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> 4月22日,由中国铁路建设总公司第四铁路研究所设计的上杭高速铁路河湖段试验列车成功跑出最高时速385公里,实现了联合调试的阶段性目标,为今年全线运行奠定了基础。上杭高速铁路是中国京港(台湾)和京沪高速铁路网的重要组成部分,设计时速350公里,其中商丘至合肥的北段全长378公里,已于2019年12月1日竣工并投入运营。南段是本次联合调试的合湖州段,全长约311公里。当线路从合肥向南进入马鞍山市寒山县时,一座世界级的桥梁——玉溪河大桥将建成。

“中国核心”为高速铁路跨越世界级桥梁扫清“限速点”

玉溪河大桥全长686米,主跨324米。桥面铺设CRTSⅲ型板式无砟轨道,具有自主知识产权。这是我国首次采用无碴轨道结构建造时速350公里的大跨度斜拉桥。它是世界上跨度最大的无砟轨道高速铁路桥。

无碴轨道具有高平整度、高稳定性、高耐久性和少维护的优点。跨上杭高速铁路的统一轨道类型是指当高速铁路通过玉溪河大桥时,可以以每小时350公里的速度通过大桥而不减速。

让这座桥“重生”

世界上跨度为1000米的斜拉桥并不少见,但能够加速高速铁路的斜拉桥目前主跨不足200米,列车最高时速超过250公里。为了保证动车组列车在过桥时能够平稳运行而不减速,必须严格控制桥梁和轨道的震动和变形。

"这就需要在桥梁结构的创新上进行思考和努力."第四铁道学院副总工程师文望清说,这座桥需要“重生”。玉溪河大桥主跨324米,在高速斜拉桥设计中首次采用箱形桁架组合结构,大大提高了结构刚度,使易变形的大跨度桥梁更加“刚性”,保证了无砟轨道的适应性要求。

这座桥还需要“微造型”。在无砟轨道桥上,铁思远的设计者首次实现了国内轨道伸缩调节器与梁端伸缩装置的一体化设计,保证了行车更加顺畅,减少了后期维护工作量,打破了世界难题。

有些人还想知道为什么一座主桥长度不到1公里的大桥必须以350公里或250公里的时速通过动车组。穿越时间只有几秒钟的间隔。为什么想起来这么难?

“根据国情为普通百姓提供高质量的高速铁路网络需要这样的创新。”铁思源桥梁研究所总工程师闫表示,随着互通式立交、防洪和通航要求的不断提高,以及高铁线路向更多的山、河、湖、海的逐步延伸,大跨度桥梁越来越多。“目前,中国正在建设的高速铁路线上有近40座跨度在200米以上的桥梁。如果在大跨度桥梁上铺设无砟轨道的问题得不到解决,中国的高速铁路网将陷入高速和低速运营的碎片化状态。因此,这种创新不仅必要,而且紧迫。”

“中国核心”为高速铁路跨越世界级桥梁扫清“限速点”

清除“速度限制”

中国高速铁路目前采用的主要轨道结构是无碴轨道。经过十多年的高速铁路建设实践,我国大量高速铁路在跨度约100米的桥梁上铺设了无碴轨道,运营状况良好。然而,大量跨度超过200米的高速铁路桥仍然没有解决铺设无碴轨道的问题。由于有碴轨道将列车速度限制在每小时不超过250公里,这意味着在高速铁路桥上行驶时,必须降低时速350公里的高速列车的速度,而且整个无碴轨道线路也因桥梁而支离破碎。

“中国核心”为高速铁路跨越世界级桥梁扫清“限速点”

为推进高速铁路大跨度桥梁无砟轨道铺设,铁路公司依托长赣高速铁路赣州赣江特大桥主跨300米斜拉桥,于2015年委托第四铁路研究所启动“大跨度桥梁无砟轨道铺设技术深化研究”项目。2019年,赣江大桥将通车。

在铁思远设计研究团队的努力下,我国时速350公里高速铁路无砟轨道桥梁的跨度从主跨228米的上杭高速铁路淮河大桥到主跨300米的昌赣高速铁路赣江大桥,再到主跨324米的上杭高铁玉溪河大桥,不断突破。

“目前,我国大跨度高速铁路桥铺设无砟轨道技术已达到世界领先水平。”铁思源火车站副总工程师李表示,上合杭高铁玉溪河大桥作为世界上最长、时速350公里的大跨度高速斜拉桥,是大跨度斜拉桥突破无砟轨道铺设的里程碑。

“在跨度和速度不断提高的背后,是大跨度桥梁建设成套技术的支持。”李表示,第四铁路学院以其雄厚的技术力量,已经突破了上杭高速铁路的速度限制,标志着中国高速超级跑道设计、建设和应用的下一个城市。

埋藏的“中国核心”

沿沪杭高速铁路全线铺设的中国自主知识产权的CRTSⅲⅲ型无砟轨道,以及自主开发的沪杭无砟轨道设计与施工信息系统,集成人工智能、物联网、智能感知、移动互联等“黑色技术”,以云计算为平台架构,突破信息技术与传统施工的“障碍”,实现融合创新。此外,开发了一整套数字化建设的技术装备、系列软件和信息平台,建立了设计、制造和施工信息的数据仓库,积累了大量的设计和施工数据。通过施工数据与设计数据的相关性分析,实现了无碴轨道施工的质量精度控制和进度控制。

“中国核心”为高速铁路跨越世界级桥梁扫清“限速点”

高速铁路建设的核心技术包括轨道技术、列车编组技术和轨道控制技术。轨道技术是这些核心技术的基础。铺轨是实现整个高速铁路核心技术的第一步。

藏在上杭高速铁路轨道板中的芯片,也被称为“中国核心”,是轨道板的“身份证”,记录轨道板从制造到运营的整个生命周期的历史数据。用铁思远自主研发的手书设备扫描芯片,跟踪板的所有信息都可以连接到信息平台。

“中芯可以在轨道板的60年生命周期中持续使用。芯片激活后,它将被“联网”,并连接到由轨道研究所独立开发的轨道信息平台。上杭高速铁路轨道专业负责人魏和道表示。

安装“千里眼”

当子弹头列车高速通过大跨度无砟桥梁时,最重要的是监测轨道的应力和变形。为了确保轨道结构的安全使用状态,铁思远定制了轨道的“千里眼”——铁路轨道使用状态监测与评估。

当高速铁路桥梁跨度超过一定长度时,为了调整轨道的伸缩,需要在梁端两侧设置伸缩调节器,梁端是轨道结构的薄弱环节和敏感区域铁思远轨道健康监测系统技术总监林超表示,为了提高高铁的舒适度和安全性,测试伸缩调节器已经成为一项常规操作。

据报道,传统的高速铁路轨道监测主要以人工检测为主,虽然辅以相应的检测设备,但很难实现对轨道尤其是关键轨道区段的实时全天候监测。对于一座以每小时350公里的速度安全通过的大跨度桥梁,轨道的平滑度必须始终保持在“1毫米”的精度范围内。

为了及时掌握铁路运营状态的变化规律,根据铁路运营部的维护要求,第四铁路研究所近年来启动了“铁路运营状态监测与评估”项目。对全国各类轨道结构的关键区段进行了监测,建立了覆盖我国高速铁路各类轨道的服务状态演变数据库,包括无碴轨道、钢轨伸缩调节器、道岔和小半径曲线4个服务状态数据集。2019年,建立了基于光纤传感技术和视觉测量技术的综合轨道监测系统,实现了高速铁路毫米级变形识别和多源数据全天候采集传输。

“中国核心”为高速铁路跨越世界级桥梁扫清“限速点”

玉溪河大桥轨道监测系统的安装与武汉的关闭同时进行。为了保证项目的顺利进行,第四铁道学院铁道专业紧急组织了一个省外党员研究小组。现场铁路监控系统的安装和调试用了25天时间。

随着轨道的“透视”,铁思远的设计者可以在武汉总部轨道办公室综合监控中心看到实时监控画面。当监测数据超过限值时,会产生警报,并实时向维护人员发送预警信息。

2019年5月26日,以中国工程院院士何华武、中国科学院院士翟万明为首的专家组对《铁路轨道服务状况监测与评估》进行了评估,得出结论:“该成果为确保高速铁路轨道结构正常服务提供了技术支持,研究成果总体达到国际先进水平”。

据悉,继玉溪河大桥之后,“铁路轨道服务状态监测与评估”的创新成果目前正在应用于其他高铁监测。

“将智能设计融入高铁技术是中国铁路转型升级的发展方向,也是新时期铁路人义不容辞的目标。”铁思远铁路研究所所长王森荣说。铁思远将进一步利用大数据、云计算、BIM、5G等先进技术,有效推动铁路建设智能化、高效化、绿色化、协调化发展。

出发地:SASAC网站

来源:国土报中文版

标题:“中国核心”为高速铁路跨越世界级桥梁扫清“限速点”

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