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中國高鐵用科技創新打造“高寒名片”

目錄:技術工藝點擊率:發布時間:2019-02-12 16:30:59

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  春運期間,在我國北方的黑龍江省,高鐵列車冒著近零下30攝氏度的風雪嚴寒,將旅客快捷、平穩地送往目的地。
 
  隨著哈爾濱至齊齊哈爾高鐵列車平穩運行3年多、哈爾濱至牡丹江高鐵列車經歷第一個寒冬考驗,高鐵列車正在用科技和創新,向世界展示著中國高鐵的“高寒名片”。
 
  嚴寒中筑牢高鐵基石
 
  從2012年連接哈爾濱、大連兩地的哈大高鐵運行以來,高寒高鐵這個概念便走進了中國人的視野。但如何讓高鐵全線運行在冬季嚴寒的黑龍江省腹地,成為中國高鐵人的新夢想。2015年、2018年,連接哈爾濱與齊齊哈爾、哈爾濱與牡丹江的哈齊、哈牡兩條高鐵線路先后開通運營,風雪嚴寒不再是高鐵禁區。
 
  在冬夏溫差五六十攝氏度的環境里,如何克服地面冬季冰封、夏季酷熱的熱脹冷縮,成了修好高鐵路基的首要難題,也是保障高鐵安全運行的首要前提。
 
  據中鐵五局哈牡高鐵項目部總工程師王志強介紹,建設單位創造性地采用一系列新技術,在路基凍結深度范圍內填筑非凍脹性填料,在路基坡腳兩側設置“保溫層”,對路基起到保溫作用,有效防止了凍脹變形。
 
  哈牡高鐵沿線重巒疊嶂,共穿過39座隧道,隧道施工中,排水、防水是重點。中鐵五局哈牡高鐵項目部總工程師胡種新介紹,施工方采用新型防排水材料,在洞壁安裝保溫型雙層防水板,增加了保溫、防水雙重功能,有效攻克了高寒地區隧道施工難題。
 
  中國鐵路哈爾濱局集團有限公司工務部副部長嚴曉東介紹,與哈齊高鐵大部分途經平原地區不同,哈牡高鐵途經丘陵、橋梁、平原、隧道等多個地質條件,處處面臨高寒難題,施工難度極大,很多施工領域都是靠中國高鐵的開創性技術創新解決的。
 
  白色動車也會“72變”
 
  高鐵運行不僅需要堅固的路基,列車是否能夠抵御嚴寒也至關重要。為防止雨雪冰凍對列車的影響,中國鐵路哈爾濱局集團有限公司哈爾濱動車段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。
 
  哈爾濱動車段技術工程師李毅忱介紹,哈齊、哈牡高鐵使用的動車組,行駛時會有大量冰雪卷入車輪,通過長時間實驗,他們把兩側裙板從流線型變到直角型,減少了積冰雪量。
 
  讓車跑起來也需讓車安全停下。“為了能在冰雪條件下,防止冰雪進入剎車制動片之間影響剎車,我們把閘片和制動盤的間隙放大,把摩擦塊之間的間隙放大,通過這種方式,里面就不夾雜小冰塊了。”李毅忱說。
 
  為防止低溫造成車門無法開啟,設計人員在旅客上下車門的門板內側也設置了集水槽,防止冷凝水流入下導軌造成凍結影響側門開啟。
 
  中國鐵路哈爾濱局集團有限公司科研所工程師許松華介紹,該局于2016年研制了針對動車轉向部位的自動融冰除雪設備,改變了過去數百人用木桿等傳統工具清雪的“笨方法”,新設備采用低壓溫水噴掃,如同給動車洗“桑拿”,兩個人可以在一小時內完成8節一組車體的清冰雪作業。
 
  確保高寒高鐵安全運行
 
  行駛在零下三四十攝氏度低溫環境中,即便擁有良好的路基條件、進行了車體改造,仍然需要面對寒風、冰雪等一系列考驗。
 
  嚴曉東介紹,動車在風雪中運行對外界環境敏感,一旦溫度、風力等數值不利于高速行駛,列車便會自動降速,這依靠的是自然災害及異物監測系統,沿線部署的多個監測站,安裝有傳感器,用通風口、紅外線掃描判斷風速、積雪厚度等。
 
  哈牡高鐵動車組的制動距離約3200米,所以傳感器的預警標準設置頗為“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公里。此外,動車組運行故障監測系統還可以通過安裝在動車組線路上的設備,實時成像監測冬季車組運行途中的車體情況。
 
  連續降雪后,鋼軌、道岔等被冰雪覆蓋,積雪融化后易結冰,將道岔凍結,會造成道岔尖軌尖端與鋼軌貼合不密。為此鐵路部門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、烘干積雪,保證道岔轉換自如。
 
  科技再強大,也不能缺少人工作業。頂著寒風,中國鐵路哈爾濱局集團有限公司牡丹江工務段探傷工區工長盧強和他的8名同事,每天要在室外近零下30攝氏度的天氣里走7個小時,就是為了通過儀器辨別出不足毫米的鋼軌傷痕。盧強說,哈牡高鐵的無縫鋼軌受溫差影響較大,熱脹冷縮讓鋼軌容易受損,高鐵飛馳而過,鋼軌上細如發絲的裂痕、縫隙,都會影響行車安全。
 
  哈牡高鐵設計項目總工程師牛永平說,哈牡高鐵在嚴寒地區高速鐵路建設層面是比較領先的,通過一系列科技創新和應用,中國高鐵在嚴寒地區高風險隧道、路橋的防凍設計方面總結了豐富的經驗,對于以后高寒地區鐵路建設有很好的借鑒意義。

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