時速 250 公裡爬陡坡 西成高鐵這樣翻秦嶺

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11 月 29 日,西成高鐵全線載重拉通試驗進入尾聲,為即將開通做最後的準備。

西成高鐵全線 643 公裡,設計時速 250 公裡,途經我國地理上最重要的南北分界線秦嶺,為世界首條穿越艱險山脈的高速鐵路。秦嶺東西綿延 500 公裡,南北寬 150 公裡,平均海拔 1500 米以上,從關中入川,自古便有 " 蜀道之難,難於上青天 " 之謂。

西成高鐵怎麼翻秦嶺?11 月 27 日,科技日報記者采訪瞭鐵道第一勘察設計院(簡稱 " 鐵一院 ")西成高鐵項目指揮長劉雙進。

看西成高鐵設計圖,這條 " 高鐵蜀道 " 清晰地展示在科技日報記者眼前:一路爬高下坡,其中有 45 公裡持續以 20 ‰— 25 ‰大坡度線路爬升,直接落差高達 1100 米;穿越 134 公裡長大密集隧道群 ……

為何要選擇穿越這麼多密集的隧道?高速列車空氣壓差如何解決?北邊秦嶺陡峭,南邊大巴山相對平緩,動車如何安全地高速爬升至頂又迅疾下坡?途經這麼多隧道,乘客能否上網?緊急狀況下如何救援?

" 高鐵線路必需取直。" 劉雙進說,秦嶺地質條件異常復雜,分佈著 5 條深大斷裂帶,斷層 70 餘條,地下水為裂隙水、孔隙潛水和巖溶水相融合。經過多次現場勘查調研,反復比選 4 條秦蜀古道,經綜合考慮環保、高鐵所需直線和現代施工技術,決定采取 " 隧道群 " 的形式穿越秦嶺。

西成高鐵陜西段的橋隧比高達 94%,在秦嶺山脈中超過 10 公裡的特長隧道就有 7 座,隧道群規模為全國之最。

高速列車穿秦嶺,非常驚心動魄。在一個又一個坡面陡峭的 "V" 型溝谷中,動車頻繁高速地鉆山入洞。險峻的地形,使很多隧道洞口間距都很小,存在 " 空氣動力學效應 " 和 " 危巖落石安全防護 " 兩大技術難題。

" 基本是在懸崖上打隧道。最近的兩座隧道間距僅為 20 米,以時速 250 公裡瞬間進出,壓差高低來回切換,將給乘客耳鼓帶來巨大的不適。" 劉雙進說,為解決這兩大技術難題,設計團隊創新出 " 樁柱式鋼筋混凝土防落石明洞 " 和 " 橋隧一體化柔性鋼網防落石棚洞 " 兩種新型明洞結構技術。

也就是說,用 " 人工明洞 " 連接兩座隧道,避免瞭因短時高速進出隧道產生的高氣流壓差給人帶來的損傷;而 " 隧—橋—隧 " 結構,則是將峭壁上的隧道洞口直接放在橋上。

如此密集的隧道,一旦有緊急情況,如何保證乘客安全?劉雙進介紹,設計中首次提出 " 疏散定點 " 概念,即通過設置救援站,來解決長大隧道群的應急救援疏散問題。西成高鐵隧道群共設置有 7 處救援站,包含列車臨時停靠點、疏散梯道及救援通道等。

在大山裡高速行駛,除瞭頻繁鉆洞,還要依山勢上下坡。據劉雙進介紹,西成高鐵從清涼山隧道開始一路上坡,采用 25 ‰的大坡度穿越秦嶺,長達 45 公裡,坡道直接落差 1100 米,為國內之最。" 以時速 250 公裡計算,相當於動車在 23 分鐘內登上 375 層樓。" 劉雙進如此形容。

有上山,就有下山。在穿越秦嶺的高鐵線路中,受地形限制,列車達到坡道最高點之後就開始下坡,如果操縱不當,爬坡蓄積的強大動力將在 " 變坡點 " 轉換成強大的勢能,高速滑跑下山。

連續長大坡道給動車平穩運行帶來瞭高難度挑戰。看看西成線上的動車性能如何?來自中國中車資料,CRH3A 新型動車組 " 黃金眼 ",是西成線的主力車型,除具有 " 復興號 " 核心技術外,新增瞭一項獨有的制動功能——坡起制動,具有快起快停、快速乘降等特點,滿足西成高鐵長大坡道上靜止和啟動不溜逸的要求。

至於乘客擔心的過隧道手機上不瞭網,在西成線段全不是問題。劉雙進說,在設計西成高鐵時,幾傢移動運營商就在隧道裡鋪設瞭替代基站的漏纜,鋪設高度與車窗平齊,自帶信號,2G、3G、4G 全覆蓋。

西成高鐵開通後,兩地運營時間由現在的 16 小時縮短至 3 小時。

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