解答梅德韦杰夫疑问:中国高铁为什么能在高寒地区运行?

来源:观察者网

2014-10-17 12:09

俄罗斯当地时间14日,李克强应邀与梅德韦杰夫共同参观“开放式创新”莫斯科国际创新发展论坛展览。在中国自主研发的新一代高速动车组展台前,梅德韦杰夫询问这种高铁是否能在高寒地区运行?李克强说,中国高铁拥有在高寒地区运行的丰富经验,技术有保障。那么,中国高铁是否真如李克强总理所说能在俄罗斯西伯利亚的荒野上生存下来呢?下面这组问答或许能有助于大家(包括梅德维杰夫)更深入理解总理这句话。

2012年,中国开通世界首条在高寒地区建设的高速铁路哈大高铁

Q:总理说中国高铁拥有在高寒地区运行的丰富经验,这是真的吗?

A:2012年12月1日,中国开通了世界首条在高寒地区建设的高速铁路——哈大高铁。在哈尔滨到大连这条线路上,冬季极端最低温度零下40℃左右,最大积雪厚度30厘米,沿线土壤最大冻结深度达205厘米。尽管环境恶劣但丝毫没有影响哈大高铁的运行。哈大高铁目前实行冬季、夏季两个列车运行模式,分别按时速200公里和300公里两个速度等级开行列车。从哈尔滨到大连的旅途时间从过去的13个小时缩短到3个小时。

目前,世界首条全线位于高寒地区的高铁线路哈齐客运专线正在建设,预计于2015年3月投入运营。哈齐客运专线冬季平均气温均低于零下23摄氏度,设计时速为250公里/小时,或沿用哈大高铁使用的耐寒型CRH380B型高速列车。

Q:严寒是列车“提速”最大敌人。哈大高速铁路怎样解决高寒问题?

A:针对高寒地区的特殊环境,根据公开资料,路基“冻胀”控制技术难题已经被攻克,中国高铁研发了适应低温运营环境的高寒动车组,掌握了牵引供电、通信信号等设备低温适应性技术,形成了高寒地区高速铁路核心技术体系。除中国外,在线路的建设和耐寒列车的研制上,其他国家没有一个拥有完全成熟的设计和运营管理经验。

哈大高铁选用中国北车制造的CRH380B型高寒动车组,在建中的哈齐客运专线也可能采用该款动车

Q:那么问题来了,哈大高铁的高寒动车组有多强?

A:哈大高铁选用的是中国北车制造的CRH380B型高寒动车组。作为一款耐寒神车,于2010年6月开始设计研制,2011年9月起生产制造,在投入运行的两年多里,运行稳定,跻身世界高寒高铁的典范。

首先,为了能在零下40℃至零上40℃的环境中运行,也为了阻拦风雪攻入车下设备舱造成车辆故障,CRH380B型高寒动车组用特殊材料设计了具备自然通风功能的封闭型防雪设备舱,即使车外暴雪肆虐,车内一直保持着人体最佳适应的22摄氏度;

第二,列车从冰冻环境瞬时进入湿热环境的时候,暖湿气流与低温车体相遇,车体设备以及管路之间会产生冷凝水,可能导致电气原件发生短路或损坏。为了解决这个问题,CRH380B型高寒动车组在车体、设备舱、管理系统上采用多项冷凝水防护和处理技术,使得冷凝水能及时排掉,成功跳出“冷凝水陷阱”;

第三,CRH380B型高寒动车组还设计有门廊加热系统、司机室挡风玻璃加热系统、净污水管路伴热系统,在卫生间更增加收集洗手盆排水的灰水箱,灰水最终收集到车下污物箱中,避免直接排到车外。每一辆CRH380B型高寒动车组整车完工后,都会在中国铁总的齐齐哈尔低温试验站进行各项性能试验。

 

Q:哈大高速铁路到底是如何解决冻胀问题的?

A:首先要给观察者网的读者们介绍下什么叫冻胀。东北地区由于冬夏季温差巨大,容易出现冻土路基膨胀,这种现象就叫做冻胀。对此,哈大高速铁路围绕冻胀发生的三个要素:温度、水分及土壤打开脑洞,实施多种路基与涵洞的防冻胀技术。例如,设置防冻层、隔断层、防冻胀护道、支挡结构物,在路基冻结深度范围内填筑非冻胀性填料。核心思想是控制路基中水的含量,让水分冬天一冻,刚好把路基中的缝隙填满,不会过度膨胀,这样路基就不会随着天气变化出现冻胀循环。

在高寒地带铺设高铁路基,严格实施防冻胀技术至关重要

Q:媒体曾经报道哈大高铁发现“冻胀”问题,是否说明冻胀问题难以解决?

A:哈大高铁被发现冻胀问题是在哈大高铁的试运行阶段,当时还“健在”的铁道部对哈大高铁的承建单位进行严厉批评,指出施工单位为赶工程进度忽略工程质量。尽管相关工程单位在冻胀问题曝光后对该问题进行了补救,但这暴露了施工技术在高寒铁路建设中所发挥的决定性作用:在高寒地带铺设路基时,一定要严格按照要求的工序实施防冻胀技术,因为整个高铁施工流程是不可逆的:高铁使用的无砟轨道其轨枕本身是混凝土浇灌而成,无砟轨道一旦铺好,则无法再通过填埋道砟来平顺轨面。

在防冻胀技术方面,青藏铁路的经验也十分值得借鉴。例如,青藏铁路路基两旁埋设了高效导热的热棒、热桩,可以将热量导出。在路基中铺设的通风管,可使土体温度明显降低,在通风管的一端安装自动温控风门,当温度较高时,风门会自动关闭,温度较低时,风门自动打开,这样可以避免夏季热量进入通风管。在路基顶部和路基边坡铺设遮阳棚、遮阳板,可以有效地减少太阳辐射,降低地表温度。不过,这些设备整体实施的成本也比较大。

实事求是地讲,在冻土区和季节性冻土区修筑铁路面临的挑战实在是太过巨大,即便采访诸多防冻胀技术,但也可能无法完全杜绝冻胀所遗留下来的问题。建成于20世纪70年代前苏联时期的第二条西伯利亚铁路在1994年的时候被发现线路病害率达27.5%,而运营近百年的第一条西伯利亚铁路在1996年接受调查的时候线路病害率为45%。

当然还有一种办法,就是架桥,在桥上铺架铁轨,但是架桥造价太高,在俄罗斯的高寒铁路施工中可能不会被广泛应用。不过在全长921公里的哈大高铁中,有2/3以上路段在高架桥上。

哈大高铁铺设的无砟轨道

Q:有人说哈大高速铁路在高寒地区铺设的路基都不用碎石,这是真的么?

A:对的,哈大高速铁路使用无砟轨道。采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构统称为无砟轨道,其轨枕本身是混凝土浇灌而成,路基也不用碎石,钢轨、轨枕直接铺在混凝土路基上。无砟轨道是当今世界先进的轨道技术。高寒地区冰冻期长、温差大,对无砟轨道结构及部件的耐久性较为突出。

为此,我国专门开展《严寒地区无砟轨道关键技术》等重大课题的试验研究,最终确定、验证了无砟轨道结构及关键部件对严寒气候条件适应性。

 

Q:哈大高速铁路如何解决夜间接触网融冰防冰问题?

A:哈大高速铁路地处我国东北,冬季寒冷多雾雪。在白天,由于列车运行接触导线有电流通过时不易结冰,但到了夜间,高铁线路需综合维修,没有列车运行,这时接触网容易出现覆冰,进而影响接触导线寿命,严重时造成接触网系统破坏,引起列车晚点和失去动力。

为此,哈大高速铁路专门进行了接触网融冰防冰技术攻关,不影响动车运行的前提,取得接触导线临界融冰电流曲线等融冰方案,同时设计接触网覆冰在线监测系统。这种系统能将接触网的环境温度湿度、风速、风向、导线温度等数据上传至覆冰在线监测系统,监测软件系统迅速分析出接触网的覆冰情况,便于管理人员及时采取融冰、除冰措施,保障铁路安全运行。

哈大高速铁路专门进行了接触网融冰防冰技术攻关

Q:哈大高速铁路冬季如遇积雪该怎么办?

A:在大雪的天气里,哈大高铁全线最大积雪厚度约在17-30厘米间,如果积雪不及时清除,道岔在动作时将会使积雪被挤压成冰块,造成尖轨不密贴的危险。针对这种情况,哈大高铁在全线车站、线路所、动车所全部设置道岔融雪装置,在道岔钢轨下预先埋设了电加热丝。在降雪天气里,车站信号楼的操纵盘会控制道岔融雪装置,电加热丝开始加热后,道岔表面温度最高可达40℃,保证降雪落至道岔即会融化。

哈大高铁道岔钢轨下预先埋设电加热丝,保证降雪落至道岔即会融化

Q:哈大铁路虽好,但造价和施工难度也高,中俄高铁合作空间到底有多大?

A:目前俄罗斯存在着高铁市场的刚性需求:根据俄罗斯2030年前铁路交通发展战略,俄罗斯有意建设2万公里新铁路,其中包括5000公里高速铁路。目前俄罗斯运行的高速铁路仅有一条为2014索契奥运会修建的连接奥运雪山馆和奥运主场馆的索契高速铁路,全长163公里,运行时速每小时180公里。

另外,俄罗斯还有三条正在运行的动车线路:莫斯科到圣彼得堡、圣彼得堡到芬兰赫尔辛基、莫斯科到下诺夫哥罗德,不过这三条线路是在既有铁路上改造而成,因此算不上严格意义上的高寒高铁。以其中运行速度最高的莫斯科到圣彼得堡的“游隼号”(由德国西门子制造,仅可在俄罗斯的宽轨轨距中运行,适用于当地特殊的气候条件——观察者网注)为例,游隼号以250公里的最高时速运行的持续时间不到20分钟,很难称得上是一条高铁线路。

中国高铁将走向高寒西伯利亚地区,让我们拭目以待

俄罗斯目前规划中的高铁项目主要包括:一是莫斯科—圣彼得堡高铁项目(高铁1号线),线路全长为658公里,设计时速为400公里,预计2018年前建成。

二是莫斯科—叶卡捷琳堡高铁项目(高铁2号线),线路全长1595公里,优先修建莫斯科-喀山段,该段全长为803公里,计划在2018年投入运营,目前,动工在即、即将举行招标。

三是莫斯科—索契高铁项目。2013年通车的索契高铁正是莫斯科—索契高铁项目的一部分。

10月13日,俄罗斯铁路股份公司总裁弗拉基米尔·雅库宁在俄中两国总理会谈后表示,如果中俄就在国家担保下进行投资达成共识,今年或可开始俄罗斯首条高速铁路——莫斯科至喀山高铁线路项目的设计。观察者网此前报道,在13日中俄签署关于高铁领域的谅解备忘录时,我国总理李克强就表示,推进构建北京至莫斯科的欧亚高速运输走廊,优先实施莫斯科至喀山高铁项目,这一表态不仅得到俄方的积极回应,也为中国高铁走向高寒地区定下基调,我们且拭目以待。(文/温刚)

(观察者网综合新华网、人民网、中国铁路总公司网站等)

责任编辑:关文平
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