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瞭望|为什么说中国先进轨道交通体系进一步巩固了领跑世界的地位?
发布时间:2021-12-07 07:41:07 来源:火博网 作者:火博游戏

  要从成都乃至海拔更低的内地,直接跑上青藏高原。对牵引电机的要求,“就像要求一个人在平原地区能跑马拉松,到青藏高原上戴着口罩还能跑马拉松。”

  青藏高原气候条件复杂,动车需要运用更多突破性“黑科技”:比如应对经常出现的“地滚雷”,“高原绿巨人”需要全身防雷,“地滚雷”不论打到列车什么位置,都能被轻松化解

  6月25日10时30分,D2021次复兴号列车鸣响风笛,从拉萨首发,驶向林芝,标志着中国国家铁路集团有限公司组织建设的拉林铁路正式开通运营,意味着复兴号突破海拔障碍,实现了高原运营。

  这也是国铁集团牵头组建创新联合体研制的复兴号高原内电双源动力集中动车组(被人昵称为“高原绿巨人”)首次亮相。

  拉林铁路位于青藏高原冈底斯山与喜马拉雅山之间的藏东南谷地,约90%的线%的桥梁和隧道穿越冈底斯山和16次跨越雅鲁藏布江;沿线米,施工过程需要攻克诸如高地温、强岩爆等一个又一个拦路虎。

  拉林铁路的开通,不仅带来西藏旅游从“慢行快游”变为“快行慢游”等发展效应,更为川藏铁路乃至滇藏铁路等“史诗工程”写下序章,是“中国智造”“中国建造”又一次“爬坡”和“登顶”。

  再强大的电力机车,都会受限于轮轨爬坡能力。拉林项目能够成功,首先得益于拉林铁路——一条开辟技术新纪元的铁路。

  从地质条件看,“拉林铁路沿欧亚板块与印度洋板块碰撞的雅鲁藏布江缝合带前行,技术上有很多没有先例的‘无人区’。”中铁二院拉林铁路配合施工项目部项目经理兼项目总体何娘者说。

  二院设计团队足迹遍布藏东高山和深谷,采用“空、天、地”一体化勘察技术查明了沿线灾害类型、分布情况。对千米级危岩落石、高位泥石流、河谷风积沙等罕见不良地质,提出了科学的工程措施。

  “项目过程中,不断遭遇高地温、软岩大变形、强岩爆、高压富水冰积层、高原风积沙等特殊不良地质问题”,中铁二院拉林铁路配合施工项目部总工程师张维说,建设的过程可谓“战天斗地”。

  比如,靠近地热源的桑珠岭隧道,作业面岩石温度高达89.3℃,超过高原水的沸点!依靠洒水喷雾、制作“隔热”混凝土、添加高效引气剂、生产冰块、安装空调、加强通风,确保了隧道施工在高温下顺利完成;在达嘎拉、岗木拉山等隧道工程,依靠钻孔摄像、红外物探、拍摄“CT”、注浆加固、止水等技术突围,“拦路虎”被悉数拿下。

  面对集成了各类隧道难题的拉林铁路,《瞭望》新闻周刊记者从中铁二院了解到,设计、建设者们在桥梁、铁路电气化等领域取得多项突破:

  藏木雅鲁藏布江双线特大桥,是世界上跨度最大、海拔最高的铁路钢管混凝土拱桥,在国内首次使用免涂装耐候钢;

  电力接触网系统运用绝缘、抗震、抗风专项设计,首次应用“一体式弯管形避雷线肩架”,首次全线采用小截面、轻小型角钢格构式钢柱,首次采用适应于高海拔低净空隧道的“一体式折弯型整体腕臂”;

  拉林铁路开通,除了雪域高原各族人民欢欣鼓舞,在几千公里外湖南省株洲市“中国动力谷”,“高原绿巨人”的研发者也在奔走相告。

  株洲中国动力谷拥有先进轨道交通千亿产业集群,汇聚了中车株机、中车株所、中车株洲电机等掌握先进列车核心技术的企业。“高原绿巨人”正是由国铁集团牵头集合上述企业组成的创新联合体研制的。

  在中车株洲电机厂房内,记者亲眼见到了“高原绿巨人”的牵引电机。体积比普通“绿巨人”牵引电机,足足大了一圈。虽然处于静态展示状态,但其壮硕的外形,仍能让人感受到它潜藏的澎湃动力。

  中车株洲电机技术研发部门负责人刘勇、吴勇等介绍,在目前线米的高度差;但设计研发要考虑未来能从成都乃至海拔更低的内地,直接跑上青藏高原。“这就像要求一个人在平原地区能跑马拉松,到青藏高原上戴着口罩还能跑马拉松。”

  普通“绿巨人”牵引变压器功率是7000千伏安,“高原绿巨人”达到9900千伏安;动力相关技术指标性能提高约38%;配备专门防护“铠甲”,抵御高原风沙侵袭;低温耐受力达到-40℃,绝缘性能提高至少一倍……

  雪域高原空气稀薄,空气密度只有平原地区的60%左右。牵引电机等部件运行中产生大量的热,要靠更强劲的“风冷”来散热。湖南联诚轨道装备有限公司基础技术研发部门负责人屈小章介绍,“高原绿巨人”采用智能监测的通风冷却技术,应用更高转速和更强功率,攻克了高原稀薄空气环境下电器散热难题。

  参与“高原绿巨人”关键部件研发,战胜挑战同时也造就了技术飞跃。有企业介绍,一些技术突破瓶颈后一跃成为国际相关领域的佼佼者,为未来参与国际竞争奠定了坚实基础。

  为了让“高原绿巨人”能在电气化的拉林铁路和非电气化的拉日铁路畅通无阻,国铁集团提出列车采用“内燃+电力”双动力牵引模式。

  作为中国列车控制等领域的领先者,中车株所承担了“高原绿巨人”交流传动、牵引控制项目研制任务。

  中车株所副总经理刘海涛说,“油电混合”高原动车属于世界首创。电力机车、内燃机车两个动力体系要“互联互通互控”,某种意义上需要再造一种新概念列车“大脑”和“神经系统”。

  关键控制系统运用了高频交流技术,将工作频率从通常采用的1K以下提升到了16K以上,实现新系统减重20%,体积缩小24%,效率提升2%;

  透过智慧“大脑”,司机通过传输速度“百兆级”的控制网络、信息网络,能够看到“高原绿巨人”的系统运行工况,实时动态掌握风险。在电力、柴油两个动力系统之间自由切换,司乘人员基本“无感”,平顺舒适。

  “高原绿巨人”先进控制系统展现了中国的研发实力。在7个月时间里,中车株所直接和间接参与研发的人员多达300多人。很多一线骨干技术人员的工作任务时间表,精确到了小时甚至分钟。

  全车部署弥散式供氧系统,能避免司乘人员因缺氧发生“高反”;车厢有足够的气密性,供氧系统、通风系统和空气净化系统运转自如;

  列车整体防火安全水平很高,防火系统全方位无死角实现严密监控,很多部件和系统还有专门的防火安全设计,要求做到最大限度不起火,即使万一起火也蔓延不开;

  能够对进入隧道或贴山崖行驶产生的“压力波”运用调整新风阀门等技术提前控制,抵消对车厢和人耳膜的冲击;

  彭新平说,青藏高原气候条件复杂,动车需要运用更多突破性“黑科技”:比如应对经常出现的“地滚雷”,“高原绿巨人”需要全身防雷,“地滚雷”不论打到列车什么位置,都能被轻松化解;拥有升级版安全监控和健康诊断系统,能动态跟踪评估列车和部件的安全和健康状态。

  屈小章说,为“高原绿巨人”研发的很多部件,都着眼于环境适应性。如考虑“油电混合”切换期间停用的动力系统可能在低温环境下结冰,结冰预警和自动除冰系统低于4℃环境下就开始监测和运行;列车采用更环保的水性油漆涂装,内饰结构使用新型纤维复合材料减重;碳纤维材质的双杆双模式同步雨刮器,让列车无论遭遇风雪、沙尘或阵性暴雨,都不容易“迷眼”;轮轨润滑油采用可降解材料,尽量不污染沿线环境;分布式和双模式制氧系统,使高原列车更加舒适……

  “高原绿巨人”上线后,很快就成了民众旅游和通勤的新宠。从未来发展情况看,眼下的三列车难以满足市场需求,“加车”势在必行。据了解,将电力牵引和内燃机车整合在一节动力车头的“高原绿巨人”升级版,已在筹划之中……

  在世界十大高原中,除了南极和格陵兰冰雪高原,其他八大高原的广袤土地上,很多地方有发展先进轨道交通的潜在需求。一些专家认为,具有高度复杂性的拉林铁路建成投运,攻克了一系列高原铁路建设核心技术难题,不仅为川藏铁路建设提供了经验和借鉴,也使中国高原铁路建设技术水平,达到了一个前所未有的高度。■

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