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  2. 西成高鐵上都有哪些硬科技?總設計師來告訴你

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      秦嶺,天下之大阻也。西成高鐵途經我國地理上最重要的南北分界線,是我國首條穿越秦嶺山脈的高速鐵路。

      動車是怎樣爬上高陡的秦嶺北坡?在川流不息的機場高速和已運營的西寶高鐵上方怎樣再架一層西成高鐵橋?火車司機如何在分相絕緣區實現平穩駕駛的?斜跨嘉陵江的特大橋如何“邁出”那么大的步子……

      今天華商報帶你聽設計師、老司機講故事,破解西成高鐵上的硬科技之謎。

      華商報記者專訪西成高鐵總設計師

      揭秘設計中不為人知的故事

      高陡的秦嶺北坡動車怎么爬上去的

      11月19日,中鐵第一勘察設計院集團有限公司(簡稱鐵一院)教授級高工、西成高鐵總設計師王杰接受了華商報記者的專訪,講述了很多西成高鐵設計中不為人知的故事。

      地形、地質、生態

      三大難題都要考慮

      西成高鐵自北向南穿越關中平原、秦嶺山區、漢中平原和大巴山區,地形地質條件極為復雜,是國內在建的最具山區特點的高標準現代化鐵路,尤其線路途經的陜西境內段,為全線設計、建設的難點和重點區域。

      2008年,中國中長期鐵路網規劃提出建設西成高鐵,從那時起鐵一院的王杰團隊負責線路勘測設計任務。王杰說,主要有三大難題:秦嶺地區山體厚,相對高差大,坡面高陡,是典型的“V”形峽谷,尤其是秦嶺的北坡30km范圍內,相對高差達1000米以上,怎樣翻越高陡的秦嶺北坡是最大的問題。第二,西成高鐵線路穿越地區地質條件復雜,特別是大巴山靠近龍門山地震帶,選線設計難度很大。第三,秦嶺生態環境敏感度高。秦嶺是我國最重要的生態安全屏障,國家南水北調中線工程和陜西的主要水源涵養區,有多個國家級自然保護區,被稱作中國的中央公園,設計選線必須考慮盡可能減少對生態環境的影響。


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      長隧道群和長大坡道

      讓動車爬上秦嶺北坡

      如何克服這三大難題?在解決動車怎樣爬上秦嶺北坡的問題上,王杰說,首先需要大范圍選擇最優線路,設計團隊在秦嶺范圍西到寶成線,東到西康線橫向250公里大范圍內進行選線,做了很多線路方案,再反復對比??紤]到現在設計和修建長隧道、高橋的技術比過去有很大提升,動車組列車爬坡能力增強,為設計方案提供了有力的技術保障,綜合這些因素,方案采用長隧道群和長大持續坡道的方式,解決動車怎么爬上秦嶺北坡的問題。

      在穿越秦嶺山區時以橋隧為主,橋隧比高達92.1%。動車要穿越包括亞洲最長的高鐵雙線隧道——天華山隧道在內20座隧道組成的126公里的秦嶺隧道群。最長的天華山隧道15.98公里,超過10公里的特長隧道就有6座,這在我國高鐵建設史中尚屬首例。此外,西成高鐵從西安北站引出后,一路上坡,采用25‰的大坡度設計,為國內山區高鐵首創,其中有一段長達45公里的25‰的長大坡道,從鄠邑站到線路海拔最高的新場街站落差1100米,大大縮短了線路穿越秦嶺地區的長度,為全國之最。


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      近33公里的防護網對鳥類保護世界一流

      鐵一院也對秦嶺生態保護進行了大范圍詳細研究,收集了很多系統資料尋找規律,發現秦嶺環境敏感點沿嶺脊呈帶狀分布。選線從平面上避開集中成片的高環境敏感點,同時采用了深隧道形式穿越天華山國家級自然保護區實驗區,在洋縣采用橋梁的方式穿越了朱鹮國家級自然保護區實驗區。同時,為了保護朱鹮,還在橋梁兩側安裝了近33公里的細密藍色金屬網,方便朱鹮識別,防止朱鹮誤撞受傷。陜西省動物研究所的科學家團隊負責西成高鐵沿線動物保護項目,并針對大熊貓和朱鹮采用了不同的方法予以保護。

      此前,項目負責人吳曉民在接受華商報記者采訪時表示:“國外的鳥類保護區沒有中國保護區范圍大,高鐵里程也沒有中國長,所以西成高鐵對鳥類保護在世界都屬于一流水平?!?/p>


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      橫跨機場高速和西寶高鐵

      第三層橋怎么修的

      王杰覺得,西成高鐵跨西寶高鐵特大橋也是設計上一大亮點,這是我國高速鐵路中單跨最大跨度簡支鋼桁(héng)梁橋。

      這座大橋在西咸新區六村堡附近,下面還有兩層橋,第一層是川流不息的機場高速,第二層是運營中的西寶高鐵,第三層就是西成高鐵跨西寶高鐵特大橋。建設時為了確保機場高速和西寶高鐵安全,尤其是施工中不能往下掉一點東西,還要選擇高鐵運行“天窗期”進行,難度巨大。

      為避免對既有西寶高鐵正常運營安全的影響,降低施工安全隱患風險,最終采用水平橫移施工方案,施工中先行完成拼裝,再整體橫移到橋梁設計位置。2015年7月7日22時45分,當天最后一趟西寶高鐵列車駛過后,參建人員需要在28米的高空(相當于10層樓高),將鋼桁梁(用9萬多套高強螺栓及鋼構件形成的132米鋼桁梁主體)通過空中滑道橫向頂進38米,到達橋梁設計位置,連續4個小時的共同努力,在8日凌晨3時20分,完成2800噸重鋼鐵“巨無霸”的空中“搬家”。


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      終結“蜀道難難于上青天”

      沿線旅游富礦將被開發

      勘測設計4年,建設期5年,今年7月22日,西成高鐵啟動全線拉通試驗,現在開通運行已進入倒計時,作為首條穿越秦嶺的高鐵,將產生哪些重大意義?王杰認為,成都和西安兩座城市的交流來往一直需求旺盛,但長期交通不便,西成高鐵的開通將徹底結束“蜀道難難于上青天”,解決川渝地區鐵路運輸能力緊張問題,也將加深關中、成渝兩大城市群的交流合作。

      西成高鐵的開通不僅串聯起了西安漢中成都重慶這些城市,也串聯起了陜西寧強、洋縣、佛坪等國家級貧困地區,使其一步躍入高鐵時代。同時,沿途因為交通不便被“冷落”的旅游資源富礦將被開發。未來,西成高鐵沿線縣域經濟尤其是旅游業將迎來巨大發展空間。




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      火車司機眼中的蜀道變遷

      在寶成線翻秦嶺要兩個司機“雙機配合”,在西成高鐵爬坡講究精準操縱

      “在寶成時我最快兩天回家一次,等西成開了幾乎天天能回家,我回家的時空距離也被拉近了?!苯衲?8歲的王創粗是西安機務段一名駕齡20年的老火車司機。他曾在寶成鐵路上開火車7年,現在在西成高鐵線路上開動車,通過親身經歷,感受到蜀道從難到易的巨大變遷。


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      寶成線開火車轉圈翻山

      翻秦嶺要前拉后頂“雙機配合”

      多年以來,西安至成都的既有線旅客列車,都要經由隴海線西寶段和寶成線兩條鐵路動脈,由西安機務段機車司機和成都機務段司機分三個區段接力值乘,全程翻山越嶺,駛過全國最復雜的山區鐵路,穿越秦嶺,才能來到天府之國。西成高鐵開通后,西安至成都全程將由原先的最快14個小時縮短至3個多小時。

      1998年,王創粗來到寶雞機務段當一名火車司機,在寶成鐵路上開火車,他駕駛的線路是從寶雞到廣元段,大約需要8個半小時到9個小時。從2012年開始,他正式成為一名動車司機,在西安到鄭州、西安到延安、西安到寶雞的線路上開動車。今年7月9日開始,西成高鐵進入聯調聯試階段,他又來到西成高鐵開動車。他值乘的線路是西安到廣元,需要兩個多小時。11月27日,剛剛執行完當天從西安到廣元的駕駛任務,王創粗在廣元接受了華商報記者采訪。

      王創粗說,在寶成鐵路開火車是轉著圈翻山,列車時速平均65公里每小時,而西成線路條件好,直道多,設計時速是250公里每小時。

      王創粗回憶說,在寶成鐵路,從寶雞進入秦嶺山區后這一段是最難開的?;疖囇厍褰颖P旋迂回,在任家灣和青石崖之間的線路以33‰的大坡度急速爬升。為了克服地勢高差,過楊家灣站后,鐵路線路就以3個馬蹄形和1個“8”字螺旋形迂回進行爬升,線路層疊5層,高度相差達817米,至今,這段鐵路的坡度和曲線半徑仍為全國鐵路干線之最。老一代電力機車牽引動力弱,因此在寶成線秦北區段牽引過程中必須前拉后頂,兩臺機車一起使勁,前后司機必須精準默契配合,保證機車牽引力協調一致,難度異常大。


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      為避免“油門猛松猛踩”效應

      老司機精準操縱

      現在西成高鐵不再需要“雙機配合”,由于動車組只有一名司機,操縱中需“獨立作戰”,這下王創粗十多年來練就的精準操縱的本領終于派上了用場,用他的話來說:“新車加老司機,等于舒適又平穩?!?/p>

      西成高鐵與其他鐵路一樣,設有眾多分相絕緣區,列車通過分相絕緣區時,動力用電暫停供應,列車將依靠慣性滑行通過。然而,西成高鐵長大坡道銜接不斷,線路縱斷面很復雜,其中鄠邑至新場街區間有長達45公里、坡度達25‰的連續長大坡道,列車爬上這個大坡,海拔要升高約1100米,相當于爬上375層樓。因此,動車組必須全程發力才能沖上大坡。這樣一來,在通過分相絕緣區斷電和通電的一瞬間,就會產生類似于開汽車猛松油門和猛踩油門的效應,造成列車沖動,影響旅客乘車平穩舒適性。

      為了解決這一難題,王創粗首先分析原理,再進行實際操縱驗證,總結出必須在通過前后精準調整動力電流、平滑增減牽引動力的方法,達到列車動力瞬間變化時不發生縱向沖動的目的。為了保證每名司機操縱每趟列車在各種坡道通過分相絕緣區時都能做到平穩操縱,從聯調聯試開始,王創粗就和同事們一起,在實際運行中采集數據、摸索規律、總結經驗,結合每一個分相絕緣區所處區段線路特性,定準通過前后增減電流的手柄級位、坐標距離和調速時機,優化出了一整套平穩操縱技巧,使列車穿山過嶺如履平原。


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      “以前兩天回家一次

      現在幾乎天天能回家”

      王創粗駕駛過SS3B、SS4B、SS6B、SS7D、SS7E等十余種型號電力機車,這些車型相比動車組條件較為落后。如今駕駛CRH3A新型動車,司機視野更開闊,能有效緩解視覺疲勞,司機室也寬敞了許多,“每次進入司機室擔當值乘任務,就是一種享受?!彼f。除了這些,駕駛時間只有以前的四分之一,吃飯也更加干凈衛生,噪音也小。他的生活也有變化,他家在寶雞,以前往返需要一天,最少兩天回家一次,回家要從西安站坐普速到寶雞,而現在執行完任務回到北站,當天就能回寶雞家里,陪同家人的時間也多了。

      再過不久,西成高鐵就將開通運營,在開通運營之前,西安機務段的動車組司機們已做足了準備,將以飽滿的精神狀態和嫻熟的業務技巧,平穩駕駛每一趟動車組列車,服務好每一位旅客。




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      專訪西成高鐵四川段總設計師:

      這橋為何這么斜 圖紙畫了四個月

      2013年,西成高鐵四川段正式動工。作為四川段總設計師,曾誠無疑是西成高鐵這5年“從無到有”的歷史見證者之一。5年里遇到過大大小小的困難中,讓他印象特別深刻的,是廣元嘉陵江特大橋和青川站。

      橫跨嘉陵江的大橋已不勝枚舉,但廣元嘉陵江特大橋仍然創造了一個“全國首例”——橋梁主跨長達144米,是目前高速鐵路無砟軌道連續梁的最大跨度?!耙簿褪莾蓚€橋墩之間隔了144米,一般我們常見的橋梁跨度為32米,大的也就90多米?!痹\解釋,因為周邊條件限制,線路只能“斜跨”嘉陵江,并且還要跨過江邊的108國道和寬約26米的廣陜高速公路?!暗€路與兩條公路的交角只有17°,和嘉陵江的交角是30°,公路上不可能設橋墩,嘉陵江又是VII級航道要通船,所以這要求橋的跨度要設計得很大?!?/p>

      隨后,負責橋梁設計的十多名同事在會議室里扎了4個多月,做這座大橋的專項設計?!斑@種特殊橋梁,沒有任何可以借鑒的先例,從零開始?!痹\告訴記者,橋梁的結構、穩定性涉及復雜的力學指標檢算和建模,不同的高度、跨度都需要精細的計算?!安煌桨傅膱D紙最后摞在桌上有半米多高?!?/p>

      終于,從2013年5月到2017年5月,歷時4年,這座大橋建成,成為西成高鐵穿越秦嶺隧道群后,進入四川的第一座特大橋?!敖ê弥笪覀儗iT開車上了廣陜高速去看,開得特別慢,就為了多看一會、看仔細一點,比我想象中的還要壯觀?!?/p>

      青川站是另一根“硬骨頭”。曾誠表示,青川設站是在2013年4月提出的,而當時四川段已經開工,“主要考慮的是青川的震后重建?!钡珕栴}隨之而來,“一線天”的地形讓裸露出來的正線只有135米,剩余的線路都藏在隧道中?!叭绻凑諅鹘y設計,站臺只能設在隧道里,那旅客的乘降就很麻煩?!币虼擞忠粋€“全國首例”誕生了,設計團隊創新性地采用了正線與站臺分離的設計——如果動車直行,則直接從正線經過,如果動車在青川站???,則要“拐個彎”駛入停車線,抵達設立在一旁的車站,再“拐”出來接入正線。 華商報記者 雷婧 成都商報記者 尹沁彤


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      西成高鐵的守護者

      西成高鐵線路橫亙秦嶺,地質環境復雜,自然生態多樣,如何做好日常設備養護、確保高鐵安全運行,是一個嶄新的課題。

      高鐵線路“清道夫”

      相當于在足球場上找花生米

      高速運行的動車,會在車身周圍產生類似真空吸附的效應,所以在動車運行的線路上,不允許有任何的雜物存在,避免動車將軌道旁邊的異物吸附進動車里,損壞動車設備。

      李春宵是一名高鐵“清道夫”。每天23時,李春宵就和同事出發,對管轄的60余公里的高鐵線路進行清潔。他們每天清理約8公里,清理一次線路需要七八天??傮w計算下來,清理面積多達98000平方米,近乎于14個足球場那么大。李春宵說:“高鐵線路上不能有一點雜物,即使像花生米大的雜物都可能會引起動車故障,所以需要特別的細心”。

      秦嶺隧道里的“耳朵醫生”

      300米的距離敲擊上萬次

      西成高鐵線路中,秦嶺隧道占比達到了55%,其中的天華山隧道是亞洲最長單洞雙線高鐵隧道。

      “隧道就像高鐵列車的房子,房子質量好不好,有沒有開裂漏水掉墻皮,這些都會嚴重影響高鐵的運行安全”,負責天華山隧道保養維修工作的佛坪工區工長王江濤說。

      王江濤和他的工友每天的工作就是檢查高鐵隧道的墻壁是否存在裂縫、滲水、空鼓等問題。檢查時主要用15斤重的敲擊棒敲擊隧道壁,根據發出的回聲來判斷是否存在空洞空響等安全隱患,如果敲擊聲音發悶,表示墻壁材料與洞體結合緊密,如果發出類似敲鼓的聲音,就代表墻體有空洞。

      干這個“聽聲診脈”的工作,必須有一雙靈敏的耳朵。雖說只有300米的距離,可是敲擊上萬次,每天檢查完后,王江濤都手腕僵痛,有時連一碗飯都端不起來。

      西安的高鐵朋友圈

      1小時

      西安-渭南(17分鐘,二等座29.5元)

      西安-安康(預計40分鐘,2017年年內開工)

      西安-寶雞(約1小時,二等座51.5元)

      西安-漢中(約1小時,2017年內開通)

      2小時

      西安-鄭州(二等座239元)

      西安-延安(2小時10分,二等座95.5元)(2017年內高鐵開工)

      3小時

      西安-太原(二等座178.5元)(動車)

      西安-蘭州(二等座174.5元)

      西安-銀川(預計2020年開通)

      西安-成都(2017年內開通)

      4小時

      西安-石家莊(二等座408.5元)

      西安-北京(二等座515.5元)

      西安-武漢(二等座454.5元)

      西安-西寧(二等座232.5元)

      5小時

      西安-南京(二等座540元)

      6小時

      西安-天津(二等座520元)

      西安-上海(二等座669.5元)

      西安-合肥(二等座529.5元)

      西安-濟南(二等座519.5元)

      西安-長沙(二等座587元)

      7小時

      西安-杭州(二等座653.5元)

      西安-南昌(二等座561.5元)

      8小時

      西安-廣州(二等座813.5元)

      西安-義烏(二等座698.5元)

      9小時

      西安-青島(二等座637元)

      西安-深圳(二等座888元)

      10小時

      西安-沈陽(二等座762.5元)

      西安-煙臺(二等座682元)

      西安-貴陽(二等座902元)

      11小時

      西安-大連(二等座866.5元)

    版權聲明

    本網原創,未經許可,不得轉載?!咀ⅲ悍沧⒚鳌皝碓矗篨XX(非看西部 www.zackweinstein.com)”的作品,均轉載自其它媒體,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責;如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在30日內進行。郵箱:564339445@qq.com】

    標簽: 西成高鐵 科技

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