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    光明日报 2014年11月17日 星期一

    科技让高铁插上腾飞翅膀

    ——写在兰新高铁乌鲁木齐至哈密开通运营之际

    本报记者 王瑟 《 光明日报 》( 2014年11月17日   06 版)
    图①乘客在高铁上跳起民族舞蹈。本报记者 王瑟摄
    图②桥梁上的挡风屏。
    图③钢筋混凝土挡风墙。由乌鲁木齐铁路局提供

        曾记否,新疆的大风将一辆列车吹翻,造成多人伤亡;曾记否,新疆的大风带起的沙石将进京列车一侧车窗全部打破。新疆的大风,每年造成列车停运80天左右,限速运行的时间约为260天。

     

        普通列车遭遇大风尚且如此,那比普通列车快多了的高铁怎么面对新疆的大风?还有被大风吹起的沙石?还有那湿地、坎儿井?11月16日,新疆历史上首条高铁开通运营之际,建设者一一为记者解答了这些被攻克的世界性难题。

     

    防风“三大法宝”

     

        从乌鲁木齐火车站出发,一路东行几十公里,就进入达坂城风区。轨道两侧出现一道钢筋砼、耐候钢建结构,约四米高的“挡风墙”,赫然矗立在广袤的大漠里,蔚为壮观。“这就是‘挡风墙’,全线345公里的路基上都建有它。形象点说,就是把风挡在墙外面,墙里面跑火车。”兰新铁路新疆公司工程管理部部长马西章介绍,“710公里长的兰新高铁新疆段,有防风工程的路段就长达462公里,占线路总长的65%。这些防风工程技术的运用在我国高速铁路建设中尚属首次,规模在世界上也是最大的。”

     

        高铁继续前行,便来到兰新高铁十三间房特大桥工地。“这个地方是Ⅴ级风区的核心区域,因线路是东西走向,大桥两头被天山夹峙,处于一个巨大的风口,风与桥几乎垂直。大风刮过来,越野车迎风侧的玻璃和漆,瞬间便会碎掉。”马西章说,“这座特大桥的桥梁为槽形梁,并安装了由不同尺寸的H型钢柱和开孔波形钢板组成的挡风屏,十分牢固。”据介绍,全线124座桥梁,均采用这种方式防风。

     

        十三间房特大桥向东不远,是一座由钢筋砼拼接成的地上隧道。“这是防风明洞,长1.2公里。”顺着马西章的手指可以看到,在这座钢铁隧道严实的包裹下,轨道路基就像穿了一层厚厚的铠甲。

     

        钢筋混凝土挡风墙、桥梁上的挡风屏,以及“地上隧道”,这就是兰新高铁线新疆段防风的三大法宝。

     

        据乌鲁木齐铁路局总工程师潘新先介绍,今年5月,兰新高铁新疆段开启联调联试时,经受住12级大风考验。由于防风工程的保护,11级风下,高速列车可以在200公里时速下运行;13级风下,列车可以在120公里时速下运行。在百里风区,可能出现的停轮天数将减少到10天左右。

     

    科技为防风找到了准确数值

     

        面对大风这道世界性的难题,设计人员先后在风区建立了19个大风观测站,结合已有气象资料,首次按一定时间内的风速、瞬时风速、频率、地形等指标,把线路所经的风区由低向高分成五个区。在充分掌握大风环境资料后,他们便开始与中南大学、西南交大、兰州交大等院校一起开展科学研究,通过数值模拟分析、风洞试验和室内外实验等手段,开展了路基、桥梁、明洞、接触网防风及大风预警技术研究,为有关设计参数的选取提供了科学依据。

     

        挡风墙的合理位置为距迎风侧线路中心5.7米。这个数值是怎么得来的?马西章介绍说,这个距离位置时,动车组运行的气动力最小,气动性能相对最好。此时,接触网位置的横风风速也相对较小。

     

        由于路基挡风墙的作用,把风赶到上面,加大了接触网的受风强度,使接触网防风设计更具挑战。在先期研究结果指导下,设计人员研制出一系列防风手段,比如支柱,采用了满足大风环境下稳定可靠的H型钢柱,还有许多国内首创的多项新科技。

     

        “有许多创新科技都是首次在这条高铁上应用。比如如何解决路基上的沙尘问题?我们经过科学实验,将路基提升了三十多毫米,从而有效地让沙从路基下面被吹走,沙尘绝不会积存下来。”马西章说,“兰新高铁防风工程技术的运用在我国高速铁路建设中均属首次,在世界上也属创新性技术。”

     

    高高大桥下的秘密

     

        从乌鲁木齐向东刚出天山隧道,高铁就飞奔在高高的大桥上。下面是著名的达坂城湿地,为国家级自然生态保护区。高铁从大桥上通过,桥下水草丰盛,牛羊成群。为了保护这片湿地,建设者在这里建起了一座5.6公里长的特大桥,而高大的桥墩下面,埋下了众多的管道,就是为了便于地下水可以畅通地流淌。

     

        当高铁来到吐鲁番和哈密段时,车窗外常看到著名的坎儿井一排排由天山脚下延伸到绿洲。马西章介绍,兰新高铁共穿越了17条坎儿井,其中好几条都有几百年的历史。坎儿井是新疆荒漠地区一种特殊的灌溉系统,被誉为世界水利系统史上最伟大的工程之一。怎么让高铁从它的上面通过,又不影响它的正常浇灌?

     

        建设单位和文物部门进行紧急协商,最终拿出了解决的方案:采取桥梁空中跨越的形式,穿过17条坎儿井。一座座为保护坎儿井架起的大桥再次出现在这条铁路上,让坎儿井中的水仍然欢快地流向绿洲。“其实我们只看到了地面上的大桥,为了更好地保护地下的坎儿井,我们还在一些坎儿井地下的通道内进行了必要的管道防护,增加它们的防护能力。”马西章介绍说。

     

        一段不长的高铁线路,不仅仅穿越了风沙,穿越了沙漠,穿越了戈壁,还穿越了海拔很低的吐鲁番和海拔很高的隧道——甘肃省祁连山隧道。这全凭着强大的科技支撑,科技让中国高铁插上了腾飞的翅膀。(本报记者 王瑟)

     

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