新裝備 新材料 新工藝

　　探尋福廈高鐵背后的科技密碼

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　　數(shù)字孿生模型實(shí)現(xiàn)鐵路圖紙的立體化,，“昆侖號(hào)”等新裝備推動(dòng)橋梁快速鋪架,，智能施工推進(jìn)智慧交通建設(shè)……我國(guó)首條跨海高鐵福廈高鐵近期正式開通運(yùn)行，一批新裝備,、新材料,、新工藝在實(shí)踐中得到運(yùn)用,、成熟、優(yōu)化,。

　　歷經(jīng)6年多建設(shè),，我國(guó)首條設(shè)計(jì)時(shí)速350公里的跨海高鐵——福州至廈門至漳州高鐵（以下簡(jiǎn)稱“福廈高鐵”）正式開通運(yùn)行,。開通滿兩個(gè)月（9月28日至11月28日），福廈高鐵憑借便捷的出行和秀美的風(fēng)景贏得了萬(wàn)千旅客的青睞,，共開行旅客列車6000余趟,，發(fā)送旅客超1000萬(wàn)人次，旅客列車日均客座率達(dá)七成以上,。

　　據(jù)介紹,，福廈高鐵正線擁有84座橋梁、29座隧道,，橋隧比高達(dá)85.1%,，集結(jié)了多座世界級(jí)跨海橋梁。

　　高難度,、新場(chǎng)景,、新挑戰(zhàn)，福廈高鐵成為新裝備,、新材料,、新工藝的應(yīng)用平臺(tái)，一批新技術(shù)在實(shí)踐中得到運(yùn)用,、成熟,、優(yōu)化。近日,，記者來(lái)到一線,，探尋福廈高鐵穿山跨海背后的科技密碼。

　　立體圖紙,，智繪“山?！彼{(lán)圖

　　在福建，峰巒疊嶂,、水網(wǎng)交錯(cuò),、山水阻隔，福廈高鐵應(yīng)如何選線,？

　　“為應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn),，福廈高鐵全線路全專業(yè)采用建筑信息模型技術(shù)設(shè)計(jì)?！睎|南沿海鐵路福建有限責(zé)任公司副總經(jīng)理林依飛介紹,。

　　何為建筑信息模型技術(shù)？中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“鐵四院”）福廈高鐵建筑信息模型設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人孫澤昌介紹,，傳統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)主要依靠人工勘察獲取原始資料,，再依托設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選線。而福廈高鐵利用了我國(guó)自主研發(fā)的三維鐵路選線系統(tǒng)，將空天地一體化技術(shù)測(cè)繪成果錄入系統(tǒng),，再結(jié)合收集的環(huán)境敏感區(qū)等信息,，由系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則推薦經(jīng)濟(jì)安全的線路，大幅減少了人工現(xiàn)場(chǎng)勘察的工作量,。

　　借助建筑信息模型直觀形象的特點(diǎn),，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了超過3500平方公里的數(shù)字地面模型、13類共計(jì)489個(gè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模型,，實(shí)現(xiàn)了全線303公里橋梁,、路基、隧道,、站場(chǎng),、接觸網(wǎng)與軌道、立交道路的模型構(gòu)建,，提供了77處立交道路與7處站場(chǎng)概念模型的構(gòu)建,。

　　“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)利用電腦技術(shù)在虛擬世界里建造了一條福廈高鐵的‘孿生兄弟’,?！睂O澤昌說(shuō)，這一數(shù)字孿生模型不光外形長(zhǎng)得像,，連里面的“血管”和“神經(jīng)”都能夠分層展現(xiàn),，甚至可以將每一顆螺絲都精確呈現(xiàn)。

　　數(shù)字孿生模型實(shí)現(xiàn)了鐵路圖紙的立體化,，讓設(shè)計(jì)變得更加科學(xué),、精準(zhǔn)。以跨海大橋的設(shè)計(jì)為例,，通過數(shù)字孿生模型,，跨海大橋哪些位置經(jīng)受的風(fēng)阻大、哪個(gè)位置易受地震影響,，在系統(tǒng)里一目了然。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)系統(tǒng)提示,，有針對(duì)性地對(duì)跨海大橋的關(guān)鍵部位進(jìn)行加固強(qiáng)化,，提升大橋的抗震防風(fēng)性能。

　　“福廈高鐵構(gòu)建的數(shù)字孿生鐵路,，讓建筑信息模型從設(shè)計(jì)向建造,、運(yùn)維階段傳遞，為后續(xù)智慧運(yùn)維奠定了基礎(chǔ),?！绷忠里w說(shuō)。

　　大國(guó)重器,，鋪架海上長(zhǎng)龍

　　2017年,，福廈高鐵的設(shè)計(jì)圖紙最終確定,。線路需先后跨越湄洲灣、泉州灣,、安海灣,，架設(shè)3座跨海大橋。特別是湄洲灣跨海大橋,，采用了40米箱梁設(shè)計(jì),，一共327榀。為什么不采用傳統(tǒng)的32米箱梁設(shè)計(jì),？

　　“同樣的里程,，每榀箱梁越長(zhǎng)，連接點(diǎn)越少,，所需橋墩數(shù)量越少,，橋墩總體占用水域面積越小。以湄洲灣跨海大橋?yàn)槔?，海域施工長(zhǎng)度為10.08公里,，采用40米箱梁可減少橋墩65個(gè)，水域占用面積減少20%,，通航能力大幅提高,。”林依飛說(shuō),，不僅如此,，采用40米箱梁還減少了大橋箱梁段的接縫數(shù)量，可保證高鐵以350公里時(shí)速過橋不減速,。

　　然而,，全新的設(shè)計(jì)也帶來(lái)了新的施工挑戰(zhàn)。40米箱梁長(zhǎng)40米,，重1000噸,。這個(gè)重量，普通的運(yùn)輸車載不下,，火車頭拖不動(dòng),，起重機(jī)吊不起。茫茫大海,，如何將327榀箱梁運(yùn)到海上,、架設(shè)到橋墩上？

　　啟用新裝備,！這是從建設(shè)方到設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)再到施工單位的一致想法,。2016年冬天，中鐵十一局集團(tuán)漢江重工有限公司與中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“鐵五院”）成立聯(lián)合研發(fā)小組，啟動(dòng)了千噸級(jí)架橋機(jī)的研制工作,，設(shè)備取名“昆侖號(hào)”,。

　　為讓“昆侖號(hào)”能經(jīng)受各種考驗(yàn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)為它加裝了滿身“黑科技”：它全身“鋼筋鐵骨”,，采用高強(qiáng)度鋼板作為主梁結(jié)構(gòu),；它擁有“千里眼”，與北斗“握手”,，在荒無(wú)人煙的地區(qū)也能精準(zhǔn)定位,；它配備“雷達(dá)探測(cè)”激光矩陣傳感器系統(tǒng)，可在全黑隧道內(nèi)精準(zhǔn)施工,，行走時(shí)自動(dòng)糾偏,，遇到隧道內(nèi)巨大溶洞時(shí)還能就地架橋。

　　為提升整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,，漢江重工武漢研發(fā)中心與寶武集團(tuán)鄂城鋼鐵有限公司聯(lián)合研發(fā)新材料,；為保證“昆侖號(hào)”靈活行走，委托福建漳州龍溪軸承廠完成關(guān)節(jié)軸承制造,，軸承既能承受上百噸的拉力,，又能在千噸壓力下自如轉(zhuǎn)動(dòng)……“這就是重大工程的吸引力，讓我們有可能凝聚各行各業(yè)的優(yōu)秀伙伴,，共同研發(fā)攻關(guān),。”鐵五院副總工程師梁志新說(shuō),。

　　2020年6月初,，“昆侖號(hào)”運(yùn)抵湄洲灣跨海大橋建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)。僅用216天,，“昆侖號(hào)”就完成了橋梁的鋪架任務(wù),。得益于在福廈高鐵的成功運(yùn)用，“昆侖號(hào)”順利打開市場(chǎng),。截至目前,，“昆侖號(hào)”系列產(chǎn)品已在杭衢、滬蘇湖,、南玉等10余條高速鐵路工程建設(shè)中應(yīng)用,。

　　智能施工，發(fā)揮標(biāo)桿作用

　　福廈高鐵是我國(guó)高鐵中橋梁結(jié)構(gòu)最多樣復(fù)雜的高鐵線路,。“這對(duì)工程建設(shè)提出了極高要求,?！绷忠里w說(shuō)，建設(shè)方充分發(fā)揮重大項(xiàng)目的標(biāo)桿作用，為后續(xù)跨海高鐵建設(shè)探索經(jīng)驗(yàn),。

　　以國(guó)內(nèi)首座跨海高速鐵路橋——泉州灣跨海大橋?yàn)槔?，其需要適應(yīng)高鹽高濕的海洋大氣環(huán)境。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,，每24小時(shí)每平方米鋼板表面就能沉淀0.566毫克鹽粒子,，是標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)腐蝕海洋大氣環(huán)境。

　　為此,，鐵四院聯(lián)合鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院等單位,，基于鋼材化學(xué)成分設(shè)計(jì)比選、力學(xué)及工藝驗(yàn)證試驗(yàn),、海洋環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)掛片曝曬試驗(yàn)等長(zhǎng)期技術(shù)攻關(guān),，成功研制了鎳系耐海洋大氣腐蝕鋼及配套高強(qiáng)螺栓等。

　　“通過‘以銹制銹’,，實(shí)現(xiàn)全壽命期的長(zhǎng)效防腐,。”鐵四院泉州灣跨海大橋設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人曾甲華說(shuō),，這次升級(jí)推動(dòng)了耐候鋼橋技術(shù)的發(fā)展,。

　　除了新材料、新工藝,，福廈高鐵還為許多智能施工裝備提供了試驗(yàn)舞臺(tái),。

　　先看新建廈門北站。建設(shè)過程中,，這里摒棄了傳統(tǒng)人工墻面抹平,，改用自動(dòng)收面機(jī)器人，施工速度提升2倍,；引進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)自動(dòng)焊接機(jī)器人替代人工焊接,，焊接時(shí)長(zhǎng)大大縮短，焊接質(zhì)量提升2倍……

　　“這是智能施工設(shè)備在高鐵站房領(lǐng)域的首次大規(guī)模應(yīng)用,?！敝需F建設(shè)廈門北站項(xiàng)目總工程師潘峰潭說(shuō)，通過智能化施工,，在新建廈門北站規(guī)模比既有老站增加34%的同時(shí),，工期縮短了18%，關(guān)鍵施工節(jié)點(diǎn)均提前半個(gè)月以上完成,。

　　再看福廈高鐵接觸網(wǎng),。中國(guó)鐵建電氣化局在湄洲灣特大橋首次啟用由自動(dòng)立桿設(shè)備、自動(dòng)腕臂機(jī)器人,、恒張力放線車,、檢測(cè)機(jī)器人等組成的全新“四電”智能裝備,，僅需七八個(gè)操作人員，就可以完成以往幾十,、上百人的工作量,。

　　“福廈高鐵是繼京張高鐵、京雄城際后,，我國(guó)建成投用的又一智能高鐵,，標(biāo)志著中國(guó)高鐵在智能化領(lǐng)域的探索又向前邁進(jìn)了一步，為智慧型交通建設(shè)注入了新動(dòng)能,?！眹?guó)鐵集團(tuán)科技和信息化部運(yùn)輸技術(shù)處處長(zhǎng)譚立剛說(shuō)。（記者 李心萍）

　　《人民日?qǐng)?bào)》（2023年12月06日第10版）