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“东方之脉”闪耀智慧之光--新华日报  

2010-07-05 06:01:34|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  “这是一条充满神奇的铁路,当列车时速上升到350公里,车厢内水杯的水几乎纹丝不动!”沪宁城际高铁的“高平顺、高稳定”性能得到了国际同行的一致赞叹。

  是什么支撑着“东方之脉”?让我们沿着动车组留下的铿锵轮音,去寻找建设者们科技创新的历程和创造奇迹的奥秘。

  轨道无石子、钢轨无缝隙

  高速动车的高平顺、高稳定运行,离不开轨道的高精确保证。

  站在沪宁城际高铁常州站进站天桥上,眼前的反差令记者十分感慨——南边,是既有沪宁线的铁轨,石子、枕木;北边,是沪宁城际高铁的铁轨,由一块块整体道板排列而成。

  “老的是有砟轨道,新的叫无砟轨道。”承担沪宁城际高铁设计任务的中铁四院项目设计副总王勇介绍说,中国是继德国和日本之后,世界上第三个拥有无砟铁路的国家。

  从“有砟”到“无砟”,沪宁城际高铁经历了一次重大调整。

  有砟,就是过去用小石子和枕木的铁路,工程造价较低,但车速提高时,列车就会晃动,这种铁路的后期养护成本比较高。而无砟轨道,可以保持列车的平稳,后期维护成本较低,建设成本虽是有砟铁路的1.3到1.5倍,但以运营10年时间计算,无砟铁路的成本反而低。

  最终,沪宁城际高铁成为世界上第一条全线铺设CRTS—Ⅰ型轨道板铁路。但是,这种无砟轨道对施工的技术要求很高,“沉降误差以毫米计,其标准比F1赛车跑道要求还要高。”

  而沪宁城际高铁建设工期紧,留给轨道精调的时间只有15天!从理论上说,是“不可能完成的任务”。把功课做在前面!首先是轨道板高精度制造。按照部颁的技术标准,现行的轨道板各类几何尺寸大多控制在2—3毫米的误差。为了减少后期精调螺杆、扣件以及钢轨的精准度、时间和工作量,公司要求沪宁城际高铁轨道板的误差值小于0.5毫米。

  0.5毫米,是个什么概念?就是一根头发丝直径的距离,一张纸的厚薄。打个直观的比喻,螺孔里卡一根头发一张纸,螺栓就安装不上去。

  施工中,建设者又开发出具有自主知识产权的新技术,保证了轨道安装的精准。

  “咣当”声不绝于耳,一直是火车运行的标志。“一路之所以‘哐当哐当’,就在于普通铁路的钢轨每隔50米就有一个伸缩缝,这是考虑到钢轨会热胀冷缩而预留的。火车每过伸缩缝时,乘客就会有‘点头’感。”中铁一局铺轨Ⅱ标段副书记张实宏向记者解释说。

  而如今,当你坐上沪宁城际高铁的动车组时,再也听不到这恼人的“咣当”声。原来,沪宁城际高铁全程采用钢轨无缝焊接,中间不再预留伸缩缝,全线等于就是“一根”钢轨,从而保证动车高速运行时的平滑,乘客自然也就不会再“点头”了。

  那么,无缝钢轨又如何解决“热胀冷缩”?张实宏告诉记者,沪宁城际高铁对钢轨热胀冷缩的控制,是靠世界领先的“锁定轨温”技术来实现的。按实际工期,沪宁城际高铁全线钢轨的铺设均是在低温条件下进行的。“在低温下,钢轨处于‘缩’的状态,这就需要先用拉伸器将钢轨拉长到一定的弹性位置,然后用器件锁定再焊接,这样到了夏季也不会因为‘热胀’而导致钢轨‘鼓’出来了。”

  路基施工力克“史上最难”

  轨道要平顺,离不开路基的坚稳。而有人说,沪宁城际高铁路基施工是中国铁路建设史上难度最大的。这个难,主要来自两大难点的叠加。

  沪宁城际高铁地处冲积平原,软土路基分布广泛,有些地方宛如沼泽。“软土路基处理,是世界性工程难题。”提起这个难题,中铁11局副指挥陈声铿至今心有余悸:“在这上面进行桩基施工、铺设轨道,就好比在软豆腐上插筷子、压青石板,一不小心豆腐就碎了。”

  同时,沪宁城际高铁紧临既有沪宁铁路,最近处仅5.5米。在最短间隔3分钟就有一趟列车呼啸而过的既有线旁施工,人人心弦紧绷:跨线施工,如果一只螺钉掉下,对于时速200公里的列车就好似一颗子弹;线旁打桩,如果引起轨面变化,动车驶过就可能侧翻;挖坑作业,如果挖断通信、信号线,铁路就可能瘫痪……

  怎么办?请来院士攻关、请来铁道部专家指导、发动全系统献计……终于,一个个金点子冒了出来——

  为防路基沉降,创出“桩板结构”和“桩筏结构”。“前者是指每隔一米或0.5米就打下一个水泥挤压柱,从而分摊压力;后者是指特殊路段,还要在桩基上再加一块横板从而形成一座‘桥’,以达到‘撑’住软土地基的目的。”陈声铿解释说,国外曾有人做过试验,百吨大卡车通过密集的钉板,轮胎安然无恙,就是因为众多的钉子平摊了单位压力。

  打桩本身也是个“高难度动作”。负责南京至丹阳段土建监理的牟宏杰告诉记者,为保证既有线的安全,建设者在既有线的路肩边设置了无数观测点,每两小时监测一次,一旦既有路基有变形迹象,马上报告即时处理。“可以说,在沉降观测方面,沪宁城际高铁是迄今为止所有高铁建设中做得最好的。”

  那么,通过这种工艺处理的路基质量有保证吗?中铁四院沪宁项目部设计总体负责人罗来前告诉记者:“沪宁城际高铁软土层打下了这些桩子和灌浆后,不仅光滑平整,实地坚硬,而且还富有一定的弹性,动车开行的舒适度反而更好!”

  记者了解到,在沪宁城际高铁地质最柔软的53公里线路上,这种桩基打下了20万根。这也是桩板(桩筏)结构第一次在一条干线上大范围使用,其成功经验已在全国推广。

  每秒飞驰近百米,乘坐安全有保障

  最高时速350公里,每秒极速达97米!如此高的速度,怎样保持列车的安全性?这是广大乘客最为关心的话题。

  记者了解到,沪宁城际高铁全程封闭,两边的栅栏有近2米高,全线有数百名铁路警力上线巡查,每一公里设有检查点,保证全线车站、线路、重要桥梁、隧道安全;更为重要的是,铁道部为高铁专门研发了自主知识产权的ATP操作防护系统,可以最大限度地保证高铁的安全。

  “通俗地说,以前火车是靠人看信号,现在靠车头的仪器设备,就可以自动接收来自地面轨道和微波发射的各种信号。”沪宁城际铁路公司副总经理袁振宇解释说,沪宁城际高铁全线安装有称为“千里眼”的最先进视频监控系统,全天候监控路面安全情况。地基的变形值万一超过标准,或有异物入侵,系统都能实时监控到,相关信息会立即传输到设在苏州的指令中心,而中心则实时给列车发布减速、停驶等指令。

  上海铁路局电务处处长钱平向记者表示:“说个极端情况,即使司机晕倒了,乘客也不用担心安全。若遇特殊情况,火车会自动停下来。”

  大风、暴雨,是高速动车组安全运行的“天敌”。为了使行驶中的动车安全,沪宁城际高铁沿线专门设置了33处风速仪、18个雨量计。当风速、雨量超过一定数值时,风速仪和雨量计就会将信息传给指令中心,中心可随即向列车发出降速或停驶信号。

  沪宁城际高铁上跨有56座桥梁,要是有落物从桥上掉到高铁上,就可能会酿成大祸。但不用怕,建设者在桥上沿防撞墙装了三层防灾网:一层铁丝网,两层电网。小的落物由第一层挡住;如果第一层破了,第二层电网即会发出报警;两层电网都破,信号马上可以传到调度中心,中心将立刻发出停开信号。

  许多人对2008年大雪封路的情景记忆犹新,沪宁城际高铁应对冰雪等极端气候,也有很多新的突破。据中铁电化局工程部部长刘波介绍,沪宁城际高铁全线架设的电网是镁铜合金150导线,其导线的硬度能极大增强抗冰雪能力,可以抵御百年一遇的冰雪灾害。同时,沪宁城际高铁全线使用双路电,一路电出现问题,计算机会瞬间启动另一路电,不用担心停电造成列车“瘫痪”。

  本报记者  周跃敏  陆  峰 

  杭春燕  陈家根

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引文来源  “东方之脉”闪耀智慧之光--新华日报
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