本文轉自:人民鐵道報

HTK-CBX0型高寒高鐵融冰除雪裝置通過低壓溫水噴掃方式,對動車組各重點部位全方位噴掃,清除結冰和積雪。 姜 琪 攝

檢修後的動車組在哈爾濱動車段整裝待發。 姜 琪 攝

胡豔波 李 暢

2012年12月1日,我國首條高寒高鐵哈大高鐵正式開通運營。十年彈指一揮間,高寒高鐵迅猛發展,哈齊高鐵、哈牡高鐵、沈佳高鐵牡佳段等相繼開通,黑龍江省高鐵營業里程從2012年的97.3公里增加到2021年的1401.1公里,增長13倍。

如何讓高鐵運行在冬季嚴寒的東北地區?如何保證在冬季零下40℃、積雪厚度達30釐米、線路土壤凍結深度達2米的情況下,動車可以安全正常運行?鐵路人勇攀高峯,銳意創新,高寒高鐵展示着中國高鐵的科技水平。

高寒高鐵建設挑戰極限

從2012年哈大高鐵開通運營以來,高寒高鐵這個概念逐漸被大衆熟知。2015年哈齊高鐵開通,2018年哈牡高鐵開通,2021年沈佳高鐵牡佳段開通……冰天雪地不再是高鐵禁區。

在冬夏溫差五六十攝氏度的環境裏,如何克服地面冬季冰封、夏季酷熱的熱脹冷縮,成了修好高鐵路基的首要難題,也是保障高鐵安全運行的首要前提。

哈牡高鐵沿線重巒疊嶂,共穿過39座隧道,隧道施工中,排水、防水是重點。施工方採用新型防排水材料,在洞壁安裝保溫型雙層防水板,增加了保溫、防水雙重功能,破解了高寒地區隧道施工難題。

沈佳高鐵牡佳段線路穿越長白山支脈,全線地處高寒地區,凍脹、雪害多發,對工程設計提出了挑戰。設計團隊採用完善路基截排水措施、換填防凍脹填料、設置連續梁溫度伸縮調節器、細化隧道深埋排水設施、隧道明洞噴塗防水塗料、優化軌道設計結構和配型、選用耐寒接觸網和電力信號設備、安裝道岔融雪系統、特殊地段設置擋雪牆等防寒抗凍措施,確保了高寒地區列車的行車安全。

如今,哈爾濱至伊春高鐵正在加緊建設,這條穿越多年凍土區的高速鐵路,先行工程沿線分佈着14塊島狀多年凍土帶,施工中需破解鬆軟土路基、凍土路基等多項技術難題。建設單位全面總結過去高寒高鐵建設經驗,同時創新方法,爲我國凍土地段鑽孔樁施工等積累了寶貴經驗。

防寒改造技術提升抗寒能力

高鐵運行不僅需要堅固的路基,而且列車是否能夠抵禦嚴寒也至關重要。爲了降低雨雪冰凍對列車的影響,中國鐵路哈爾濱局集團有限公司對動車組進行了幾十項防寒改造,經過“變身”的動車擁有極強的抗寒能力。

作爲中國乃至世界第一條高寒高鐵,哈大高鐵在沒有成形經驗借鑑的情況下,經過多年自主探索創新,全面掌握了高寒高鐵的運營和維護技術。

運行的動車組行駛時會有大量冰雪捲入車輪,哈爾濱動車段技術工程師李毅忱介紹,通過長時間實驗,他們把兩側裙板從流線型變爲直角型,減少了積冰雪量。爲防止低溫造成車門無法開啓,設計人員在旅客上下車門的門板內側也設置了集水槽,防止冷凝水流入下導軌造成凍結影響側門開啓。爲防止低溫結冰,他們還在供水管路、衛生間防護箱內增加伴熱線,提高水箱保溫能力。

列車在安全行駛的同時,也需要安全制動。“在冰雪條件下,爲了防止冰雪進入剎車制動片之間影響剎車,我們把閘片和制動盤的間隙放大,把摩擦塊之間的間隙放大,這樣一來,裏面就不會夾雜小冰塊了。”李毅忱說。

10年來,他們緊緊圍繞高寒高鐵動車組檢修生產難題,定期開展科技創新技術攻關活動,組織專項攻關推進動車組冬季防寒源頭整治項目18項,切實解決了現場生產難題,爲提升動車組檢修質量和運行安全作出了突出貢獻。

融冰除雪的“祕密武器”

除抗寒措施外,融冰除雪纔是高鐵冬季運行最大的挑戰。低溫條件下動車組在風雪中高速運行,轉向架和車底會裹挾大量積雪,從而影響動車組日常檢修以及旅客乘坐舒適度,甚至影響動車組運行安全。

爲了清除高鐵列車運行期間車身出現的結冰積雪,哈爾濱局集團公司自主研發了國內首個HTK-CBX0型高寒高鐵融冰除雪裝置,通過低壓溫水噴掃方式,對動車組各重點部位全方位噴掃。操作員還可以根據動車組積冰情況,調整噴水壓力、溫度、速度。

新裝置與以往傳統的除雪方式相比,效率大幅提升,僅需兩人操作,1個小時就能完成一組動車的除雪作業。

該裝置利用TEDS(動車組運行故障圖像監測系統)拍攝動車組運行圖片,分析車底積雪結冰狀態,適時啓動融冰除雪分級處置預案,確保動車組運行安全。

“每趟動車組運行途中都接受高清拍照‘體檢’,以便我們監測動車組在冰雪線路上的運行狀態。”李毅忱介紹。

大數據和“千里眼”爲高鐵護航

動車組列車在風雪中運行時,如果遇到氣溫、風力等數值不利於高速行駛的情況怎麼辦?這時自然災害及異物監測系統就派上了用場,它會讓列車自動降速,避免險情發生。

哈牡高鐵、沈佳高鐵牡佳段沿線設置了多個監測站,安裝傳感器,通過通風口、紅外線掃描等方式,來判斷風速、積雪厚度等情況。如果以上數據超過標準數值,調度人員可及時向動車組發佈限速、停車命令,讓動車組在險情前“止步”。

道岔間出現積雪咋整?不必擔心,有道岔融雪裝置“守衛”。該裝置採用電加熱方式和自動感溫、自動控制技術,能快速融化、烘乾積雪。即使風雪交加,道岔依然轉換自如。

哈爾濱局集團公司充分運用大數據綜合分析高鐵線路設備變化,每天由專人採集設備數據並上傳至“雲端”進行統計分析,再通過“數據流”發送至維修人員手機中,讓檢修項點一目瞭然。

每天清晨,在沈佳高鐵牡佳段首發動車組發車前,高鐵確認車都要進行全線試跑。列車上安裝的6C檢測系統又被稱爲“千里眼”,能自動檢測動車組受電弓和接觸網的性能狀態。

這套功能強大的6C檢測系統,每秒可採集17幀圖像,接觸網零配件的積雪結冰情況——有無鬆動、缺失、破損,全都一目瞭然。

與此同時,在“雲端”另一端,檢測人員通過查看分析6C檢測系統實時傳輸的影像圖片,可以及時發現接觸網設備有無缺陷,並第一時間通知維護人員消除隱患。

值得一提的是,每張實時傳輸的影像圖片在檢測人員眼前停留不足10秒。爲及時發現設備運行缺陷,他們早已練就眼疾手快的“硬功夫”,稱得上“火眼金睛”。

10年間,哈爾濱局集團公司動車組由34組增加至98組,車型也由2012年的CRH5、CRH380兩種車型,升級爲 CRH5、CRH5A、CRH380BG三種車型。檢修能力也隨之不斷提升,檢修庫在原來哈爾濱西動車運用所1個同時檢修12組動車的6線檢修庫、一個臨修庫和一個動車組外皮洗刷庫及融冰除雪庫的基礎上,增加了一個6線檢修庫,而且在齊齊哈爾、牡丹江各新建了1個動車運用所。通過10年的不斷積累,高鐵列車正在用科技創新向世界展示着中國高鐵的“高寒名片”。

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