在重慶，軌道交通列車“穿山越水”“上天入地”“穿樓而過”，已然成為一張亮麗的城市名片。這張名片背后，是規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)者們賦予軌道交通的“黑科技”。科技創(chuàng)新，為重慶軌道交通建設(shè)創(chuàng)造出多項世界第一和中國第一，也為全球山地城市軌道交通建設(shè)提供了樣本。

重慶軌道交通創(chuàng)造的第一

來自市住房城鄉(xiāng)建委和重慶交通開投集團(tuán)消息稱，山城獨特的地形特點，讓重慶軌道交通已經(jīng)創(chuàng)造了多個世界第一和中國第一。

世界第一

3號線，全長55.5公里，是當(dāng)今世界上線路最長、客流量最大的單軌交通線。

世界上第一座公路單軌兩用城市大橋——3號線菜園壩長江大橋，其鋼箱拱梁跨距世界最長，也是第一座采用纜索吊機(jī)安裝的大橋。

世界上第一座單軌交通專用跨江大橋——3號線渝澳嘉陵江大橋。

創(chuàng)立了國際上第一個跨座式單軌交通標(biāo)準(zhǔn)體系，其中部分標(biāo)準(zhǔn)已被多國譯成本國文字參照采用。

中國第一

2號線，全長19.15公里，是國內(nèi)最早建成的跨座式單軌交通示范線。

27號線攻克了國內(nèi)首條長江上游V型河谷軌道交通過江隧道關(guān)鍵技術(shù)，解決了重慶山城江城的天然屏障制約。

國內(nèi)首創(chuàng)山地AS地鐵車型，實現(xiàn)國內(nèi)地鐵車輛縱坡達(dá)到50‰，填補(bǔ)了大縱坡運(yùn)行的空白。

15號線在全國首次采用城軌快線車(D型車)，具備與市郊鐵路、干線鐵路貫通運(yùn)營的技術(shù)條件，將有力推動“四網(wǎng)融合”發(fā)展。

重慶兩江交匯、四山環(huán)抱。因其特殊的地形，重慶被網(wǎng)友們親切地稱為“8D魔幻城市”。復(fù)雜的地形特征，既為城市帶來錯落有致的美感，也為交通建設(shè)增添多重困難。

日前，在采訪軌道交通設(shè)計者、建設(shè)者、管理者、運(yùn)營者，探秘他們在推動軌道交通建設(shè)方面的科技創(chuàng)新故事。

列車和汽車“賽跑”

這座跨江大橋設(shè)計有訣竅

軌道列車穿樓而過，在重慶已經(jīng)不是一件稀奇事。

如今，重慶再次創(chuàng)新性設(shè)計出這樣一幅壯麗景觀：同一座大橋橋面上，軌道列車和汽車可以一起“賽跑”。

在建的軌道交通18號線(富華路站-跳磴南站)李家沱長江復(fù)線橋公軌兩用橋(簡稱為復(fù)線橋)，是國內(nèi)首座“路軌同層非對稱布置的大跨度鋼箱梁斜拉橋”。

一般來說，傳統(tǒng)的公軌專用橋都是對稱式設(shè)計，要么軌道橋和公路橋設(shè)計成上下層，要么將軌道橋設(shè)計在中間、兩側(cè)跑汽車。對稱式設(shè)計可以保持大橋荷載平衡。

復(fù)線橋為何要創(chuàng)新性設(shè)計成非對稱布置?

原因是受地形限制!

中鐵建大橋局李家沱長江復(fù)線橋項目部經(jīng)理高明慧介紹，本橋若采用對稱設(shè)計，大橋兩端道路側(cè)和軌道側(cè)連接線和展線設(shè)計困難、建設(shè)實施難度特大，且不便于布局車站。同時，若大橋通車后，在大橋兩端，軌道列車與汽車存在相互交叉干擾的現(xiàn)象，通行風(fēng)險大。

而將軌道設(shè)計在大橋一側(cè)的非對稱設(shè)計，則會導(dǎo)致大橋兩側(cè)荷載失衡。軌道列車荷載明顯高于汽車，一輛6列編組的軌道車輛重達(dá)420噸。這意味著一座大橋上，兩側(cè)分別跑軌道列車和汽車，跑軌道列車端是明顯荷載要重。這就像一臺天平，一邊重、一邊輕。

“如何讓‘天平’平衡，這是復(fù)線橋設(shè)計和施工的難點。”中鐵建重慶投資集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人說。

為確保大橋兩側(cè)平衡，設(shè)計師想出“訣竅”：將復(fù)線橋的橋體結(jié)構(gòu)設(shè)計為中空的鋼箱梁，而非T梁。

這樣，在大橋合龍后，就可在公路側(cè)中空的鋼箱梁內(nèi)澆筑混凝土，以增加公路側(cè)載重，這就好比為“天平”較輕的一端增添了“砝碼”，讓“天平”達(dá)到平衡。

實際上，擺放這“砝碼”并不簡單，設(shè)計師要進(jìn)行上百次的模擬列車試驗，測算出具體要澆筑混凝土的總量。同時，為了確保澆筑時大橋不會發(fā)生形變，施工方還動用了上百個監(jiān)測點進(jìn)行全過程監(jiān)測。

隧道直徑8.5米

用上最大、最強(qiáng)機(jī)器“穿山甲”

盾構(gòu)機(jī)被譽(yù)為機(jī)器“穿山甲”，是開山挖洞的利器。

10月22日，重慶軌道交通隧道掘進(jìn)的最大盾構(gòu)機(jī)——“爭先6號”，在中鐵裝備四川德陽基地下線。預(yù)計12月初，盾構(gòu)機(jī)臺車、盾體將陸續(xù)從德陽發(fā)運(yùn)至重慶15號線項目進(jìn)行下井組裝。

“這臺大機(jī)器有望在今年12月底在復(fù)盛站至現(xiàn)代大道站明挖區(qū)間始發(fā)。它一旦投用，將成為重慶軌道交通采用的最大直徑盾構(gòu)機(jī)。”中建三局重慶軌道交通15號線一期土建工程07標(biāo)盾構(gòu)經(jīng)理黃冠表示。

15號線為重慶首條設(shè)計時速140公里、隧道斷面直徑8.5米的軌道交通線路。傳統(tǒng)的刀盤直徑6米多長的盾構(gòu)機(jī)已不能應(yīng)對如此大的隧道斷面開挖徑對。

為此，中建三局聯(lián)合中建鐵投軌道交通公司，對“爭先6號”的刀盤直徑、機(jī)械、電氣、液壓等重要部位進(jìn)行量身設(shè)計定做。

“爭先6號”的刀盤直徑達(dá)8.83米，全長106米，重約1100噸，最大推進(jìn)每分鐘80毫米，爬坡能力達(dá)50‰，一旦投用將成為重慶軌道交通建設(shè)采用的最大盾構(gòu)機(jī)。

黃冠表示，這臺機(jī)器“穿山甲”不僅大，還很強(qiáng)。

“爭先6號”安裝有“智慧大腦”，隧道掘進(jìn)時，它潛入地下，可根據(jù)規(guī)劃好的線路掘進(jìn)，刀頭旋轉(zhuǎn)震動，泥沙、石塊等掉落的渣土隨即被傳輸帶運(yùn)出隧道外，實現(xiàn)一次成形。

特別是針對重慶砂質(zhì)泥巖地層掘進(jìn)遇水軟化等容易結(jié)泥餅、糊水等問題，刀盤設(shè)有自動檢測設(shè)備，可以有效地監(jiān)控作業(yè)時刀盤的磨損情況，以減少故障。

同時，該盾構(gòu)機(jī)創(chuàng)新性地采用真空吸盤式拼裝機(jī)，將傳統(tǒng)的雙梁鏈條葫蘆改成鋼絲繩提升機(jī)，大大提高了設(shè)備可靠性，減少了故障率等，施工效率較傳統(tǒng)提升4倍多。

采用裝配式鋪軌技術(shù)

鋪軌就像“搭積木”那樣簡單

軌道交通鋪軌施工，也能像搭積木一樣簡單?

11月1日，在軌道交通4號線二期建設(shè)現(xiàn)場，一條條橙色的鋼軌，依次躺在預(yù)制軌道板上，縫隙間用構(gòu)件和配件完美地將他們裝配在一起。

“這是我們在重慶創(chuàng)新性采用的裝配式鋪軌技術(shù)。”中鐵二局軌道交通4號線二期項目黨支部書記鞠晏成介紹，這些預(yù)制軌道板和構(gòu)件都是事先在工廠按標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制生產(chǎn)出來，運(yùn)到現(xiàn)場，施工人員就可以像搭積木一樣安裝。

創(chuàng)新，賦予了這種鋪軌方式的改變，傳統(tǒng)的鋪軌流程是先在作業(yè)基地將鋼軌與軌枕組裝成軌排，再將軌排運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場澆筑整體道床;裝配式鋪軌建造則是先預(yù)制軌道板，再將軌道板運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行裝配化組裝并鋪鋼軌。

“裝配式鋪軌建造難點在于預(yù)制軌道板生產(chǎn)，每塊軌道板的誤差必須控制在0.2毫米以內(nèi)，否則每塊‘積木’就互不兼容，沒法精準(zhǔn)搭建了。”鞠晏成表示，以前地鐵施工采用傳統(tǒng)現(xiàn)場澆筑整體道床，投入人力多且耗時長。

預(yù)制軌道板還有許多好處，如傳統(tǒng)的軌排每組長25米，對運(yùn)輸和施工條件要求很高。而單塊預(yù)制板最短只有3.45米、最長4.65米，不僅更便于運(yùn)輸，軌道板現(xiàn)場鋪設(shè)安裝可以根據(jù)進(jìn)度要求靈活增加作業(yè)面。

因此，4號線二期鋪軌時，全線最高峰達(dá)到24個作業(yè)面，在全國地鐵鋪軌施工中也是首次出現(xiàn)如此壯舉。由此，整個鋪軌工期只用了3個月，提前高效率、高質(zhì)量完成鋪軌任務(wù)。

首次采用“雙流制”技術(shù)

讓列車既可跑地鐵又可跑鐵路

眾所周知，地鐵上跑的列車和鐵路上跑的列車是不同的。但具體有哪些不同，普通人很難說得上來。

原來，我國軌道交通的供電制式分為兩種：交流25千伏和直流1.5千伏。交流25千伏具有線網(wǎng)末端壓降低、供電距離遠(yuǎn)的特點，主要應(yīng)用于干線鐵路、城際鐵路或市域(郊)鐵路。直流1.5千伏電壓低、供電距離較短，主要運(yùn)用于地鐵、單軌。

因此傳統(tǒng)的列車，要么只能在鐵路上跑，要么只能在城市軌道交通線路上跑，不能同時在鐵路和城市軌道線路上跑。

那有沒有既可以跑鐵路，又可以跑地鐵的列車?

答案是：有!剛剛被重慶研制出來。

10月20日，被業(yè)界稱為采用“雙流制”技術(shù)的軌道車輛，在重慶中車長客研發(fā)成功并下線，這填補(bǔ)了國內(nèi)軌道交通制式空白。

“未來，不同層級、不同制式間的軌道交通互聯(lián)互通將成為發(fā)展趨勢。”重慶江跳線運(yùn)營公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，因此，江跳線被設(shè)計成了國內(nèi)第一條雙流制車輛運(yùn)營的市域(郊)鐵路。

“江跳線規(guī)劃的市域(郊)鐵路，5號線是城市軌道交通，要實現(xiàn)兩者貫通運(yùn)營，首當(dāng)其沖就是要解決線路和列車雙流切換難題。”重慶江跳線運(yùn)營公司相關(guān)人士表示，通過創(chuàng)新技術(shù)，此次下線的列車，可同時在交流25千伏和直流1.5千伏供電制式下運(yùn)行。

明年，江跳線開通后將與5號線貫通運(yùn)營，乘客從江津乘坐江跳線列車到5號線沿線車站，不用再下車換乘5號線列車，全線實現(xiàn)一車直達(dá)。

江跳線不僅對車輛進(jìn)行創(chuàng)新，還建立了全新的雙流制標(biāo)準(zhǔn)體系及成套修建技術(shù)，建立了自主可控的技術(shù)裝備體系，突破了關(guān)鍵零部件核心技術(shù)，從技術(shù)層面解決了市域(郊)鐵路與城市地鐵快線運(yùn)營障礙，在全國具有很好的示范推廣作用。

“該列車不僅具有地鐵車輛快起快停、公交化運(yùn)營的特點，也具有城際列車高速及舒適等特點。”重慶交通開投鐵路集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，該車輛保持了重慶軌道交通4號線、5號線、環(huán)線等As車既有的爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小，單節(jié)列車載客量達(dá)2300余人的特點。

中鐵建重慶投資集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，江跳線列車最高運(yùn)行速度120公里/小時，比傳統(tǒng)地鐵有較大提升;車體采用鋁合金材質(zhì)，具有強(qiáng)度高、輕量化特性，有效地降低車輛重量。特別是將高速動車組上的一系列先進(jìn)減振降噪技術(shù)成功嫁接，提高了車輛乘坐舒適性。

(新媒體責(zé)編：qiaoyidan)