一排排滑轮高踞水面之上,像又架起了一层屋顶。马丁·泰斯特(Martin Tester)在 1968 年 7 月拍下的安德顿升船机,框架从韦弗河畔向上伸展,直抵顶部的滑轮组。照片里的机器仍在运转,漫长的服役生涯大致行至中途,而最醒目的那部分机械来自一次改建。升船机于 1875 年启用,庞大的顶部装置则在 1908 年改造时才添上。[1][2]
分清这两个年代,眼前的形制便有了解释。最初的设计者把举升力放在船的下方,后来的工程师则让船上方更大的框架承担荷载。沿着这次变化追下去,可以看到一个精巧的工程原理仍然留下的实际难题:货运持续进行时,设备怎样才能便于检修。
一段高差,中断了航程
在柴郡的安德顿,特伦特—默西运河与韦弗通航水道相距很近,水位却高出约 50 英尺。升船机建成以前,货物靠溜槽、斜坡道和仓库等设施接力,越过这段高差。英格兰历史遗产保护局(Historic England)的遗址档案记载,随着贸易增长,转运设施不断增建。今天留存的升船机四周,曾经铺开过规模大得多的货物转运系统。[2]
升船机改变了转运的对象。过去,货物要从一条船上卸下,再装上另一条船;如今,船可以驶入装满水的铁制承船厢(caisson),带着货物一起往返于两个水位之间。一座高架渡槽把升船机接到运河上。埃德温·克拉克(Edwin Clark)设计的这座升船机于 1875 年 7 月 26 日通航。[2][3]
它带来的商业收益,在于让一段航程保持完整。每批货物留在船上,便省去一次交汇处的装卸作业。运河与河流信托机构(Canal & River Trust)的历史记述明确把这种运输的连续性列为升船机的成就。[4] 船仿佛驶入空中的奇观,正是码头少了一道作业后,人们眼前出现的景象。
一个承船厢帮助另一个上升
最初的装置采用两个并排的承船厢。韦弗通航水道的工程师爱德华·利德·威廉斯(Edward Leader Williams)先选定了相互平衡的布置,随后任命克拉克为主要设计者。每个承船厢都坐落在一根液压柱塞上:这是一根大型竖直活塞,由下方液压缸内的压力水托起。承船厢由此获得支承,周围的框架便可以做得较轻。[5]
两个液压缸彼此连通。当一个承船厢位于高处、另一个位于低处时,只要适当调节两者的重量差,上方的承船厢就会下降,将液压系统中的水压入另一根活塞下方,抬起对面的承船厢。后来为修复工程供应控制系统的承包商 FAIRFIELDS 介绍,原装置运行时,上方承船厢内的水深约多出 150 毫米。[6]
这种办法让两份沉重的荷载彼此相助。英国机械工程师学会(Institution of Mechanical Engineers)强调,所需动力因此减少。[3] 设计中有价值的一点,是把下降的荷载也纳入举升装置。水在这里分担两项职责:承船厢内的水让船保持浮力,下方液压缸之间的水则传递作用力。
重量得到平衡,磨损仍在继续。信托机构的历史记述将 1880 年代和 1890 年代反复出现的故障,归因于液压系统所用含盐水引起的腐蚀。[4] 一套装置可以节省动力,却仍因频繁停运而付出高昂代价。
把检修部件移到触手可及之处
这些弱点在运行中造成了实际损失。英国国家交通信托机构(National Transport Trust)记载,1882 年,一个液压缸爆裂,另一个随后也在测试中失效。更换和改造工作让升船机停运了六个月。此后的维修,又一次次迫使它停运或限制运行。[5]
总工程师 J. A. 萨纳(J. A. Saner)提出了另一套方案,接受更多机械部件,以换取检修的便利。电动机经由齿轮传动机构和顶部滑轮带动钢丝绳,由钢丝绳悬吊承船厢,再以铸铁配重平衡重量。每个承船厢都能独立运行。运动部件移到地面以上,维修人员也更容易接近。[2][5]
这番取舍改变了升船机的轮廓。框架如今要承担悬吊的承船厢及其配重。更坚固的框架和基础接过了原先经液压缸传递的荷载。[5] 因而,泰斯特照片中密密林立的支架,记录着传力方式的改变。庞大的体量有其具体用途。
改造还要顾及升船机本来服务的货运。运河与河流信托机构记载,施工围绕仍在运转的升船机展开,新装置于 1908 年启用,期间仅损失了 49 个运行日。[4] 这也解释了检修便利为何如此要紧:停运本身就是运输成本。评价一套机械,需要把多年的使用一并算入,其中也包括那些需要检修的日子。
重归液压,也留下改造的痕迹
修复工程终于在 2002 年让安德顿升船机恢复液压运行,工程的做法是在重归旧原理的同时留下后来的变化。英国国家彩票遗产基金(National Lottery Heritage Fund)的项目说明记载了这一有意安排的组合:安装现代液压设备,同时将 1908 年的机械结构原位保存,作为静态展品。[7]
更新后的机械在内部也有变化。FAIRFIELDS 解释,修复后的系统以泵输送矿物油,既能让两个承船厢一同运行,也能让其中任意一个独立运行。[6] 人们熟悉的成对承船厢仍在,控制系统和工作液体则回应了另一代人的使用要求。
因此,保留下来的顶部滑轮格外有价值。游客能够亲眼看到一套曾经解决问题、如今已退出实际运行的装置。倘若拆去这些滑轮,遗存的外观会更接近初建时的样子,几十年间适应需求的变化也会随之隐去。把它们留下,建筑本身便记录了维持实用所付出的努力。[7]
安德顿的历史,可以从下往上读:先是承船厢下方的水压,接着是绕过滑轮的钢丝绳,最后是旧有框架内的现代液压设备。船的任务始终简单:保持漂浮,抵达另一条水道。周围的机械不断改变,因为完成一次升降,与维持一条可靠的通道,分别考验着工程的不同本领。
来源
- 马丁·泰斯特,《从西南方向、河面高度拍摄的安德顿升船机》,Geograph 照片 6075378,摄于 1968 年 7 月——原始照片、拍摄日期及摄影者署名。
- 英格兰历史遗产保护局,国家遗产名录条目 1021152,《安德顿升船机、渡槽、水池、计量房、收费所及地下遗存……》——考古背景、货物转运设施,以及 1875 年和 1908 年的机械装置。
- 英国机械工程师学会,《工程遗产奖》,第五版,印刷页码第 19 页——启用日期、水位高差及相互平衡的原理。
- 运河与河流信托机构,《安德顿升船机 150 周年纪念活动册》(2025),印刷页码第 4–7 页——货运的连续性、液压系统腐蚀、运行期间的改造及修复时间线。
- 英国国家交通信托机构,《安德顿升船机》——设计分工、1882 年的液压缸故障、萨纳着眼维护的改造理由,以及结构变化。
- FAIRFIELDS,《安德顿升船机》项目介绍——原有液压装置的运行顺序,以及承包商对修复后以油为工作介质的系统及其运行方式的说明。
- 英国国家彩票遗产基金,《安德顿升船机修复工程》——项目目标,以及在安装现代液压设备的同时保留 1908 年机械装置的决定。