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西成高鐵:時速250公里穿越陡峭山脈

12月6日,全線643公里,設計時速250公里的西成高鐵將全線開通運營,兩地最短運營時間3小時27分。

西成高鐵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。

怎麼翻秦嶺?在鐵道第一勘察設計院,這條“高鐵蜀道”設計圖清晰地展示在科技日報記者眼前:一路爬高下坡,其中有45公里持續以20‰—25‰大坡度線路爬升,直接落差高達1100米;穿越134公里長大密集隧道群……

“高鐵線路必須取直。”西成高鐵專案指揮長劉雙進詳解了西成高鐵的設計緣由。

秦嶺地質條件異常複雜,分佈著五條深大斷裂帶,斷層70餘條,地下水為裂隙水、孔隙潛水和岩溶水相融合。經過多次現場勘查調研,綜合考慮環保、高鐵所需直線和現代施工技術,決定採取“秦嶺隧道群”的形式穿越秦嶺。

西成高鐵陝西段的橋隧比高達94%,在秦嶺山脈中超過10公里的特長隧道就有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”形溝穀中,動車頻繁高速地鑽山入洞。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“危岩落石安全防護”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公里瞬間進出,

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”的新型明洞結構技術,即用“人工明洞”連接兩座隧道,避免了因短時高速進出隧道產生的高氣流壓差給人帶來的損傷。

在大山裡高速行駛,除了頻繁鑽洞,還要依山勢上下坡。“以時速250公里計算,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了高難度挑戰。擔任西成高鐵運營的主力車型CRH3A,除具有“復興號”核心技術外,新增了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。