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中国铁道建筑报
中国铁道建筑报 2008年04月19日 星期六
往期回顾

京沪前传

——铁四院京沪高速铁路勘测、设计及科研纪实

刘新红

《 中国铁道建筑报 》( 2008年04月19日   1 版)

    □本报记者 刘新红

    4月18日,举国关注的京沪高速铁路开工典礼,终于幕启北京。

    这一世界上标准最高、规模最大、一次建成里程最长的高速铁路,将成为中国又一个“伟大创举”,然而“创举”不是凭空写就的,这是一个伟大民族的又一声长啸,是几代铁路人在世界民族之林中寻求民族自尊自信自强、寻求中国铁路跨越式发展的坚韧探索。

    本文试图深入到新闻背后,走近数十年来奋战在高速铁路设计、科研一线的铁四院工程技术人员,揭开京沪高速开工建设前传——那些为京沪高速早日上马而开展的大量前期工作。文中的主角们很多已经故去,他们没能亲睹今天令人骄傲的一幕。然而,翻开尘封的档案,昔日的一幕幕依然鲜活,四院铁路人的奋斗和勇气、艰辛和希冀、智慧和执着跃然纸上。

坚持一个信念:

中国铁路一定会圆高速梦

    暮色降临,铁四院办公大楼灯火又起。吃过晚饭的京沪高铁副总体徐宝红照常穿过嘈杂的菜市场,匆匆赶往办公室。

    年前,京沪高铁首批施工图付梓,还没歇过气,3月底又要提交第二批,任务艰巨。

    从2002年调到项目组起,几乎每天晚上,徐宝红雷打不动地去办公室画图、验算工程量,或研究方案。像他这样一直呆在京沪项目组的人,铁四院大概有200多人。在这支稳定有力的设计队伍中,总体、线路、站场、桥梁和路基等主要设计负责人如郭志勇、靖仕元、文望青、孙宏林、靖凤鸣等,更是从高速铁路的前期工作起步至今,一干十余年不挪窝。

    众所周知,“高速轮轨”和“磁悬浮”的纷争,使京沪高铁被推迟了整整10年。但无论这个项目上马的呼声高涨,还是寥落,铁四院从上世纪90年代初开始的京沪高铁的设计与研究一直持续向前。高峰时期——2003年6月,铁道部提出铁路跨越式发展,加快京沪高速铁路建设后,铁四院有2000多人奋战在勘测设计现场。

    铁道部京沪高铁筹备组组长、原铁道部副部长蔡庆华经常到铁四院检查工作。他每次作总结发言,第一条必是“认清形势,坚定信心”,并一再用他洪亮的话语给大家鼓劲:“京沪高速开工是迟早的事,你们一定要做好前期准备!”

    当京沪高铁,这个铁道部原来的1号工程迟迟不开工时,武广、郑西、温福、甬台温、合宁、合武等客运专线后来居上,先后开工。此时,铁四院的设计力量十分紧张。每次开会,蔡庆华对铁四院京沪高速项目组,都会重申一次死命令——摊子不散,目标不变,要求不降。

    每次前来聆听部领导新精神的铁四院在座人员,上至公司领导,下至平常的技术人员,其实内心都有一个质朴的高速梦。作为一个干铁路的人,谁不想从自己手里放飞中国高速铁路的梦想?所以,即使部领导不做“思想工作”,即使京沪高铁之路注定漫长而不容易,他们也不会“一鼓作气,再鼓衰,三鼓竭”。

    建设部首批全国设计大师陈应先,是铁四院京沪高速铁路早期参与、主持者。如今退居二线的他,笔耕不辍,还在续写自己的“高速梦”,脱稿完成了《高速铁路车站设计》、《高速客运站的图型》等专著。虽然不能亲手设计高速铁路了,但他经常被邀请回院讲授高速铁路知识。他说:“设计研究京沪高速铁路,是铁四院的事业,是每个怀有高铁梦的四院人的事业。”

    铁四院总工程师王玉泽1993年担任了京沪高铁上海至南京段首任总体设计负责人。当人们还在为中国的高速铁路究竟采用哪国技术争论不休时,他带领的设计组已编制出《上海至南京段可行性研究报告》、《京沪高速铁路设计暂行规定》,完成了“京沪高速试验段综合实施方案”等多项科技攻关课题。

    从陈应先等老一辈高速铁路设计的开拓者,到京沪高速徐沪段历任设计负责人王玉泽、何志工、郭志勇、靖仕元,到铁四院京沪高速铁路总体组,到每一个具体的参与人员,正是这些称得上“京沪高铁的守望者”,始终以理性的、坚定的、专业的精神坚守在勘察、设计及科研阵地,以大量严谨细致的前期工作,支撑起这个项目缓慢而执着地向前推进。

打造一个平台:

广纳高端智慧展开科技攻关

    修建高速铁路,是铁路建设技术上的一个大的跨跃,需要进行一系列的科技攻关,做大量准备工作。

    某种程度上,姗姗来迟的上马是一件好事,它给了铁四院设计者更充分的时间索隐探微,钩深致远,对种种“疑难杂症”掌握更多的“杀手锏”。

    京沪高铁设计与研究是一座精英荟萃的高端舞台,轨道、路基、桥梁、隧道、通信、信号、电力、动车、测量等多个专业领域的数百名优秀人才在这里碰撞思维、激荡智慧。 

    百名精英背后,是一支更广泛、更活跃的智慧延伸、支撑带。坚持设计、施工、科研相结合,引进、开发、技术攻关相结合,或联合设计,或委托开发,铁四院海绵般吸纳着四面八方的养分;高端人才资源像雪球一样越滚越大。

    列车高速运行条件下,结构的动力响应加剧,如何保证旅客乘坐的舒适度及结构的耐久性?1999年至2000年,铁四院进行了17项技术攻关和预设计,并委托西南交大、中南大学、同济大学等高校对部分特殊结构进行了车桥动力分析。

    不仅在国内广泛开展产研结合,铁四院还走出国门,搭建更广阔的国际交流平台,在路基、桥梁、牵引供电、通信信号、动车段设计等方面,引进、消化、吸收、创新,然后练就独家功夫,全面提升京沪高铁设计含金量。

    2003年,铁路跨越式发展的战略,使铁四院对高速铁路的认识,完全从既有铁路的束缚中解脱出来,设计人员站在更高的立意上,与时俱进,更新理念,通过考察欧美、日本、韩国等国家和台湾高铁建设成功与失败的教训,取得了超越常规铁路的认识飞越。

    据统计,仅2004年至2005年间,铁四院先后10余次组织德、法、日、韩等国外专家来院开展技术交流,同时派出了9个团组67人次赴国外技术考察。

    为保证将京沪高铁建成世界一流,2003年,铁道部重金引智,决定由铁四院负责,以南京至上海段作为咨询范围,代表京沪高铁全线进行国际咨询。

    铁四院副总工程师何志工,当时挂帅执掌宁沪段设计国际咨询,他说:“问计国外公司,是希望利用这个平台,在京沪高铁设计中能吸纳更多更科学的参考意见,少走弯路,更有效率和远见。这也是一次科学发展观的启蒙。”

    2004年3月,刚刚改造完成的铁四院会议中心迎来了第一批客人——125名来自铁道部有关司局、京沪高铁相关单位及院校的科研人员,在这里对法国SYSTAR公司及日本JARTS公司提交的京沪高速设计咨询报告,进行了为期10天的审查。

    当时,铁四院会议中心各楼层会议室里,飘浮着装修后的异味,也弥漫着一股与国际先进水平强烈要求接轨的味道——中国专家的表现令48名法国、日本专家惊讶:他们不仅敏学好记,而且坚持原则,不盲从。仅初稿审查阶段,铁四院等中方设计单位就提出质疑问题百余项。

    审查会结束时,日本咨询公司第一负责人,日本海外铁道技术协会最高顾问冈田宏,应邀在铁四院科协会场作《日本新干线的诞生、发展与教训》的学术报告。

    慕名而来的技术人员早早坐满了整个会场,他们听课时求知若渴的表情深深打动了冈田宏。他深有感触地说:“这一段时间跟你们一起工作,我才明白了你们为什么能这么快、这么好地完成工作,也才知道了中国为什么能发展这么快!” 

建设一条通道:

从图纸到落地无缝对接

    在铁四院京沪高速铁路现任总体郭志勇眼里,京沪高铁最大的难题是要解决系统匹配问题。

    大到机车车辆的结构型式、动力类别,小到轨道上的每一个螺钉;从空中的电力接触网,到路基底层的受力变化;从列车内部的负压效应,到铁路噪音的影 响,都必须按新的速度条件进行计算和反复试验,最后确定技术标准。

    郭志勇介绍:“国际上火车速度提升到160公里/小时后,对是否进一步提高速度曾有过一场争论,争论的焦点是在列车高速运行后,如何保证安全?唯一的出路就是保证包括列车在内的整个系统的技术可靠性,任何一方面都不能出错!”

    高速铁路是为旅客服务的,和千百万旅客的生命安全息息相关。如果高速铁路系统匹配研究在没有成熟之前,就为旅客提供服务,则意味着铁路部门把验证所用技术标准的责任强加到旅客身上,车上的每一个人在以自己的身体作为荷载,为系统提供试验条件。

    中国铁路还必须考虑的是,按照新标准,国内能为高速铁路提供的产品有多少?这就是说,在标准定位和制造水平之间,也必须找到一个合适的匹配点,并为今后的发展留有空间。

    科研成果能不能走出实验室?从科研成果到图纸落地,产品“出炉”,这条路到底有多长?

    在铁四院,各个专业设计和试验环环相扣,研发和生产无缝对接。

    铁四院研究高速铁路的历史可以上溯到上世纪70年代。总工程师王玉泽说:“早在1978年,铁四院就在北京-九江项目中对160公里的铁路设计时速进行了可行性研究,并编制了《高速铁路》一书。当时日本的新干线每小时也就跑200公里。”

    南京上元门长江隧道研究,是京沪高铁早期研究中一个各方高度关注的重大课题。设计大师陈应先回忆起当时的情景来声情并茂:“京沪高速铁路在南京越江,到底是架桥还是打隧?综合分析了各种因素,反复斟酌了多个越江位置,比来比去,我们最终得出结论:在距既有南京长江公铁两用桥下游约1.7公里处的上元门,采用沉管法水底隧道越江。结论一出,满目皆惊!”

    南京长江沉管隧道方案虽由于各种原因最后未能实施,但所开展的工作和所做的研究,为我国铁路选线在跨越大江大河时提供了一种新的选择,为后来的客运专线铁路水下隧道方案打下了基础,比如正在建设的武广客运专线浏阳河隧道、广深港客运专线珠江狮子洋隧道等。

    在适宜的条件下铺设无砟轨道,是高速铁路技术发展的重要趋势。2005年铁四院专门成立了轨道研究所,专攻高速铁路无砟轨道工程关键技术和难点,先后承担了客运专线无砟轨道国产化研究等17项课题。

    在铁道部组织下,铁四院在先期开工的武广客专,建立了武汉综合试验段,设计室内研究的各项成果被一一拿来“验成色”。为满足路基、桥梁、信号、电力等配套工程对无砟轨道“牵一发而动全身”的铺设要求,2004年到2007年,铁四院自筹资金,以试验段为依托,集中开展了29项科研课题。如今,这些成果已广泛应用于武广、郑西、宜万等铁路的无砟轨道铺设中,为京沪高铁进行了“赛前热身”。

    京沪高铁徐州至上海段沿线深厚松软土分布广泛,软土问题不解决,坐在高速行驶的火车上就像坐过山车一样起起落落。2002年,铁四院在江苏省昆山建立了软土试验基地,历时3年,通过大量现场试验“摸软土脾气”,提出了系统的研究报告,铁道部专家评审认为:“试验项目的实施,不仅对指导京沪高速铁路的勘察、设计、施工等具有重要作用,对其他客运专线的建设也具有重要参考价值。”

    新技术托起新铁路。2007年,铁四院先后有高速铁路路基工程关键技术问题研究、无砟轨道结构设计及关键技术研究、客运专线铁路防风预警监控系统等10项成果通过湖北省科技厅鉴定。这些新技术已在多条客运专线的设计中得到运用和检验,为京沪高铁“提速”强本奠基。

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京沪前传