福建首条跨海高铁福厦高铁开通两月:科技赋能山海通途
摘要:福厦高铁开通两个月(9月28日至11月28日),累计开行列车超6000趟,运送旅客逾1000万人次,日均客座率超70%。作为我国首条设计时速350公里的跨海高铁,其在福州、厦门、漳州三地间构筑起高效通勤走廊。
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数字孪生建模让铁路设计“跃出图纸”,千吨级架桥机“昆仑号”实现海上精准铺架,耐海洋腐蚀钢与智能机器人广泛应用于站房及接触网施工……通车满两个月的福厦高铁,不仅是福建沿海交通升级的关键一环,更成为我国智能高铁技术集成创新的重要实践场。
历经六年多攻坚建设,连接福州、厦门与漳州的高速铁路——福厦高铁于今年9月28日正式投入运营。这条横贯福建东南沿海的“海上高铁走廊”,开通以来凭借高频次、高准点与高舒适性,迅速成为闽东北与闽南城市群间的出行首选。数据显示,截至11月28日,线路共开行旅客列车6000余趟,发送旅客突破1000万人次,日均客座率稳定在七成以上。
福厦高铁正线全长约303公里,桥隧比高达85.1%,共设桥梁84座、隧道29座,其中湄洲湾、泉州湾、安海湾三座跨海大桥尤为瞩目。面对福建复杂多变的山海地形与强腐蚀海洋环境,工程建设全过程深度融合BIM技术、新材料研发与智能装备应用,为全国后续跨海高铁建设提供了可复制的“福建方案”。
高难度、新场景、新挑战,让福厦高铁成为新技术落地的“试验田”。记者深入福州、泉州、漳州一线,探访这条穿山越海的智慧高铁背后的技术支撑体系。
数字孪生建模:在虚拟空间“预演”整条福厦高铁
福建地处武夷山余脉与台湾海峡交汇带,峰峦起伏、水系纵横,选线难度极大。如何科学统筹生态保护、地质安全与工程经济性?答案藏在一套覆盖全线的数字孪生系统中。
“福厦高铁是全国首条全专业、全线路应用建筑信息模型(BIM)技术的高速铁路。”东南沿海铁路福建有限责任公司副总经理林依飞介绍。区别于传统依赖人工勘测与经验判断的设计模式,项目团队依托我国自主研发的三维铁路选线系统,融合卫星遥感、无人机航测与地面激光扫描等空天地一体化测绘成果,并叠加生态红线、水源保护区等敏感要素,由算法自动推荐最优路径方案,显著压缩野外勘察周期。
在此基础上,设计单位构建了覆盖3500平方公里区域的高精度数字地面模型,完成全线桥梁、隧道、路基、站场、接触网、轨道及77处立交道路的精细化建模,形成包含13类、489个标准构件的BIM资源库。“相当于在电脑里先造了一条‘数字版’福厦高铁。”中铁第四勘察设计院集团有限公司BIM设计负责人孙泽昌解释,“不仅外形一致,连内部结构、螺栓规格乃至管线走向都可逐层展开、毫米级呈现。”
以泉州湾跨海大桥为例,通过数字孪生模型可直观模拟不同风速、地震工况下的结构响应,精准识别受力薄弱点,指导设计团队对关键墩台、主梁节点实施针对性强化,大幅提升桥梁抗震抗风性能。该模型更延伸至施工与运维阶段,为福州枢纽、厦门北站等重点节点的智慧化管理奠定数据底座。
“昆仑号”架桥:千吨箱梁跨越湄洲湾的硬核力量
2017年设计方案敲定后,一个现实难题摆在眼前:福厦高铁需连续跨越湄洲湾、泉州湾、安海湾三大海域,其中湄洲湾跨海大桥采用国内首创的40米大跨度箱梁结构,共需架设327榀,单榀重达1000吨——远超常规32米箱梁承载能力。
为何坚持“加长”?林依飞算了一笔账:“40米箱梁较32米方案减少桥墩65个,水域占用面积下降20%,既降低生态扰动,又显著提升航道通行能力;同时大幅减少接缝数量,确保列车以350公里时速平稳过桥不降速。”
但千吨级箱梁运输与架设,在当时尚无成熟装备支撑。2016年冬,中铁十一局汉江重工联合中铁第五勘察设计院启动攻关,研制出我国首台千吨级运架一体机——“昆仑号”。这台“钢铁巨兽”集成了多项“福建智造”元素:其高强度主梁钢板由宝武鄂钢定制研发;关键关节轴承由漳州龙溪轴承厂承制,可在百吨拉力与千吨压力下灵活转动;北斗定位+激光矩阵传感系统,使其在无光隧道或海上平台亦能实现毫米级自动纠偏。
2020年6月,“昆仑号”抵达湄洲湾建设现场,仅用216天即完成全部铺架任务。如今,该系列装备已成功应用于杭衢、沪苏湖、南玉等十余条高铁线路,成为“福建建造”走向全国的标志性成果之一。
智能施工落地:从厦门北站到湄洲湾特大桥的“无人化”实践
作为我国桥梁结构最复杂的高铁线路之一,福厦高铁对施工精度、耐久性与效率提出极限要求。建设团队以福州、厦门、漳州三地为重点,将多项智能工艺首次规模化推向高铁主战场。
在新建厦门北站,施工摒弃传统人工抹灰,启用自动收面机器人,效率提升2倍;钢结构焊接全面采用机器人作业,焊缝一次合格率达99.8%,工期缩短18%,整体规模较老站扩大34%的同时,关键节点普遍提前半个月完工。“这是智能装备在高铁站房建设中的首次系统性应用。”中铁建设项目总工程师潘峰潭表示。
湄洲湾特大桥则成为“四电”智能化的标杆现场。中国铁建电气化局部署自动立杆设备、腕臂安装机器人、恒张力放线车及检测机器人组成的新一代智能作业链,仅需7—8名技术人员即可完成过去需数十人协作的接触网施工任务,误差控制在±2毫米以内。
针对泉州湾跨海大桥所处的强腐蚀海洋大气环境(实测盐分沉降量达0.566毫克/平方米·天),铁四院联合鞍钢研究院历时多年攻关,成功研发镍系耐海洋大气腐蚀钢及配套高强螺栓,通过“以锈制锈”原理实现全生命周期长效防护,推动我国耐候桥梁技术迈上新台阶。
“福厦高铁是继京张、京雄之后,我国建成投用的第三条智能高铁,标志着东南沿海高铁网络正式迈入‘智慧建造+智慧运维’双轮驱动新阶段。”国铁集团科技和信息化部运输技术处处长谭立刚评价道。
《 人民日报 》( 2023年12月06日 10 版)
文章来源:http://finance.people.com.cn/n1/2023/1206/c1004-40132650.html
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