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科技日报记者 吴纯新 通讯员 朱广

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1937年11月,钱塘江大桥——中国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥正式通车。这座不到两公里的桥梁耗费了“中国现代桥梁之父”茅以升先生和建设者们3年心血。

如今,中国高铁里程超过4万公里,其中2万多公里是高铁桥梁,且在短短十几年时间里建成,足以告慰桥梁建造先驱。“基建狂魔”如何快速建成这么多高铁桥梁?

全靠高铁桥梁建造五大重器——搬运机、提梁机、运梁车、架桥机、铺轨列车。

揭秘!高铁桥梁“基建狂魔”的五大重器

搬运机

高铁桥梁建造是建筑预制化、工业化的集中体现,构成高铁桥梁所需的大吨位箱梁都在制梁场按照标准长度集中预制,后由不同施工装备流水线般接力架设,施工效率高。

中国独特的三级阶梯地势、众多山河湖海,使得高铁桥梁在总里程中占比超50%,专家形象地把高铁称之为“桥上高铁”。

搬、提、运、架设备就是把高铁箱梁从制梁工厂运出并架设到两个桥墩之上,连点成桥,铺轨列车则承担铺设长钢轨的任务,让桥梁成为能跑高铁列车的桥梁。如果把箱梁比作子弹,那制梁场就是弹药库,架桥机就是枪,搬运机、提梁机、运梁车就是源源不断为枪输送子弹的弹夹。

揭秘!高铁桥梁“基建狂魔”的五大重器

提梁机

位于湖北武汉的中铁工程机械研究设计院有限公司(以下简称中铁科工机械院)深耕铁路施工装备40余年。该公司常务副总经理冯炼介绍,在中国高铁建设起步阶段,能够建造高铁桥梁的国产大吨位高铁施工装备为零。受益于高铁建设起步早,欧洲国家率先掌握了大吨位高铁施工装备的技术。

“中国高铁桥梁建设者没有走靠市场换技术、用外汇买技术的老路,而是选择自主创新。中国高铁要想领先世界,只能靠自己争取,拾人牙慧只会处处受制于人。”冯炼说,2006年,中国第一片900吨重、32米长的标准高铁箱梁用中铁科工机械院的架桥机、运梁车完成架设。2018年,随着该院架桥机、运梁车成功将全球第一片1000吨重、40米长的高铁箱梁稳稳架好,未来高铁桥梁建设的范式完全由中国掌握。

揭秘!高铁桥梁“基建狂魔”的五大重器

运梁车

“中国高铁事业与中国高铁施工装备是互相成就的。”冯炼说。短短十几年时间,中国高铁施工装备已然成为世界高铁施工装备的“图书馆”,仅高铁架桥机就有十余种。从结构形式上主要分为单梁架桥机和双梁架桥机;从过孔方式上看,主要有轮胎或轮轨驱动一次纵移走行到位过孔和步履式支撑转换过孔两种;从环境适应性来看,有适应东部平原不过隧道和西部山岭地区过隧道两大类。这些架桥机能够胜任出大坡道架梁、小曲线架梁、隧道口架梁等高难度施工任务,让中国高铁穿山越岭、凌江跨海、通达四方。

高铁桥梁施工装备的智能化程度,直接关系到高铁的建设速度。传感技术、图像识别技术、自动控制技术让新型架桥机有了大脑和眼睛。架桥机上动辄几十公斤的大销轴,以往需要人工靠蛮力完成安装、拆除工作,架桥机支腿伸缩、主梁纵移等工作也需要耗费大量人力和时间,而现在简单到只需轻按一个按钮。

揭秘!高铁桥梁“基建狂魔”的五大重器

架桥机

中铁科工机械院总工程师谢继伟介绍,该企业已掌握“一键过孔”“一键架梁”技术。高铁架桥机体积大、长度大、自重大,经常需要站立于高高的桥墩上作业,安全风险高。中铁科工机械院为架桥机研发了一系列智能安全管理系统,能够感知环境变化、检测设备姿态等,并通过自主分析数据对安全风险自动报警,用智能化、信息化手段实现防倾覆。

长期以来,运梁车驮运高铁箱梁以及架桥机通过狭窄隧道都依赖人工引导、瞭望,通过速度慢、安全性差,中铁科工机械院利用北斗卫星导航技术、激光毫米波雷达导航技术,研发出运梁车辅助驾驶系统,实现运梁车的自动导航驾驶,解放运梁车驾驶员的双手,让运梁车驮运箱梁和架桥机安全高速通过隧道成为可能。

揭秘!高铁桥梁“基建狂魔”的五大重器

铺轨列车

“复兴号”飞驰而过,而乘客几乎没有颠簸感,这种体验与钢轨长度关系密切。高铁列车所走的路是由500米长的钢轨拼接而成的无缝线路,避免了因传统12.5米、25米短轨焊接接头过多影响乘坐体验。用大型铺轨列车铺设500米长钢轨,精度是大难题,以往铺轨前需要设置引导线、事后还要人工调校,费时费力,钢轨还会歪歪扭扭。中铁科工机械院研制出智能驾驶系统后,铺轨列车铺轨精度直接提高4倍,精度误差从±100毫米提高到±20毫米。

这就是中国高铁桥梁建得快、建得好的秘密武器。

(受访者供图)