京沪高铁的前期准备工作从1990年项目孕育期,至2008年4月18日全线开工,历经18年磨砺,铁道部举全路之力,组织设计精英与各专业科研人员,围绕现场调研、前期论证、科研攻关、勘测设计、方案比选、装备制造、施工组织、国内外咨询等方面做了大量工作,集思广益、精益求精,制订了科学的设计、施工方案,完成了400多项科研实验,全面突破了高速铁路建设和运营管理的一系列关键重大技术,可谓厚积而薄发。
2011 年 6 月 30 日,举世瞩目的京沪高速铁路正式通车运营。京沪高铁全长 1 318 km,设计时速 350 km,是世界上一次建成线路最长、标准最高的高速铁路。它贯穿北京、天津、河北、山东、安徽、江苏、上海7省市,连接环渤海和长三角两大经济区,京沪高铁项目总投资 22 094亿元,是新中国成立以来一次投资规模最大的建设项目,也是继三峡电站、南水北调、西气东输、青藏铁路之后中国基础设施建设领域一项历史性宏伟工程。2017年9月21日,京沪高铁运行的复兴号列车,最高时速可达 350 km,这也是目前世界上商业运营速度最快的高铁(高铁发展比较成熟的国家中,日本和法国高铁的最快速度为 320 km/h,西班牙为 310 km/h,德国和意大利为300 km/h)。
京沪高铁技术难度和复杂性较大,堪称“世界高铁技术博物馆”。因为没有先例,京沪高铁建设的许多难题在全世界都没有现成答案,主要体现在:京沪高铁全线采用无砟轨道技术,不再是传统的枕木下面铺石砟,而是钢轨下面铺一块块CRTSⅡ型轨道板,全线共铺 40 多万块,在国内首次使用。轨道板以混凝土为原材料,要求混凝土在 16 h 内需达到 48 MPa 的脱模强度,初期采用超细水泥或特殊掺合料,成本高,质量难控制。科研人员通过大量试验研究,研制出以国内硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、非缓凝型减水剂构成的轨道板材料体系,不仅轨道板成本减少,而且技术成熟。在轨道板铺设中,铁道部汇集全路科研力量,研究攻克了CA砂浆形成机理,提高了砂浆的稳定性。施工中每一千块板揭两块板抽查,砂浆表面和断面质量全部合格。
路基不再被认为是简单的填土工程,而是作为结构物来设计及施工,各种坚实的桩基支撑着它,成为深埋在地下的“根”。正是这一行行、一列列深达数米乃至数十米、数以万计包括CFG 桩(水泥、粉煤灰、碎尺桩)在内的各种柱群纵队,组成一条“地下长城”,确保了京沪高铁铺轨后零沉降的实现。中国铁路也由此全面掌握了高铁建设软土地基沉降控制技术。
京沪高铁跨越海河、黄河、淮河、长江四大水系,并跨越既有铁路、高等级公路和通航河流215处,全线桥梁比例达到80.4%,最长的丹阳至昆山特大桥 164 km,包括 244座长桥、30多万根桩基、32 万个桥墩、387 处特殊结构桥梁。为了满足高平顺性的要求,高铁桥梁面的平整度标准极高,必须满足 4 m 范围内不平整度小于 3 mm 的要求,一座座桥梁成为支撑高速列车的笔直脊梁。
京沪高铁整体客运量不断上升,如表 1.5 所示。2011 年,京沪高铁时速300 km 的列车占比为63.81%,2016 年年底时速 300 km 的列车占比达到98%。京沪高铁开行的本线列车已经实现了“全高速”。2017年9月,7对“复兴号”动车组在京沪高铁按时速 350 km 运行,运行一年后,复兴号增加至23对,其中15对按照时速350 km的速度运行。2019年1月,京沪高铁首次投入运营17辆超长版“复兴号”动车组。超长版“复兴号”全长439.9 m,载客定员1 283人,载客能力较16辆编组提升了7.5%。财报数据显示,2019年,京沪高铁全线运送旅客2.15亿人次,占全国铁路旅客发送量的6.0%;客运周转量完成956.1亿人千米,占全国铁路客运周转量的6.58%。随着京沪高铁沿线经济的不断增长以及人们出行需求的增加,京沪高铁旅客运输量将进一步提升。(www.xing528.com)
表1.5 2011—2019年京沪高铁历年列车等级开行情况
京沪高铁在中国高铁发展中具有里程碑式的意义和作用。正是依托京沪高铁工程建设和运营维护实践,中国建立了由工程建设、高速动车组、列车控制、牵引供电、系统集成、运营管理、风险防控等组成的具有完全自主知识产权的高铁技术体系。在 1 000 余项科技项目的支撑下,京沪高铁建设团队创新了中国高铁技术发展和建设管理模式,形成了以《高速铁路设计规范》为核心,涵盖149项建设标准、22项技术规范、768项产品技术标准和运营维护标准的高铁标准体系,使中国具有设计、建造和运营维护时速 250 km和 350 km 速度等级高速铁路的强大能力。
作为中国高铁发展成就的典型代表,京沪高铁注定要在中国铁路发展史上留下浓重的一笔。没有一条铁路像京沪高铁一样,几经波折,终成大业,它记录着建设者的传奇与功绩,承载着中国人的梦想与骄傲,演绎着新时代的速度与激情。在中国铁路设计集团有限公司的档案馆中,从上到下有12列陈列柜珍藏着京沪高铁当初设计的文件档案,见证着京沪高铁诞生、成长的记录,存档文件有2 500多卷,图纸6.7万多张,质量以吨计。在这些历史资料中,仅设计文件中的初步设计总说明书就有400多页、40多万字。作为中国的第一座高铁站,北京南站最终的设计图经过了几十次修改。一次次修改,一次次推翻,设计者在挑战中一点一点填补着中国高铁的空白。不管是确保京沪高铁不失毫厘的精密工程控制测量技术、解决深厚松软地基沉降控制技术难题的精细化地质勘查技术,还是适合中国国情的现代化车站设计,这些凝聚着中国铁路设计人智慧结晶的成套关键技术设计,使京沪高铁成为中国高铁建设的标杆和典范。
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