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为“中国速度”插上翅膀[武广高铁技术篇]
2010-03-01 09:33:58 中国质量新闻网

    武广高铁的建成运营,标志着中国人用不到10年的时间,跨越了发达国家近半个世纪才走完的历程。数万建设者用创新的智慧和高标准的施工,催生了这一奇迹的诞生……

    2009年12月9日,广州。

    伴随一声响亮的汽笛,一列前端形如子弹头的火车从广州南站飞驶而出,以风驰电掣之势穿过南粤大地,跨越湖湘山川,奔向广阔的江汉平原。

    两个多小时后,当它缓缓停靠在武汉火车站的月台,一项新的纪录诞生了——作为刚刚完工的世界上一次建成里程最长、运营速度最快的武广高速铁路客运专线的试运行车辆,这列“和谐号”动车组创造了双机重联情况下的世界高速铁路最快运营速度:每小时394.2公里。

    17天后,武广高铁正式投入运营。这是继京津高铁建成投运后,我国铁路建设的又一里程碑,标志着我国高速铁路技术的发展,实现了历史性的飞跃。

    

    “16”绝不单单是“8”的翻倍

    常言道:火车跑得快,全靠车头带。与依托原有的铁路进行火车提速相比,高速铁路的兴建,无疑是一次革命,而为高速机车提供动力的牵引供电系统,正是这场革命的“火车头”。

    国外高速铁路的动车组一般由8节车厢组成。“由于武广高铁联结着广州和武汉两大全国客流集散中心,8节车厢编组显得太少,必须采用两组动车共16节车厢联挂运行,这就是双机重联动车组。”中铁电气化局集团武广高铁项目部常务副经理何劲松告诉记者。

    在武广高铁,16不简单是8的倍数这么简单。这牵涉到技术的一项绝大突破。动车组获得能量的方式是,通过车顶伸出的“受电弓”,从铁路上方架设的接触网上获得高压电流,进而驱动列车高速运行。与8车厢动车组采用单受电弓获得电流不同,双机重联动车组是由两部受电弓受电,牵引列车运行。

    在这一过程中,两部受电弓如何保持与接触网导线的密切接触,并平滑运行,是牵引供电技术的关键。使用两部受电弓的困难在于,当列车运行中前弓高速冲击接触网后,会引起接触网的振动,使后弓接收电流受到影响。“在这方面实现突破,就是攻克了世界高速铁路的瓶颈。”何劲松说。

    克服难题,惟一的途径就是提高接触网的技术标准和稳定性。为制定解决方案,中铁电气化局集团组织技术攻关,完成了高强高导接触网导线的技术研发,其性能完全满足350公里及以上高时速铁路接触网运行的要求,达到了国际同类产品的领先水平。

    

    “厘米级”向“毫米级”飞跃

    中铁电气化局集团西安电化公司负责武广高铁180公里的接触网建设。在每个锚段,施工人员要完成上千米导线的一次性恒张力铺设,还要安装几万根整体吊弦,为保证接触网向双受电弓输电时的稳定,接触网导线相对轨面的高差不能超过10毫米,导线平直度误差必须在0.05毫米/米以内。

    “这比设计标准误差0.10毫米还精细一倍,就像一根头发丝那么细。”说到安装接触网的要求之高,西安电化公司副总经理兼武广项目经理李军深有感触,“在组装零部件时,我们感觉就像在组装飞机一样。”

    为最大限度地减少装配中的误差,施工人员还反复试验,研究出了多项高速接触网施工工艺,与厂家联合研制了多种测量仪器和检测工具。

    从施工工艺、技术的创新到现场作业的精益求精,使武广高铁牵引供电系统的安装精度,从常速标准的“厘米级”跃升到了高速标准的“毫米级”。回顾这一过程,中铁电气化局集团副总经理韦国表示,通过京津、武广高铁工程实践,集团形成了具有自主知识产权的高铁技术体系,形成了一系列技术制式和设计标准,对于今后推进“四横四纵”的高速铁路建设,无疑是一笔宝贵的财富。

    

    技术创新摘世界级“金牌”

    2010年元旦刚过,一场突如其来的暴雪袭击了中国许多地区。这一幕,让人联想到2008年初那场曾“冻”住大半个中国交通的冰雪灾害。但如今人们不必担心类似的灾害在武广高速铁路上演——为防止大雪“焊”住铁轨,影响自动变轨,武广高铁全线有700公里装有自动融雪装置,能在冰雪影响扳道岔时自动化冰。而这样的装置,仅仅是武广高铁众多新系统、新设施中一个小小的组成部分。

    武广高铁客运专线总设计师许克亮告诉记者,高速铁路的建设,是一个涵盖了多个子系统的系统工程,比如,铁路线上的车站、路基、桥梁、隧道等基础设施建设,机车、动力、列车控制系统,以及基础设施保养维修、车辆保养维修、信息系统的建设等。

    在诸多子系统之中,列车运行控制系统是一项关键性技术,是指挥沿线各系统安全、有序、高效运行的“神经中枢”。目前,世界上只有少数几个国家掌握了这项技术,我国正是其中之一。

    负责为武广高铁搭建“神经中枢”的,是中国铁路通信信号集团公司(以下简称“中国通号”)。在历时4年半的建设过程中,他们凭借国内的技术力量,研制出了具有百分之百自主知识产权的CTCS-3级列车控制系统,能满足时速350公里以上、动车间隔3分钟以内的列车运行指挥和控制要求。

    研发,测试,制造,安装,调试,在这一过程中,中国通号实现了两大创新:一个是系统集成创新,一个是引进消化再创新。这两项工作的结合,使中国通号在技术保证和安全措施上,一举摘得了世界级的“金牌”。

    在系统集成方面,中国通号充分发挥设计研发、生产制造、施工安装三位一体的优势,组建了研发、生产制造和现场安装的OPM(全方位、全过程的精细化管理)团队,对整个项目进行现场指挥。为保证系统集成的效果,还构建了世界最大、功能最全的CTCS-3系统实验室,从系统的接口测试、运行场景测试,全部通过这个实验室来完成,为后续工程实施、现场测试打下了坚实的基础。

    从项目测试到线路测试、联调联试,中国通号研发的控制系统经受了考验,为保障武广高铁运营的高速度、高密度和高可靠性奠定了基础。铁道部副总工程师张曙光在接受采访时表示,武广高铁的控制系统“处于世界一流的水平”。

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