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央媒看龍江?寒潮天氣下的高寒高鐵
2021-12-01 09:46:01 來源:央視新聞  作者:
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極光新聞

  高寒高鐵,指的是處於嚴寒地區的高速鐵路,相比其他高速鐵路,高寒高鐵的建設和維護都面臨著更大挑戰。

  01 多條高寒高鐵在建 部分線路年底通車

  新建牡丹江至佳木斯高鐵是我國目前最東部在建的高寒高鐵,也是黑龍江省境內裡程最長的高鐵線路,設計時速為250公裡,全線共設7座車站。

  中國鐵路哈爾濱局集團有限公司客運部副部長戴春風:牡佳高鐵全長是371.62公裡,連接了牡丹江、雞西、雙鴨山、七臺河、佳木斯5個地級市,旅行時間從原來的七小時二十分鍾,縮短到兩小時十六分。

  服務北京冬奧會的京張高鐵崇禮鐵路預計近日正式開通。此外,中國最北高鐵——哈爾濱至伊春高鐵項目鐵力至伊春段,近日畫上國內首例高鐵橋梁多年凍土樁基施工的完美句號,預計哈伊高鐵2024年全面開工。沈陽至白河的沈白高鐵吉林白山段目前正加緊施工進度,敦白高鐵目前也在進行聯調聯試。

  幾十項防寒改造 確保高寒高鐵安全運行

  為確保高鐵列車能在高寒地區安全行駛,相關建設運營單位需要對動車組進行幾十項防寒改造,以減少卷入車輪的冰雪,防止車門被冰凍、冰雪影響列車制動等情況。特別是針對動車轉向部位的自動融雪除冰設備,需要采用低壓溫水噴掃方式,來提高清冰作業效率。高鐵沿線監測站需要判斷風速、積雪厚度等,必要時動車可自動降速。在極端天氣下,還需要人工給列車供電的接觸網除冰,並清除鐵道線上的積雪。此外,鐵路部門在道岔岔尖位置加裝電熱融雪板。采用自動感溫、自動控制技術快速融化烘乾積雪。

  02 高寒高鐵建設是世界性難題

  處於嚴寒地區的高速鐵路

  一般來說,處於嚴寒地區的高速鐵路被稱為高寒高鐵。嚴寒地區是指最冷月平均溫度大於等於零下10攝氏度的地區,這些地區主要分布在我國東北、內蒙古、新疆北部、青海、西藏等地。

  低溫冰凍降雪對高寒高鐵影響最大

  高寒高鐵的主要特點是遭受低溫、冰凍和降雪的顯著影響,存在凍土不良地質作用,在整個建設和運營維護方面,需要解決一系列問題。包括鋼軌的熱脹冷縮、地基與路基的凍脹變形、線路防冰雪的掩埋、鐵路道岔融雪、接觸網除冰等等。其中,接觸網除冰、道岔融雪和防凍脹路基,被公認為國際性的三大技術難題。

  中國鐵道科學研究院鐵建所研究員張千裡:這個凍脹的產生,它主要是這個土裡面這個水變成冰的時候體積會膨脹。那麼針對這種土呢,就是研究整個系統地揭示它發生發展的這個機理和規律,並且對這個地表地下水采取了防排疏滲的一系列綜合措施。

  所謂防、排、疏、滲,其實就是指如何防止地表水滲透到路基裡面去,造成路基下沈。對滲進去的水進行橫向、縱深方向疏排,通過這些措施控制路基凍脹變形。

  我國修建高寒高鐵遇到諸多挑戰

  專家表示,當下歐美等一些國家,也在研究並掌握部分修建高寒高鐵的科技,但由於我國高寒地區場景豐富、地質復雜,所以遇到的科技挑戰在世界范圍內也是絕無僅有的。在修建哈大高鐵時,對路基微凍脹的處理,就是我國科研人員應對特殊地質的一項科研獨創。微凍脹就是指在凍土層,由於地下水和土壤的變化,使凍脹土層發生細微變化,從而對路基帶來難以預料的影響。如果凍脹路基深度按照厘米計算的話,微凍脹路基深度可能只有幾毫米。

  中國鐵道科學研究院鐵建所研究員張千裡:通過我們對水源的控制,發現顆粒之間跟水之間這個過程裡面相互作用,發掘出它導致水分不均勻遷移這些現象,提出了一個控制這個(路基)填料的性能、指標,然後保證了這個材料本身凍脹性比較小。

  確保鋼軌高度平順是建設高寒高鐵一大難題

  專家表示,解決高寒高鐵建設還有一項難題,就是在嚴酷的自然條件下,要確保鋼軌高度平順,使高鐵動車奔跑安全舒適。而在一些嚴寒地區,年溫差達八九十攝氏度,熱脹冷縮導致鋼軌變形,會加大鋪設和維護難度。為此,建設單位一般選擇環境溫度適宜的春秋兩季進行鋼軌焊接,並通過檢測,不斷進行鋼軌高度的細微調整,纔能保證冬季不斷軌,夏季不跑軌。

  03 中國高寒高鐵十年磨一劍

  2012年12月,設計時速為350公裡的我國首條高寒高鐵哈大高鐵開始運營;2018年7月16日,我國高寒地區最長快速鐵路——哈佳鐵路,正式進入試運行階段;而哈牡高鐵成功通過嚴寒考驗,則進一步向世界展示了中國高鐵技術的『新高度』。

  近20條高寒高鐵展現中國高鐵『新高度』

  近十年來,我國開通運營、設計高寒地區的高鐵,加上年底計劃開通的高寒高鐵線路近20條。投入運用的高寒動車組將近400列,其中基於我國自主知識產權的復興號平臺研發的高寒動車組有將近100列投入運營。

  中國鐵道科學研究院機輛所研究員邵軍:我們國家的動車組采用了滿足耐低溫性能要求的材料和部件,確保在零下40攝氏度的低溫環境下,整車的性能仍然符合設計標准的要求。另外,采用了噴涂防凍結的材料和高壓吹風除雪的技術,有效緩解了轉向架區域的積雪結冰的影響,保障了列車的安全運行。

  中國高鐵有極強抗寒能力苛刻預警設置

  以2018年開通運營的哈牡高鐵為例,為防止雨雪冰凍對列車器件的影響,中國鐵路哈爾濱局集團有限公司對運營車組進行了幾十項防寒改造,經過『變身』的動車擁有了極強的抗寒能力。哈牡高鐵動車組的制動距離約3200米,所以傳感器的預警標准設置頗為『苛刻』,風速只要超過每秒20米或是軌道上降雪量超過50毫米,動車組就降速至每小時160公裡。最早開通的哈大高鐵,還采用了制定預案、應急演練來應對天氣的變化。

  中國鐵路沈陽局沈陽高鐵基礎設施段副段長張連江:根據小雪、中雪、大雪和大風等不同情況分別采取不同的措施,盡最大努力減少風雪天氣對列車運行的影響。如遇暴風雪等特別惡劣天氣會相應采取降速、暫時停運等措施,確保列車安全。

  實時成像融雪技術保障冬季車組運行

  此外,通過安裝在動車組線路上的設備,還可以實時成像監測冬季車組運行途中的車體情況。連續降雪後,鋼軌、道岔等被冰雪覆蓋,積雪融化後易結冰,將道岔凍結,會造成道岔尖軌尖端與鋼軌貼合不密。鐵路各家運營單位改進了道岔融雪裝置,在道岔岔尖位置加裝電熱融雪板,采用電加熱方式和自動感溫、自動控制技術,快速融化、烘乾積雪,保證道岔轉換自如。

  確保供電 哈牡高鐵沿線建設317座電塔

  在建設方面,高寒高鐵經過的地區最低溫度達到零下40攝氏度。為確保供電,哈牡高鐵沿線建設了317座電塔。在它穿越的幾十座隧道裡,都經過了多項抗寒改造。

  保溫防水防凍脹 中國高鐵創新多項新技術

  在修建線路過程中,創造性地采用了一系列新技術。比如,在路基凍結深度范圍內填築非凍脹性填料,在路基坡腳兩側設置『保溫層』,對路基起到保溫作用的同時,又有效防止了凍脹變形;而在隧道修建過程中,施工單位也采用了全新的防水材料,既保溫又防水,攻克了在高寒地區的隧道施工難題。

責任編輯:彭佳麗