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時速250公里爬陡坡穿隧道 西成高鐵這樣翻秦嶺

  時速250公里爬陡坡穿隧道,西成高鐵這樣翻秦嶺

  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公里,設計時速250公里,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公里,南北寬150公里,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,科技日報記者採訪了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……

  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。”劉雙進説,秦嶺地質條件異常複雜,分佈著5條深大斷裂帶,斷層70余條,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,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,決定採取“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”型溝谷中,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。”劉雙進説,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。

  也就是説,用“人工明洞”連接兩座隧道,避免了因短時高速進出隧道産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。

  在大山裏高速行駛,除了頻繁鑽洞,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,採用25的大坡度穿越秦嶺,長達45公里,坡道直接落差1100米,為國內之最。“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。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。

  至於乘客擔心的過隧道手機上不了網,在西成線段全不是問題。劉雙進説,在設計西成高鐵時,幾家移動運營商就在隧道裏舖設了替代基站的漏纜,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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