“中國芯”掃清“限速點(diǎn)” 高鐵速穿世界級橋梁

　　4月22日，中國鐵建所屬鐵四院總體設(shè)計(jì)的商合杭高鐵合湖段試驗(yàn)列車順利跑出最高測試時速385公里，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段性目標(biāo)，為今年的全線通車運(yùn)營奠定了基礎(chǔ)。商合杭高鐵是我國“八縱八橫”高鐵網(wǎng)京港（臺）通道和京滬通道的重要組成部分，設(shè)計(jì)時速350公里，其中北段即商丘至合肥段全長378公里，已于2019年12月1日建成運(yùn)營。南段即此次聯(lián)調(diào)聯(lián)試的合肥至湖州段，全長約311公里，線路從合肥向南進(jìn)入馬鞍山市含山縣時，將誕生一座世界級橋梁——裕溪河特大橋。

　　裕溪河特大橋全長686米，主跨324米，橋面鋪設(shè)采用我國自主知識產(chǎn)權(quán)的CRTSⅢ型板式無砟軌道。這是我國時速350公里高鐵大跨度斜拉橋建設(shè)中，首次在300米以上跨度橋梁中采用無砟軌道結(jié)構(gòu)形式，是當(dāng)前世界最大跨度的無砟軌道高鐵橋梁。

　　無砟軌道具有高平順、高穩(wěn)定、高耐久性、以及少維修等優(yōu)點(diǎn)。商合杭高鐵全線軌道類型統(tǒng)一，意味著高鐵通過裕溪河特大橋時，無須降速，即可以350公里的時速通過該大橋。

　　讓大橋“脫胎換骨”

　　世界一跨千米的斜拉橋并不罕見，但能讓高鐵飛馳的斜拉橋目前主跨都在200米以下，而且列車最高運(yùn)行時速多在250公里以下。要想讓動車組列車過橋時不降速，且能平穩(wěn)行駛，就要嚴(yán)格控制橋梁和軌道的震顫和變形幅度。

　　“這就需要在橋梁結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上動腦筋、下功夫?！辫F四院副總工程師文望青介紹，大橋需要先“脫胎換骨”。裕溪河大橋324米的主跨，設(shè)計(jì)中首次在高鐵斜拉橋上采用箱桁組合結(jié)構(gòu)，大大提高了結(jié)構(gòu)剛度，使容易變形的大跨度橋梁更“硬氣”，保證了對無砟軌道適應(yīng)性要求。

　　大橋還需要“微整形”。在無砟軌道橋梁上，鐵四院設(shè)計(jì)師首次實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器與梁端伸縮裝置一體化設(shè)計(jì)，保證了行車更加平穩(wěn)，減少后期養(yǎng)護(hù)維修工作量，再破世界難題。

　　也有人不解，一座主橋長度不到1公里的大橋，動車組以350公里還是250公里的時速通過，過橋時間不過相差幾秒，為何還要如此殫精竭慮？

　　“立足國情為百姓提供高質(zhì)量的高鐵網(wǎng)，需要這樣的創(chuàng)新?！辫F四院橋梁院總工程師嚴(yán)愛國介紹，隨著立交、防洪、通航要求不斷提高，以及高鐵線路逐漸延伸到更多崇山峻嶺、江河湖海，大跨度橋梁越來越多?！澳壳爸袊诮ǜ哞F線路上，跨度在200米及以上的橋梁就有近40座，如果不破解大跨度橋梁鋪設(shè)無砟軌道難題，中國高鐵網(wǎng)就會陷入運(yùn)行速度時高時低的碎片化狀態(tài)。因此這樣的創(chuàng)新，不僅必要，而且緊迫。”

　　掃清“限速點(diǎn)”

　　我國高鐵目前采用的主要軌道結(jié)構(gòu)形式為無砟軌道，經(jīng)過十幾年的高鐵建設(shè)實(shí)踐，我國高鐵大量在100米左右跨度的橋梁上鋪設(shè)了無砟軌道，運(yùn)營情況良好。但大量200米以上跨度的高鐵橋梁仍然沒有攻克鋪設(shè)無砟軌道難題。由于有砟軌道限制了行車時速不能超過250公里，這意味著時速350公里的動車行駛到高鐵橋梁上時必須把速度降下來，而且全線無砟軌道線路也因?yàn)闃蛄罕环指畛闪闼闋顟B(tài)。

　　為推動在高速鐵路更大跨度橋梁上鋪設(shè)無砟軌道，鐵路總公司依托昌贛高鐵贛州贛江特大橋主跨300米斜拉橋，委托鐵四院于2015年立項(xiàng)《大跨度橋梁鋪設(shè)無砟軌道技術(shù)深化研究》課題。2019年，贛江特大橋通車運(yùn)營。

　　在鐵四院設(shè)計(jì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的努力下，從主跨228米的商合杭高鐵淮河特大橋，到主跨300米的昌贛高鐵贛江特大橋，再到主跨324米的商合杭高鐵裕溪河特大橋，我國時速350公里高鐵鋪設(shè)無砟軌道橋梁的跨度不斷突破。

　　“目前我國大跨度高鐵橋梁鋪設(shè)無砟軌道技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平?！辫F四院線站處副總工程師李秋義說，作為世界最長的鋪設(shè)無砟軌道的350公里時速大跨度高鐵斜拉橋，商合杭高鐵裕溪河特大橋?qū)ν黄茻o砟軌道在大跨度斜拉橋上的鋪設(shè)具有里程碑意義。

　　“跨度和速度不斷提升的背后，是大跨度橋梁建設(shè)成套技術(shù)的支撐。”李秋義說，鐵四院用技術(shù)硬實(shí)力掃清了商合杭高鐵的限速點(diǎn)，標(biāo)志著中國在高鐵超級跑道的設(shè)計(jì)、建造、新技術(shù)推廣應(yīng)用領(lǐng)域再下一城。

　　埋下“中國芯”

　　商合杭高鐵全線鋪設(shè)的我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的CRTSⅢ型無砟軌道，自主研發(fā)的商合杭無砟軌道設(shè)計(jì)建造信息化系統(tǒng)，融合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智能感知和移動互聯(lián)等“黑科技”，以云計(jì)算為平臺架構(gòu)，打通信息技術(shù)與傳統(tǒng)建設(shè)之間的“梗阻”，實(shí)現(xiàn)融合創(chuàng)新。并配套研發(fā)了數(shù)字化建造的成套工藝裝備、系列軟件和信息化平臺，建立了設(shè)計(jì)、制造、施工信息數(shù)據(jù)倉庫，積累了海量的設(shè)計(jì)和建造數(shù)據(jù)，通過對施工數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)了無砟軌道建造質(zhì)量精度管控和進(jìn)度管控。

　　高鐵建設(shè)的核心技術(shù)包括軌道技術(shù)、車組技術(shù)和軌道控制技術(shù)。而軌道技術(shù)是這些核心技術(shù)的根本，軌道板鋪設(shè)，是實(shí)現(xiàn)整個高鐵核心技術(shù)的第一步。

　　藏在商合杭高鐵軌道板里的芯片又名“中國芯”，是軌道板的“身份證”，它記錄了軌道板從制造到運(yùn)營全生命周期的歷史數(shù)據(jù)。用鐵四院自主研發(fā)的手簿設(shè)備掃描一下芯片，軌道板的所有信息即可接入信息化平臺。

　　“中國芯在軌道板60年的生命周期里可以持續(xù)使用，芯片被激活后，將實(shí)現(xiàn)“聯(lián)網(wǎng)”，并接入軌道所自主研發(fā)的軌道信息化平臺?！鄙毯虾几哞F軌道專業(yè)負(fù)責(zé)人韋合導(dǎo)說。

　　安裝“千里眼”

　　動車高速通過大跨度無砟橋梁，最關(guān)鍵的是軌道受力變形監(jiān)測。為保證軌道結(jié)構(gòu)安全服役狀態(tài)，鐵四院為量身定做了軌道“千里眼”—“鐵路軌道服役狀態(tài)監(jiān)測與評估”。

　　“高速鐵路橋梁的跨度超過一定長度時，為調(diào)節(jié)軌線的脹縮，需在梁端兩側(cè)設(shè)伸縮調(diào)節(jié)器，是軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)和敏感區(qū)域?！辫F四院軌道健康監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)負(fù)責(zé)人林超說，為提高高鐵行車舒適性和安全性，對伸縮調(diào)節(jié)器的測試已成為日常作業(yè)。

　　據(jù)介紹，傳統(tǒng)的高鐵軌道監(jiān)測主要以人工巡查為主，盡管輔之以相應(yīng)的檢測設(shè)備，但很難做到對軌道特別是重點(diǎn)軌道區(qū)段實(shí)時、全天候的監(jiān)控，而大跨橋要實(shí)現(xiàn)350公里時速安全通過，軌道平順度必須時時保持在“±1毫米”精度內(nèi)。

　　為及時掌握軌道服役狀態(tài)的變化規(guī)律，根據(jù)鐵路運(yùn)營部門的養(yǎng)護(hù)維修需求，鐵四院于近年開始立項(xiàng)“鐵路軌道服役狀態(tài)監(jiān)測與評估”，在全國范圍內(nèi)各種類型軌道結(jié)構(gòu)重點(diǎn)區(qū)段開展監(jiān)測，建立了涵蓋中國高鐵所有軌道類型的服役狀態(tài)演變數(shù)據(jù)庫，包含無砟軌道、鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器、道岔和小半徑曲線共4個服役狀態(tài)數(shù)據(jù)集。于2019年建立起基于光纖傳感技術(shù)和視覺測量技術(shù)的軌道綜合監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高鐵軌道毫米級變形識別和多源數(shù)據(jù)全天候采集傳輸。

　　為裕溪河大橋安裝軌道監(jiān)測系統(tǒng)時，正值武漢疫情封城階段。為確保項(xiàng)目順利推進(jìn)，鐵四院軌道專業(yè)緊急由省外人員組建黨員攻關(guān)隊(duì)，歷時25天，完成了現(xiàn)場軌道監(jiān)測系統(tǒng)的安裝和調(diào)試。

　　有了軌道“千里眼”，鐵四院設(shè)計(jì)人員在武漢總部軌道所的綜合監(jiān)控中心，就可以看到實(shí)時監(jiān)控的畫面。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超限時會產(chǎn)生報(bào)警，并實(shí)時將預(yù)警信息發(fā)送至養(yǎng)護(hù)人員。

　　2019年5月26日，以中國工程院院士何華武、中國科學(xué)院院士翟婉明為組長的專家組，對“鐵路軌道服役狀態(tài)監(jiān)測與評估”作出評價，認(rèn)為“本成果為保障高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)正常服役提供了技術(shù)支撐，研究成果總體達(dá)到國際先進(jìn)水平”。

　　據(jù)悉，繼裕溪河特大橋后，“鐵路軌道服役狀態(tài)監(jiān)測與評估”創(chuàng)新成果目前正推廣應(yīng)用至其他高鐵軌道監(jiān)測中。

　　“將智能設(shè)計(jì)融入高鐵技術(shù)，是我國鐵路轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展方向，也是我們新時代鐵路人義不容辭的奮斗目標(biāo)?！辫F四院軌道所所長王森榮說。鐵四院將進(jìn)一步利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、BIM、5G等先進(jìn)技術(shù)，有效推進(jìn)鐵路建設(shè)智慧、高效、綠色、協(xié)同發(fā)展。

　　轉(zhuǎn)自：國資委網(wǎng)站

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