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”等新裝備推動橋梁快速鋪架，智能施工推進(jìn)智慧交通建設(shè)……我國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),，我國首條設(shè)計時速350公里的跨海高鐵——福州至廈門至漳州高鐵（以下簡稱“福廈高鐵”）正式開通運(yùn)行,。開通滿兩個月（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)景贏得了萬千旅客的青睞,，共開行旅客列車6000余趟,，發(fā)送旅客超1000萬人次，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)了多座世界級跨海橋梁。

　　高難度,、新場景,、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,，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,、山水阻隔,，福廈高鐵應(yīng)如何選線？

　　“為應(yīng)對挑戰(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,。”東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)計院集團(tuán)有限公司（以下簡稱“鐵四院”）福廈高鐵建筑信息模型設(shè)計負(fù)責(zé)人孫澤昌介紹，傳統(tǒng)的線路設(shè)計主要依靠人工勘察獲取原始資料,，再依托設(shè)計師經(jīng)驗進(jìn)行選線。而福廈高鐵利用了我國自主研發(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)計團(tuán)隊構(gòu)建了超過3500平方公里的數(shù)字地面模型,、13類共計489個標(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、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處站場概念模型的構(gòu)建。

　　“簡單來說,，就是設(shè)計團(tuán)隊利用電腦技術(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，這一數(shù)字孿生模型不光外形長得像,，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)計變得更加科學(xué),、精準(zhǔn)。以跨海大橋的設(shè)計為例,，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、哪個位置易受地震影響,，在系統(tǒng)里一目了然,。設(shè)計人員可根據(jù)系統(tǒng)提示，有針對性地對跨海大橋的關(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,。

　　大國重器，鋪架海上長龍

　　2017年,，福廈高鐵的設(shè)計圖紙最終確定,。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,，一共327榀。為什么不采用傳統(tǒng)的32米箱梁設(shè)計,？

　　“同樣的里程,，每榀箱梁越長，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。以湄洲灣跨海大橋為例，海域施工長度為10.08公里,，采用40米箱梁可減少橋墩65個,，水域占用面積減少20%，通航能力大幅提高,?！绷忠里w說，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公里時速過橋不減速。

　　然而,，全新的設(shè)計也帶來了新的施工挑戰(zhàn),。40米箱梁長40米，重1000噸,。這個重量,，普通的運(yùn)輸車載不下，火車頭拖不動,，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)計團(tuán)隊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)計院集團(tuán)有限公司（以下簡稱“鐵五院”）成立聯(lián)合研發(fā)小組，啟動了千噸級架橋機(jī)的研制工作,，設(shè)備取名“昆侖號”,。

　　為讓“昆侖號”能經(jīng)受各種考驗，研發(fā)團(tuán)隊為它加裝了滿身“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”,，在荒無人煙的地區(qū)也能精準(zhǔn)定位；它配備“雷達(dá)探測”激光矩陣傳感器系統(tǒng),，可在全黑隧道內(nèi)精準(zhǔn)施工,，行走時自動糾偏，遇到隧道內(nèi)巨大溶洞時還能就地架橋,。

　　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”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……“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,。

　　2020年6月初,，“昆侖號”運(yùn)抵湄洲灣跨海大橋建設(shè)現(xiàn)場。僅用216天,，“昆侖號”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”順利打開市場,。截至目前,，“昆侖號”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

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

　　以國內(nèi)首座跨海高速鐵路橋——泉州灣跨海大橋為例,，其需要適應(yīng)高鹽高濕的海洋大氣環(huán)境。現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)顯示,，每24小時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)計比選、力學(xué)及工藝驗證試驗,、海洋環(huán)境現(xiàn)場掛片曝曬試驗等長期技術(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)全壽命期的長效防腐,。”鐵四院泉州灣跨海大橋設(shè)計負(fù)責(zé)人曾甲華說，這次升級推動了耐候鋼橋技術(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舞臺,。

　　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,，改用自動收面機(jī)器人,，施工速度提升2倍；引進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)自動焊接機(jī)器人替代人工焊接,，焊接時長大大縮短,，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)廈門北站項目總工程師潘峰潭說,，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,，工期縮短了18%,，關(guān)鍵施工節(jié)點(diǎn)均提前半個月以上完成。

　　再看福廈高鐵接觸網(wǎng),。中國鐵建電氣化局在湄洲灣特大橋首次啟用由自動立桿設(shè)備,、自動腕臂機(jī)器人、恒張力放線車,、檢測機(jī)器人等組成的全新“四電”智能裝備,，僅需七八個操作人員，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,，我國建成投用的又一智能高鐵,，標(biāo)志著中國高鐵在智能化領(lǐng)域的探索又向前邁進(jìn)了一步，為智慧型交通建設(shè)注入了新動能,?！眹F集團(tuán)科技和信息化部運(yùn)輸技術(shù)處處長譚立剛說。（記者 李心萍）

　　《人民日報》（2023年12月06日第10版）