中評社北京12月6日電／據人民日報報導，數字孿生模型實現鐵路圖紙的立體化，“昆侖號”等新裝備推動橋梁快速鋪架，智能施工推進智慧交通建設……我國首條跨海高鐵福廈高鐵近期正式開通運行，一批新裝備、新材料、新工藝在實踐中得到運用、成熟、優化。
歷經6年多建設，我國首條設計時速350公里的跨海高鐵——福州至廈門至漳州高鐵（以下簡稱“福廈高鐵”）正式開通運行。開通滿兩個月（9月28日至11月28日），福廈高鐵憑借便捷的出行和秀美的風景贏得了萬千旅客的青睞，共開行旅客列車6000餘趟，發送旅客超1000萬人次，旅客列車日均客座率達七成以上。
據介紹，福廈高鐵正線擁有84座橋梁、29座隧道，橋隧比高達85.1%，集結了多座世界級跨海橋梁。
高難度、新場景、新挑戰，福廈高鐵成為新裝備、新材料、新工藝的應用平台，一批新技術在實踐中得到運用、成熟、優化。近日，記者來到一線，探尋福廈高鐵穿山跨海背後的科技密碼。
立體圖紙，智繪“山海”藍圖
在福建，峰巒叠嶂、水網交錯、山水阻隔，福廈高鐵應如何選線？
“為應對挑戰，福廈高鐵全線路全專業採用建築信息模型技術設計。”東南沿海鐵路福建有限責任公司副總經理林依飛介紹。
何為建築信息模型技術？中鐵第四勘察設計院集團有限公司（以下簡稱“鐵四院”）福廈高鐵建築信息模型設計負責人孫澤昌介紹，傳統的線路設計主要依靠人工勘察獲取原始資料，再依托設計師經驗進行選線。而福廈高鐵利用了我國自主研發的三維鐵路選線系統，將空天地一體化技術測繪成果錄入系統，再結合收集的環境敏感區等信息，由系統根據預設的規則推薦經濟安全的線路，大幅減少了人工現場勘察的工作量。
借助建築信息模型直觀形象的特點，設計團隊構建了超過3500平方公里的數字地面模型、13類共計489個標準構建模型，實現了全線303公里橋梁、路基、隧道、站場、接觸網與軌道、立交道路的模型構建，提供了77處立交道路與7處站場概念模型的構建。
“簡單來說，就是設計團隊利用電腦技術在虛擬世界裡建造了一條福廈高鐵的‘孿生兄弟’。”孫澤昌說，這一數字孿生模型不光外形長得像，連裡面的“血管”和“神經”都能夠分層展現，甚至可以將每一顆螺絲都精確呈現。
數字孿生模型實現了鐵路圖紙的立體化，讓設計變得更加科學、精準。以跨海大橋的設計為例，通過數字孿生模型，跨海大橋哪些位置經受的風阻大、哪個位置易受地震影響，在系統裡一目了然。設計人員可根據系統提示，有針對性地對跨海大橋的關鍵部位進行加固強化，提升大橋的抗震防風性能。
“福廈高鐵構建的數字孿生鐵路，讓建築信息模型從設計向建造、運維階段傳遞，為後續智慧運維奠定了基礎。”林依飛說。
大國重器，鋪架海上長龍
2017年，福廈高鐵的設計圖紙最終確定。線路需先後跨越湄洲灣、泉州灣、安海灣，架設3座跨海大橋。特別是湄洲灣跨海大橋，採用了40米箱梁設計，一共327榀。為什麼不採用傳統的32米箱梁設計？
“同樣的里程，每榀箱梁越長，連接點越少，所需橋墩數量越少，橋墩總體占用水域面積越小。以湄洲灣跨海大橋為例，海域施工長度為10.08公里，採用40米箱梁可減少橋墩65個，水域占用面積減少20%，通航能力大幅提高。”林依飛說，不僅如此，採用40米箱梁還減少了大橋箱梁段的接縫數量，可保證高鐵以350公里時速過橋不減速。
然而，全新的設計也帶來了新的施工挑戰。40米箱梁長40米，重1000噸。這個重量，普通的運輸車載不下，火車頭拖不動，起重機吊不起。茫茫大海，如何將327榀箱梁運到海上、架設到橋墩上？
啟用新裝備！這是從建設方到設計團隊再到施工單位的一致想法。2016年冬天，中鐵十一局集團漢江重工有限公司與中鐵第五勘察設計院集團有限公司（以下簡稱“鐵五院”）成立聯合研發小組，啟動了千噸級架橋機的研製工作，設備取名“昆侖號”。
為讓“昆侖號”能經受各種考驗，研發團隊為它加裝了滿身“黑科技”：它全身“鋼筋鐵骨”，採用高強度鋼板作為主梁結構；它擁有“千里眼”，與北斗“握手”，在荒無人煙的地區也能精準定位；它配備“雷達探測”激光矩陣傳感器系統，可在全黑隧道內精準施工，行走時自動糾偏，遇到隧道內巨大溶洞時還能就地架橋。
為提升整機結構強度，漢江重工武漢研發中心與寶武集團鄂城鋼鐵有限公司聯合研發新材料；為保證“昆侖號”靈活行走，委托福建漳州龍溪軸承廠完成關節軸承製造，軸承既能承受上百噸的拉力，又能在千噸壓力下自如轉動……“這就是重大工程的吸引力，讓我們有可能凝聚各行各業的優秀夥伴，共同研發攻關。”鐵五院副總工程師梁志新說。
2020年6月初，“昆侖號”運抵湄洲灣跨海大橋建設現場。僅用216天，“昆侖號”就完成了橋梁的鋪架任務。得益於在福廈高鐵的成功運用，“昆侖號”順利打開市場。截至目前，“昆侖號”系列產品已在杭衢、滬蘇湖、南玉等10餘條高速鐵路工程建設中應用。
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