中國高鐵里程三千萬步 你真的只需要走三千天嗎?

  如果説一臂距離為45釐米,那麼55公里的港珠澳大橋有12萬臂長;如果説一步距離為70釐米,那麼通車裏程2.2萬公里的……用身體丈量祖國,共築中國強!

中國高鐵里程三千萬步 你真的只需要走三千天嗎?

  今天,這個視頻在網上火了,中國高鐵的通車裏程達到了三千餘萬步,一般人不知道三千萬步是一個什麼概念,其實,我們身邊就有一個能夠幫助我們認識這一數字的工具,那就是——微信運動。

中國高鐵里程三千萬步 你真的只需要走三千天嗎?

  在每天的22點零6分,微信運動都會準時地向我們推送今日的步行步數和排名情況,基本上只要稍有活動的人都能達到一萬步左右,那麼我們就會奇怪了,這個步數準確嗎,我們真的走了一萬步?

中國高鐵里程三千萬步 你真的只需要走三千天嗎?

  微信運動是手機根據重力感應來計數的,我們經過了多次對比發現,微信運動在一萬步以內的步數較不準確,不同運動量的人在一萬步以內可以獲得相近的步數,而一萬步以上時,這個數字就要準確得多,這也許也是微信為了安慰運動少的我們吧!所以,想要3000天走完中國高鐵,還是要每天增加運動量啊。


中國高鐵里程三千萬步 你真的只需要走三千天嗎?

  (高寒地區的高鐵修建難度與一般地區不可同日而語)

  高鐵的噩夢:夏天熱死,冬天凍死

  在中國東北,一年四季的氣温變換十分鮮明。七月,與全國一樣,這裏也沐浴在酷暑之下,温度時而超過40℃。可到了一月,這裏又能時常“享受”到其它地方沒有的嚴寒,零下20℃是家常便飯,黑龍江省的中部、北部最低氣温甚至可低至零下40℃。

  在東北長達5個月的冬天裏,這樣的低温足以將幾米厚的土壤凍得堅如磐石。若是就這樣一直凍下去還好,像青藏高原的永久性凍土一樣,鐵路可以結結實實地修在上面,可是,春天一來,這些凍土還會化掉。

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  (東北高鐵線路冬季施工場景)

  嚴寒地區的高鐵就像是修在了冰淇淋上,開化了就會四處翻漿,發生變形。等到來年冬天再上凍時,土壤中的水結冰膨脹,會進一步將高鐵的路基脹裂。這樣的反覆稱為“凍融循環”。凍融循環個幾年之後,高鐵軌道就被折騰得凹凸不平。然而由於高鐵動車組的運行速度極快,對於路的平整要求極高,一個小小的顛簸就會帶來嚴重的安全問題。在這種環境下修高鐵,難度要比南方高上幾倍。

  凍融循環就像一個噩夢,始終環繞在高寒地區高鐵的周圍。在高鐵橋跨過窪地時,凍融循環會破壞橋墩基礎,使橋墩脹裂,強度受損。高鐵穿山時,凍融循環又會使隧道發生裂縫,使隧道在夏天雨季變成“水簾洞”,冬天又變成“冰窟”。因為凍融循環的存在,高寒地區的工程對設計、材料、工藝以及工程精細度的要求都遠高於一般地區。

  冷,阻擋不了高鐵走遍東北

  除了已建成的工程需要面臨挑戰外,冬季施工也是個大問題。東北的冬天長達5個月,不可能一到冬天就停止施工。然而,低温下的水泥凝結硬化速度極慢,影響工期;温度太低時還會乾脆結冰,讓混凝土中的水泥孔隙體積增大,降低水泥與石子等骨料的黏結力,造成不可恢復的損害。

  寒冷對於混凝土強度而言是致命的,一旦結冰,辛辛苦苦打好的混凝土就必須全部打掉重來。就連最基本的挖土也因為土壤被凍硬而變得極其艱難。而最困難的莫過於現場的工人和工程師:有過經驗的人都知道,在零下20、30℃的嚴寒中,就是站上半個小時也會凍得連嘴都張不開,更別提工作上一整天了。

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  (東北高鐵網絡示意圖)

  然而,就是在這樣艱難的條件下,2012年12月,全長921公里的哈爾濱-大連鐵路建成通車。2015年8月,全長279公里的哈爾濱-齊齊哈爾客運專線建成通車。預計到2018年,哈爾濱到牡丹江的高鐵也將建成。在工程人員不斷的攻堅克難下,高鐵網絡正在逐漸遍佈東北,惠及1.2億人口。老鐵們必須雙擊一波666。

  要在東北修高鐵,首先要克服凍融循環

  在要想在東北修高鐵,首先必須要克服的就是凍融循環。與普通鐵路不同,高鐵線路為了平整,使用的是無砟軌道。而在哈大高鐵之前,在寒冷地區鋪設無砟軌道尚無可以借鑑的經驗。

  要戰勝凍融,首先要戰勝水,為此,工程人員先通過強夯、衝擊碾壓等方式將土壤硬化,防止它像海綿一樣吸水“搞事情”。隨後,在壓實的土層以上設置了比較厚且級配良好的路基,具有很好的排水性能。

  冬天來臨時,由於路基中已經基本將水排走,故而不會上凍,而下層土壤中的凍融循環由於有路基的隔離,對於高鐵軌道的影響也很小。此外,工程師們還在路基下部設置了防水隔斷層,有效阻隔地表水滲入路基。

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  (無砟軌道施工現場)

  高性能混凝土無處不在,鐵路不再怕冷

  在風化岩石等地質不良路段,除以上措施,工程師們還會將混凝土樁打入地下進行加固。為了將凍融循環對樁基的破壞降到最低,高鐵項目部創造性地採用了長短混凝土樁交錯佈置並配合墊層與鋼筋混凝土板的全新結構形式。它可以同時起到提高承載能力、減小沉降量以及與土層緊密結合的作用。在哈大高鐵中一經使用,這種能夠有效應對凍融循環的樁基形式被迅速推廣到高寒帶高鐵軌道的建設中。

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  (組合樁型複合地基示意圖)

  凍融循環不僅作用於土壤,也作用於工程結構中的混凝土本身。高鐵使用的無砟軌道本質上就是一塊堅固的鋼筋混凝土板,可以將軌道牢牢地釘死在地上,不會因為熱脹冷縮、不均勻沉降等原因發生變形,可以始終保持平整,保證高鐵的高速運行。在凍融循環中,混凝土中的水會反覆結冰膨脹,將結構脹裂。這對於高鐵這種對質量要求極高的工程而言是不能容忍的。

  因此,在高寒高鐵工程中,無論是橋墩還是無砟軌道,都要使用高性能混凝土在製造。這種高性能混凝土強度高,含水量低,內部微結構緻密。這種高性能混凝土的內部的水分少,不容易結冰“搞事”,外界的水、有害離子也難以通過縫隙侵入,結構的耐久性好,就連其中摻加的砂子、石子都是精心篩選過的,級配優良,可以最大限度地提高混凝土的密實性和體積穩定性,使之更不容易熱脹冷縮。

  “林海雪原”裏的最長隧道

  中國東北地區多為平原,這多少為中國高寒高鐵的修建降低了一點難度。但這樣的好運不常有,正在修建的哈爾濱到牡丹江高鐵就要穿過著名的“林海雪原”,並從其中的虎峯嶺中穿山而過。

  8月20日,全長8755米的虎峯嶺高鐵隧道全線貫通,成為中國高寒鐵路中的最長隧道。

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  (建設中的虎峯嶺隧道)

  這裏的山間環境極為特殊。在冬季,黑龍江東部的降雪量驚人,夏季更是雨霧環繞,這使得虎峯嶺隧道山體內山石裂隙水層極為豐富。在隧道的開挖過程中,這些水會在山體壓力的作用下被擠入隧道中,不僅嚴重地影響施工,更會在隧道周圍的凍土上形成一個凍融交替的凍融圈,使得隧道的內壁不斷地受到往復作用的力,進而導致開裂甚至塌方。

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  (山體含水層示意圖)

  可以説,水是一切病害的根源。為此,工程項目組對地下水及裂隙水採取了以排為主,防、排、截、堵相結合的綜合治理方案。在隧道的周邊佈置密密麻麻的縱向軟排水管和豎向泄水孔,將山間的水排走;同時,在隧道周圍設置了複合防水層,將隧道相關結構與地下水隔離開來。

  比排水更要緊的是冬季施工時的保温。隧道外面是零下二三十度的大風雪,隧道里面還要施工。要是裏面一旦結了冰,莫説“冰窟”裏的人會被凍傻,辛辛苦苦砌好的混凝土也全部廢掉了。若是維持隧道環境的送風管、排出地下水的排水管也凍上了,那結果更是不堪設想。

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  為了保障洞內温度不過低,工程部在隧道的裏裏外外都設置了各式保温措施:對於送風管和排水管,從進洞之前就包裹保温材料,並及時排空送風管中的水,防止局部結冰;在隧道口還設置了“大棉被”:隧道防風保温門,以減少隧道內外的熱量交換。

  (2017-09-07)


  今天,特斯拉CEO馬斯克在自己的Instagram上,分享了一張超級高鐵的新進展,其創下355km/h測試速度記錄。

  馬斯克曬出的圖片顯示,特斯拉品牌的超級高鐵列車時速達到220英里(355公里),超過德國慕尼黑工業大學WARR團隊本週早些時候在超級高鐵列車大賽中創下的時速201英里(324公里)的記錄。

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  需要注意的是,這些速度都是在SpaceX長度為0.8英里(1.3公里)長的超級高鐵測試車道上獲得的,按照馬斯克的野心來看,通過一些優化,下個月特斯拉超級高鐵列車時速將超過500公里(音速的約一半)。

  雖然看起來很牛,但是畢竟這只是原型列車,開發需要1、2年時間,而測試又要要很久,看到這中國高鐵笑而不語。

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  (2017-08-31)


中國高鐵里程三千萬步 你真的只需要走三千天嗎?

  馬斯克在2013年公佈了“超級高鐵”計劃,但實際上在馬斯克之前,所謂的超級高鐵的設想就已經存在。

  “真空管道運輸”的想法最初是由機械工程師達里爾·奧斯特在上世紀90年代提出來的,而1997年他獲得這項技術的專利。

  馬斯克實際上是將此概念進行了豐富,提出了“超級高鐵”的理念,對這種運輸概念貢獻了更多的設計細節,而ET3公司的真空管道運輸項目,也是在這種想法的基礎上設計的。

  不過因為馬斯克名氣大,以及極力推動,所以很多人甚至認為“超級高鐵”是馬斯克發明的。

  理想中的超級高鐵時速可以達到1220公里每小時,遠超過現在中國高鐵300公里每小時的最高時速。

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  那麼問題來了,美國“超級高鐵”真能壓倒中國高鐵?

  理想很豐滿,現實很骨感。

  1、概念產品和已經大規模商用的產品是兩碼事

  儘管聽起來美國的“超級高鐵”很厲害,但實際上“超級高鐵”還只是一個概念性產品,或者説實驗階段的產品。

  理想值是1220公里每小時,但是根據上一次的測試,實際上速度是320公里每小時,還不及中國高鐵原350公里(大規模運營,而非實驗的,實驗的遠高於此)每小時的速度。

  更重要的是,從實驗室以及從測驗場到商用還遠着呢。

  而中國高鐵運營總里程已經超過15000公里,“約佔世界高鐵運營里程的50%。

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  2、“超級高鐵”的軌道難產

  《今日美國》網站(USA TODAY)發佈文章稱,特斯拉CEO伊隆·馬斯克提出的超級高鐵交通網絡需要挖掘隧道,而“超級高鐵”項目面臨的問題在於:使用現有的技術的話,在紐約和華盛頓特區之間挖掘一條隧道可能要耗費近100年時間。要讓超級高鐵成為現實,馬斯克就需要大大加快隧道挖掘速度。

  3、造價昂貴

  據Hyperloop公司之前的報告指出,建造超級高鐵這一系統的總造價在160億美元或更高。有的批評家認為也許需要1000億美元。

  都不是小數據,而超級以企業牽頭來做,國家不可能舉國之力支持,最終需要實現商業變現,是需要合同來支撐的,需要投資的。但目前大多還是合同意向而已。

  (2017-08-20)


  我國高鐵規模、技術已經位居世界領先地位,成為中國“新四大發明”之一。取得的這些成就離不開以我為主的自主創新、因地制宜的應用創新和協調並進的系統創新。面對激烈的國際競爭,我國高鐵要想保持住現有優勢、獲得更大發展,還是要靠創新。

  近日,具有完全自主知識產權、達到世界先進水平的中國標準動車組“復興號”通車運營,首次實現了動車組牽引、制動、網絡控制系統的自主化,表明我國高鐵動車組技術實現全面自主化。

  這已不是我國高鐵第一次引發世人關注。高鐵被列入外國人最想帶回國的中國“新四大發明”之一的時候,就已經體現出我國高鐵取得的輝煌成就。這一系列成就的背後,創新是最根本的保障。

  高鐵的成功,離不開以我為主的自主創新。中國高鐵最初走的是引進消化吸收的技術路線,但同時也清醒地認識到,僅靠市場換技術,換不來核心技術,必須要再創新,以我為主掌握主動。自上世紀90年代開始,我國就在高速鐵路技術標準、線路走向方案、引入樞紐方案、軌道系統選擇等方面進行了大量科研創新,為高速鐵路建設儲備了雄厚的技術基礎。在高鐵建設過程中,鐵路工作者們又不斷攻克技術難關,靠着點滴積累,逐步形成了自己的技術、標準、品牌。雖然起步晚,第一條真正意義上的高速鐵路建成僅有9年,但我國高鐵已經取得超越日本、法國等鐵路強國半個世紀的成就。

  高鐵的成功,離不開因地制宜的應用創新。中國幅員廣闊,地質複雜,高鐵建設面臨着氣候、地質、地形條件差異性大等難題,靠現有通用的技術,並不能完全滿足需求。中國高鐵依靠大型工程建設,在施工中進步,在實踐中成長,先後完成了近百項科研課題,無論是凍土、軟土、鬆軟土、岩溶、黃土、斷裂、滑坡帶等各種地質條件,還是高原氣候、風沙環境、高寒條件,均創新性地提出瞭解決方案。中國高鐵對各種環境的高適應性,也為高鐵“走出去”奠定了基礎。

  高鐵的成功,離不開協調並進的系統創新。高鐵是一項複雜的系統工程,包括軌道技術、通信系統、信號系統、列車製造、客站建設等多個方面,只在一個或幾個方面取得成果並不能算真正的成功。我國充分發揮“集中力量辦大事”的制度優勢,打破門第之爭、放棄個體利益,研發團隊互相協作、齊頭並進,實現了市場資源、科研資源利用效率最大化。我國高鐵技術實現了全面開花,擁有了全產業鏈的設計、製造、運營能力,能夠提供全程產品和服務,由此也大大增強了國際競爭力。

  我國高鐵規模、技術已經位居世界領先地位,但很多發達國家高鐵建設起步早、積累多,隨着重視程度的提高,其競爭力會很快提升。當前,日本、歐洲都在進行新的實驗,研發速度更快更穩定的高鐵,美國也提出建設時速高達1200公里/小時的“超迴路膠囊列車”設想。

  面對這樣的競爭局面,我國高鐵要想保持住現有優勢、獲得更大發展,還是要靠創新。首先,要有創新的理念,不能故步自封、滿足於已取得的成績,要時刻關注前沿技術,無砟軌道、磁懸浮乃至還在構想階段的真空管道運輸技術,都要予以充分關注。其次,要有創新的機制,鼓勵創新、大膽容錯,更要在成果轉化上下功夫,形成持續創新的氛圍。再次,要有創新的人才。要依靠平台優勢吸引全社會乃至全世界的人才為我所用,同時加強對儲備人才的培養,形成一支強大的科研隊伍。(作者 韓白)

  (2017-08-14)

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