匠心设计打造精品京雄 中国高铁的“智慧名片”

霍林郭勒网 刘 欣2021-01-12 04:41:45
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  中国高铁的“智慧名片”

  “光谷”采光,建成长556米、宽15米的能量收集场;清水混凝土技术,打造192根三维曲线型“开花柱”;高铁数字孪生,构建全过程、全专业运用BIM(建筑信息模型)设计的智能数字模型;全封闭声屏障,在高速铁路上修建847.25米“隔音隧道”;超大光伏屋顶,铺设4.2万平方米光伏建材,年均发电量可达580万千瓦时;5G信号全覆盖,万物互联,未来已来。

  这些亮点满满的智能化设计,都来自中国新近通车的智能高速铁路——北京至雄安新区城际铁路(以下简称京雄城际铁路)。

  2020年12月27日,京雄城际铁路大兴机场至雄安新区段开通运营,自此京雄城际铁路实现全线贯通,雄安站同步投入使用。京雄城际铁路全长91公里,最高设计时速350公里。如今,从雄安站出发,仅一顿早餐的工夫,便可到达大兴机场。从雄安到北京,原本2小时的车程,只需要50分钟便可直达。  

  高铁是中国装备制造的一张靓丽名片。作为国内自主研发的智能高铁,京雄城际铁路以数字化和智能化为核心,围绕“精品、智能、绿色、人文”的总目标进行建设,广泛应用人工智能、大数据、云计算、物联网、建筑信息模型等前沿科技,智能化设计多达71项。

  匠心设计打造精品京雄

  “作为一名铁路建设者,能够参与雄安站建设是职业生涯之幸。我们要建设经得起历史检验的精品工程。”中铁建工集团雄安站项目部党支部书记王星运感慨道。

  自2018年动工以来,京雄城际铁路的建设工作者坚守匠心,创新建造技术,应用全装配式一体化等技术保证京雄城际的高效建设;秉持科学设计理念,以雄安站为中心,构建高度复合聚集的“站城一体化”开发模式。

  不同于传统钢筋混凝土工程所使用的现浇体系,京雄城际铁路首次在铁路领域实现了从基础、桥墩、桥梁到桥面系的全装配式一体化结构设计和施工,有效提高了京雄城际铁路的施工效率,切实达到节能减排、缩短工期和降低风险的效果。

  据中国铁路设计集团有限公司副总工程师康学东介绍,这种装配式一体化桥梁建造,不论是桥梁工程的桩基、墩身、墩帽、箱梁,还是桥面防护墙、电缆槽等,都是在工厂内进行专业化设计、分段标准化预制,再运到现场拼装而成。

  由于工艺精度要求高,上百吨重的混凝土墩身预制,钢筋定位误差需要控制在2毫米之内。为了实现“毫米级”拼装精度,京雄高铁的科研团队自主研发了12套工装设备,保证拼装过程中的精准对位。这样的桥梁建造技术被人们形象地称为“像搭积木一样建高铁”。

  桥梁装配式一体化技术在铁路领域的成功实践,为京雄城际铁路建造打下了坚实基础。而雄安客运站“站城一体化”的理念,则打造出“公共交通快速发展,城市枢纽高效建设”的双赢局面。

  雄安站是京雄城际铁路规模最大的新建车站,建筑面积47.52万平方米,站台规模13台23线。国铁集团秉承站城一体化理念规划设计雄安站,植入多样性的复合功能和跨领域的公共空间,融入城市需求的集约配置,有效衔接城市空间和其他交通方式。

  步入雄安站,灵活多样的双层立体候车布局吸引了很多旅客的注意。基于立体布置、紧凑布局的原则,雄安站进站以地面层为主,高架层为辅,旅客可以根据需求自由选择候车地点。同时,在地面层和站台层之间设置出站夹层,实现旅客“进出分层,到发分离”,保证进出站的顺畅无阻,提高换乘效率,为旅客节约更多时间和经济成本。

  “‘站城一体’是雄安站的一大亮点,雄安站做到了枢纽区域与城市规划、产业开发有机融合,实现车站城市空间与枢纽、城轨、地下空间的有效衔接和融合。”雄安站站长杜小军说。

  全新的一体化设计理念,将雄安城际铁路与雄安新区的建设融为一体。未来,雄安站将不仅仅是城市客运的交通枢纽,更是带动雄安新区发展的城市触媒点。

  智能科技点亮智慧京雄

  作为中国建设的又一条智能高铁,京雄城际铁路在多项关键技术上取得了新的突破,以一个智慧大脑为核心,从智能建造、智能装备和智能运营三个方面描绘出智慧京雄的新蓝图。

  在雄安站,京雄城际铁路部署了一个智慧大脑。它可以将生产管控和服务信息自动采集到一个数据平台,开展数据汇集和治理,建成京雄智能高铁的大数据资源库。同时支持开展跨专业、跨行业的多维智能分析,为智能诊断、智能预测、智能决策等提供技术支持。

  “能够随时检测到我们基础设施的安全状态。这种检测就如同一个心脏病的病人带了一个HOLTER(动态心电图)一样,不管是在医院还是在家,医院能够随时检测他的病情。”康学东这样形容“智慧大脑”。

  在智能建造方面,京雄城际铁路首次采用全线、全专业、全设计阶段的BIM(建筑信息模型)应用,实现设计、施工到运营三维数字化智能管理,创造出智能高铁的“数字孪生”,即同时获得一条实体高铁和一条虚拟的数字化高铁。

  据中国铁路设计集团有限公司总体设计师肖锐介绍,在初步设计阶段,设计人员利用卫星影像、航空摄影以及无人机数据,建立BIM高精度模型,对项目建成情况进行可视化展示。通过全线、全专业参数化建模,建设工人在施工之前就能模拟出整条铁路,详细了解到建设过程中的重点难点,每一个环节的问题都能够得到完整追溯。

  “比如一个螺丝钉坏了,维修人员可以查询到这个钉是哪个厂家生产、如何安装的,确保正确维护。一些重要设备和节点,安装了感应设备,可以就健康状况自己发出警报。”中国铁路设计集团有限公司京雄城际项目四电专业负责人任超解释道。

  依托BIM技术,京雄城际铁路实现了智能梁场、钢筋自动化加工和智能板厂等一系列成果,产品精度大幅提高。此外,京雄城际铁路还将铁路BIM模型融入雄安新区CIM(城市信息模型)平台,为数字雄安的发展打下了良好基础。

  在智能装备方面,京雄城际铁路运用先进的列车控制系统,基于智能控制、故障诊断与预测等技术,实现新一代的智能化牵引供电和通讯体系,形成线路、通讯信号和牵引供电等基础设施全生命周期精细化管理。

  目前,科研工作者投入智能化腕臂安装车、自动化接触网立杆车和吊弦标定设备等5种智能装备,在雄安站南侧建成全路首个下沉式牵引变电所,将全息感知、多维融合、重构自愈和智慧运维特性融为一体。此外,在京雄城际铁路BIM+GIS(地理信息系统)的建设模式中,北斗系统的铁路信号施工定测技术、信息化仓储管理及质量追踪系统、移动通信GSM-R智能网络优化技术等科创成果发挥着重要作用。