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                        京張智能高鐵:跨越百年駛向冬奧

                        李博
                        2022年02月02日10:43 | 來源:人民網-北京頻道
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                        北京冬奧會即將啟幕,京張高鐵作為服務冬奧會重要交通服務保障設施,便捷串聯起冬奧會三大賽區,保障奧運賽事順利舉辦。

                        京張高鐵沒開通之前,中鐵設計京張高鐵項目太子城站站房負責人蔣潔菲到張家口出差,坐綠皮車走老鐵路線要四個小時,“感覺時間特別緊張,也特別奔波”。蔣潔菲口中的老鐵路是于1909年通車的京張鐵路,由詹天佑主持設計修建,開創了中國人自主建設干線鐵路的壯舉。

                        步入新世紀,隨著經濟發展與西部大開發,老京張鐵路已無法滿足運量需求,北京至張家口急需一條新的快速鐵路客運通道。2008年,京張高鐵預可行性研究啟動,隨著京津冀協同發展和北京冬奧會舉辦,京張鐵路邁向高鐵時代進程大大提速。

                        2019年底,全長174公里的京張高鐵開通運營,這是我國首條建成投用的智能高鐵。開通首日,蔣潔菲乘車進行體驗,“半天就實現了往返,回北京還能趕上吃午飯,太方便了!

                        智能車:應急走行不懼斷電

                        老京張鐵路上最早運行的是馬萊型蒸汽機車,通過燃燒煤炭加熱水產生水蒸氣驅動車輪運行。京張鐵路需要馬力大的火車,當時只能從國外引進。后來在一代代中國工程師不懈努力下,陸續出現了內燃機車、電力機車等更先進的火車,特別自主設計制造了具有世界先進水平的復興號高鐵列車。

                        國鐵集團依托我國自主研制的時速350公里復興號,為北京冬奧會量身打造了“瑞雪迎春”智能復興號高速動車組。2022年1月6日,首趟北京冬奧列車從清河站上線發車。

                        “瑞雪迎春”奧運版京張高鐵智能列車。 中車集團供圖

                        中車長客股份公司制造的冬奧列車身披“瑞雪迎春”涂裝,以冰雪藍為基調,配以飛舞的白色飄帶點綴雪花、滑雪剪影等運動元素,彰顯冬奧主題。車頭采用仿生學設計,模仿鷹隼造型,使列車空氣動力性能大幅提升。列車能耐高寒、扛風沙,可在-40℃~40℃區間運行。

                        列車圍繞服務冬奧會進行了優化設計,車廂頂部采用放射性藍色燈光,契合冬奧冰雪主題。1、4、8號車廂設置滑雪器材存放柜,可存放滑雪板等器材,并配有鎖確保安全。5號車廂設置了媒體工作區,提供12個辦公桌及國際通用插座、可推拉小桌板等設施。

                        在智能服務、智能運維等基礎上,奧運版復興號智能動車組在世界上首次實現時速350公里自動駕駛,具備車站自動發車、區間自動運行、到站自動停車、車門自動控制等智能行車功能,提高了運行正點率和旅客舒適度。列車還融合動力電池及輔助駕駛技術,實現智能應急走行,在接觸網斷電等緊急情況下,列車能通過自身動力行駛到最近車站。

                        奧運版“復興號”全車設置2700余個監測點,實現對溫度、震動等數據的監測。同時搭載了車載監控及故障預測與健康管理系統,智能運維體系實時診斷車輛狀態,保障列車安全。

                        5G超高清演播室搬上了冬奧列車,在世界上首次實現時速350公里高速列車上5G超高清賽事直播,具備6個頻道4K直播能力,且實現超高清信號長時間穩定傳輸,為北京冬奧會提供高品質服務保障。

                        國鐵集團總計安排冬奧列車40對,在開幕式和閉幕式人員集中時段還將增開保障專列。按照冬奧列車運行圖,清河站至延慶、太子城、崇禮站分別26分鐘、50分鐘、65分鐘可達。

                        智能線:“智慧大腦”守護安全

                        100多年前,京張鐵路最陡峭的路段位于八達嶺至南口間,俗稱關溝段,火車在當時技術條件下無法爬上陡坡。詹天佑設計了人字形線路降低了坡度,再使用首尾兩臺大功率機車前拉后推驅動,火車方能翻山越嶺。100多年后,復興號智能高鐵列車一眨眼功夫便呼嘯而過,輕松穿越八達嶺長城。

                        京張高鐵變電所智能巡檢機器人。 中鐵設計供圖

                        “高速動車組要想跑起來,需要通過受電弓從接觸網上獲取電。電廠發出的電輸送至牽引變電所,變電所再為高鐵供電!敝需F設計京張高鐵智能系統設計負責人李紅俠說,京張高鐵沿線5個變電所采用智能化供電系統,實現了無人值守。機器人“上崗”巡檢,基于大數據進行健康診斷,實時監測供電情況。

                        李紅俠介紹,京張高鐵的智能化貫穿于鐵路設計、建造、電力保障、行車調度指揮、維修養護、天氣監控等各個環節。

                        復興號智能動車組配備一套檢測功能,而京張高鐵地面也有一套綜合系統,全線每一座橋梁、每一個車站、每一處鋼軌通過傳感器連接管理系統,所有數據回傳,實現實時“體檢”,零件是否老化,路基是否沉降,照片是否損壞,在電腦上都能一目了然!熬⿵埜哞F列車無論走到哪里,都能和指揮中心的‘家’實時互動,隨時報平安!崩罴t俠說。

                        京張高鐵客運設備智能監測系統。 中鐵設計供圖

                        以前鐵路客站的旅客服務、生產運營、應急指揮等平臺,采取分期分批建設,各自獨立運行,無法實現協同聯動。李紅俠說,京張高鐵智能客服系統將所有功能集成在一個平臺上,成為車站的“大腦”,實現統一調度、統一應急指揮等,借助智能化手段保障京張高鐵安全運營。

                        京張高鐵養護維修也實現了智能化,沿線設兩個綜合維修車間,車站旁設養護維修區域,負責智能裝備狀態的監測和維修!耙郧皹蛄耗膫地方損壞了,隧道哪個地方需要維護,靠人拿小錘子去敲擊,一點一點排除故障,恢復通車要數小時或半天時間,F在實現了數據采集和大數據分析,為高鐵養護提供了良好條件,相當于診斷病情的手段更高了。比如,接觸網哪個點出了問題,我們會很快分析出故障狀況和影響范圍,給旅客出行造成的影響就會小很多!崩罴t俠說。

                        此外,京張高鐵全線還設置了自然災害監測系統,實時監測大風、雨雪等惡劣天氣,輔助列車自動駕駛,做出減速、停車等判斷,保障冬奧會期間京張高鐵安全平穩運行。

                        智能站:溫度照明分層管控

                        “以往舉辦奧運會,高鐵站距賽區較遠,需要二三十分鐘或更長時間才能把所有運動員拉到核心區域,我們這次設計時讓高鐵站直接‘開進’核心區!笔Y潔菲說。

                        太子城站位于京張高鐵崇禮支線,是直達冬奧賽場的高鐵站。車站采用雙驅弧線造型曲線形式與周圍山勢相呼應,雙曲屋面直接落地,建筑造型與周邊環境自然融合,盡量減少對周邊環境的影響。

                        京張高鐵太子城站。 中鐵設計供圖

                        不論在冬奧會期間還是滑雪季,太子城室外均是一片銀裝素裹的世界。設計師據此提出了北實南虛+雙曲造型與周邊環境相協作的被動式節能設計新方法,車站北側為大面積石面墻體,冬季可抵御寒風進入室內大廳。南側為開窗面,冬季大量引入陽光,雙曲屋面內部空間呈拱形,形成吹拔效應,將室內熱空氣帶走,極大節約了空調能耗。

                        太子城站采暖首次采用了超低溫空氣源二氧化碳熱泵智能系統,實現無人值守及全壽命周期綠色低碳設計理念。蔣潔菲說,冬季室外零下25攝氏度,室內能達到零上25攝氏度。從室外進入站房,仿佛從冰天雪地進入了溫馨舒適的木屋。

                        經調查,賽后很多冬奧高鐵站便荒廢了。太子城站是一座潮汐型車站,賽時高峰小時發送量達6000人,但到了賽后客流量只有600人。如何解決奧運期間不同身份旅客無交叉上下車,又兼顧賽后利用,成為設計師面臨的挑戰。

                        蔣潔菲說:“我們落實‘節儉辦奧’理念,創新性提出站房立體分層布局+賽時賽后分層轉換的客運流線設計模式,增強了空間彈性,車站建筑面積雖然只有12000平方米,卻能滿足賽時功能需求,同時避免賽后出現大規?臻g浪費!

                        太子城站通過地下一層、地上一層及地上一層夾層三部分的分區流線設計,完美解決了冬奧期間普通旅客、媒體及注冊人員、運動員及貴賓三種人流無交叉進出站問題。同時站房與市政樞紐連通,實現高鐵車站與奧運賽場之間便捷抵達。

                        賽后,車站實現進出站流線無縫轉換,一層作為普通旅客進出站使用,一層夾層作為重要會議貴賓進出站使用。地下一層可作為商業使用,也可進行滑雪器具展售及商業開發。

                        車站還引入了能源智能管理系統,平時降低照明亮度,列車即將進站時燈的亮度和室內溫度逐漸調節提升。室外夜景照明也采取分層控制,冬季旅游旺季時客流較大,周末開啟高亮度夜景照明;而平時開啟50%的燈即可,既達到照度要求又節約了能源。

                         

                        記者手記:

                        一百多年前,第一條完全靠中國人自己的力量設計建成了時速35公里的京張鐵路;一百多年后,時速350公里、集中國高鐵技術大成的京張智能高鐵開通運營。從自主修建鐵路到建造智能精品工程,新老京張鐵路跨越百年因冬奧相逢。

                        前期研究用了7年時間,實地踏勘線路走向開展了無數次,設計圖紙堆起來有幾層樓高……為找到建設京張高鐵的最佳方案,新一代中國鐵路工程師傳承自力更生、自強不息的“京張精神”,續寫了中國鐵路自主創新的輝煌。

                        當年為了修建京張鐵路,拆除了一段長城,現在到青龍橋老站還能看到被加固的長城斷壁。修建京張高鐵時,工程師不追求建造地標建筑,而是將車站放于埋深達126米的地下,以減少對世界文化遺產八達嶺景區環境的干擾;官廳水庫特大橋橫跨一級水源地官廳水庫,在橋面設計中采用雨水集中收集裝置,將雨水排放至水源保護區外,避免橋面污水流入水庫污染水源。

                        過往修建鐵路對城市規劃的割裂作用相當大,老京張鐵路包括五道口在內的幾個平交道口成為令人頭疼的交通堵點。如今線路設計更加人性化,京張高鐵從北京北站出發后鉆入地下隧道穿越城區,既保護了歷史遺跡,也不影響城市生活。

                        清河高鐵站采用站城融合設計思想,工程師將高鐵、地鐵、高速公路、公交車、私家車等一并考慮,方便各種交通工具銜接換乘及旅客出行,成為對人友好的交通樞紐。

                        在高質量發展時代背景下,高速度不再成為追求的目標,新時代鐵路工程師不僅建造了一條高智慧、高質量的鐵路,更追求綠色、人文、對環境友好等更高目標,這大概就是“新京張精神”。

                        (責編:李博、郭亞飛)

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