新建厦门北站换乘中央屋面安装了大面积的景象感应式智能天窗，表示了聪慧节能的理念。（林辉 摄）
新建厦门北站聪慧监控室 （林辉 摄）
高空俯瞰，新建厦门北站宛如海上的滔滔巨浪。 （林辉 摄）
远眺泉州湾跨海大桥 （林熙 摄）
湄洲湾跨海大桥全景 （林熙 摄）
经由6年多培植，全国首条设计时速350公里的跨海高铁——福厦高铁具备年内通车条件，“坐着高铁看大海”即将走进现实。
全长277.42公里，先后超过湄洲湾、泉州湾、安海湾的三座跨海大桥，在海上穿行长度达19.9公里；正线桥梁84座、隧道29座，桥隧比高达85.1%……大量采取数字化仿真、智能建造、智能传感、智能剖析等技能，福厦高铁的培植是我国智能高铁最新科技成果的集成化运用；在桥梁、隧道、站房等方面，设计培植单位一共建成了91个具有代表意义的样板工程，补充了高铁培植领域的多项空缺。
福厦高铁开启了中国沿海智能高铁培植的新篇章。
11级狂风下，跨海大桥的交通也可不封闭；仅新建厦门北站的光纤照明系统整年可节约用电约72万千瓦时；“数字孪生”技能，联结起高铁的***……本期深读聚焦福厦高铁穿山跨海背后的科技。
减隔震技能，风大也不怕
新设计使桥体绕开风向，减少了繁芜风环境下的风致振动，让动车可在8级大风下不限速、11级狂风下不封闭交通
构造迥异、形状多样、技能各具千秋的桥梁，是福厦高铁最大的特色。
福厦高铁是由中铁第四勘察设计院（以下简称“铁四院”）卖力勘察设计的，铁四院桥梁院总工程师严爱国表示，福厦高铁是我国高铁中桥梁构造最多样繁芜的，线路上林立的桥梁横跨湄洲湾、泉州湾、安海湾、乌龙江、九龙江等海湾与大江大河，福厦高铁还上跨G324国道及沈海、福泉、厦蓉、泉州绕城等高速公路以及福厦、鹰厦、厦深等铁路。据统计，福厦高铁正线就新建了桥梁84座，桥梁长度合计181公里，占比65.3%。
与普通桥梁比较，跨海大桥设计难度更大。为此，福厦高铁的设计培植方开展了海上大跨度简支梁建造技能、独塔混凝土斜拉桥裸塔转体技能、耐海洋大气环境堕落技能以及BIM（建筑信息模型）技能、桥梁康健监测等专项研究。
以泉州湾跨海大桥为例，泉州湾位于沿海高风速带，风速大，风况繁芜，整年6级及以上风力天数达91天。
为办理风的问题，担保该桥梁在大风中稳固，又能保持动车高速运行的连续性，他们采取了大量新构造和新技能。
首先是桥梁主塔造型进行了却构设计创新。中交二航局新建福厦铁路六标项目总工程师罗长维先容说，主梁采取流线箱形构造，并附加导流板、减振栏杆、拉索电涡流阻尼器等有效气动方法。“这些构造设计使桥体绕开风向，减少了繁芜风环境下的风致振动。”
其次是适应高盐高湿的海洋堕落大气环境，办理海洋环境对桥梁的锈蚀问题。在泉州湾跨海大桥，远不雅观会创造桥墩下半部呈现一截白色。“这是分外的防堕落材料。”罗长维表示，福厦高铁的几座跨海大桥索塔钢锚梁和支座均采取了新材料，在海内首次采取耐海洋大气堕落钢，以及免涂装（不涂油漆）、不设除湿系统，成为环球首座采取免涂装耐候钢的大型跨海工程。
主跨400米，南北两座主塔高160.254米，相称于50多层楼高，泉州湾跨海大桥作为长联高墩跨海大桥，位于***海峡西岸地震高烈度区，还得面对抗震难题。设计团队采取纵向黏滞阻尼器、可剪断的耐候双曲面球型钢支座、金属阻尼器的综合减隔震体系及技能，以及无支座整体刚构桥，办理了这一难题。
经风洞测试，福厦高铁几座跨海大桥均达到了在不设风樊篱等防风方法下，动车可在8级大风下以时速350公里行驶不限速、11级狂风下不封闭交通。
可以自满地说，福厦高铁让中国桥梁建造技能迈上新台阶。在湄洲湾跨海大桥设计过程中，设计团队将主桥设计为预应力混凝土连续刚构矮塔斜拉桥，主跨180米，超过湄洲湾方案3000吨级航道，设南北两座双柱式主塔，桥面以上塔高30米，造就了全国首座跨海高铁矮塔斜拉桥。培植过程中，大桥海上引桥全部采取40米简支梁预制架举动步伐工，极大缩短了海上施工工期。在高铁培植中实现跨度从32米到40米简支梁的规模化工程运用，标志着高铁建造技能的重大提升和打破。
在6年多的培植韶光里，福厦高铁培植者坚持“一桥一策”，成功破解海风海水堕落、时令性台风影响、高速铁路桥梁变形等一系列难题。采取泥沙分离器、混凝土超灌提醒仪、超声波检孔仪、智能温控系统等10余种最新施工技能、工艺，不仅打通了施工过程中的关键环节，也补充了我国高铁培植领域的多项空缺，实现了高铁培植技能的新打破。
无砟与有砟，跨海不减速
桥面或铺设拥有自主知识产权的无砟轨道，或铺设科技含量高的有砟轨道，担保高铁列车以350公里时速超过大海
在跨海大桥上行车，受海上风力影响很大。常日来说，为了确保行车安全，通过这样的路段须要减速慢行，但福厦高铁却实现了“跨海过桥不减速”。
安海湾特大桥，不仅是福厦高铁跨海桥梁的扫尾之作，也是天下无砟轨道桥梁“大跨”“跨海”的“开山之作”。
砟，在铁路中指铁轨周围的小石块。之以是将安海湾特大桥建成无砟轨道跨海大跨斜拉桥，紧张是由于无砟轨道可避免道砟飞溅，其平顺性、稳定性好，车辆通过无需减速。但这种轨道对施工工艺、沉降掌握等哀求极高。
安海湾特大桥自身“大跨”“跨海”的属性，让无砟轨道上桥极具寻衅。经由反复仿照试验，设计团队找到了适应“大跨”“跨海”条件的钢混结合梁构造参数，采取全联长钢混结合梁，主梁采取有效气动方法，知足了跨海大桥通畅高铁列车的技能哀求；桥面铺设拥有自主知识产权的CRTSⅠ型双块式无砟轨道，实现时速350公里高铁列车跨海过桥不减速。通车之后，时速350公里的高铁列车驶过650米长的主桥用时不到7秒，跨过全体海疆也只需98秒。
在泉州湾跨海大桥上，有砟轨道也可以跑出无砟轨道的觉得。传统有砟轨道的最高运营时速为250公里，而泉州湾跨海大桥首次采取了聚氨酯固化道床构造“固定”道砟，使得在强风环境下，高铁列车也可以350公里时速通过大桥。
在创造速率奇迹的背后，如何保障桥轨安全？铁四院福厦高铁桥梁康健监测系统设计卖力人梁金宝透露，目前通过集成运用智能传感、智能物联网、边缘打算、地理信息等当代信息技能，“桥-轨一体化”24小时实时监测管理平台近期已开始运行。
梁金宝见告：“在高铁进入运营阶段后，这个别系将对全体桥轨构造状态进行快速诊断，战胜了海上桥梁人为运维的短板。强大的信息网络能力实现关键指标实时监测，定期天生日报、月报和季报，从而帮助我们研判全体桥梁轨道的详细情形。”
数字“孪生”，树聪慧标杆
将图纸上的铁路立体化，办理原来图纸上看不到的“去世角”，并与聪慧建造、聪慧运维相协同
福建依山向海，水网交错，山水阻隔，是福厦高铁设计师们绕不开的难题。
从图纸上的线条图案到现实中的钢筋水泥，中铁第四勘察设计院设计团队须要考虑很多。
作为跨海铁路，福厦高铁全线濒临海湾，桥隧比高达85%，个中还包含4座高风险隧道，存在涌水涌泥、断层破碎带、采空区等不良地质，再加上分外桥跨多、构造繁芜等，培植施工难度很大。与此同时，福厦高铁全线有百余处与现有高速公路、铁路交叉或临近，安全管控难度大。
数字施工与聪慧建造技能在福厦高铁全生命培植周期中发挥着关键浸染。
设计团队采取云打算、物联网、大数据、人工智能、移动互联网、BIM、GIS、北斗等前辈技能，树起了高铁智能培植的新标杆。
铁四院福厦高铁BIM总设计师孙泽昌先容说，BIM技能首次在福建的铁路培植中得到全线全专业的运用，包括线路、桥梁、隧道、路基、地质、站场、轨道、打仗网、供变电、环保、通信、旗子暗记等20个专业工程。
“BIM技能相称于在数字天下里对福厦高铁进行‘孪生’，将图纸上的铁路‘立起来’，更加直不雅观、更好地表达设计意图。不仅可以从设计源头上办理原来图纸上看不到的‘去世角’，同时它还能向下贱延伸，协同聪慧建造和聪慧运维。”孙泽昌说道。
设计团队利用自主研发的三维选线设计软件，构建了全线超过3500平方公里的数字地面模型、13类共计489个标准构建模型，实现了全线303公里桥梁、路基、隧道、站场、打仗网与轨道、立交道路的模型构建，供应了77处立交道路与7处站场观点模型的构建。
铁路“四电”即通信、旗子暗记、电力及电气化工程，分别相称于人的经脉、眼睛、体能和神经，共同为高速奔跑的列车供应动能及指引。有了它们，高铁才能跑得动、跑得快、跑得稳。在以BIM为开拓平台的聪慧工地系统上，“四电”智能装备不再是“单机版”，而是进入联网模式。聪慧安全体验区、打仗网智能预配区、智能建造基地等一系列成果，实现对铁路“四电”工程全生命周期的可视化、数字化、全过程管理，减少碰撞与返工，提高建造质量、担保施工安全。
低碳环保，高铁“绿”意浓
选线过程中，绕避森林公园、饮用水源保护区；新站房装有屋面采光机，将太阳光运送到地下空间用于照明，大大减少碳排放
不仅桥隧建造创造奇迹，福厦高铁及站房的设计与培植也表示了绿色低碳环保。
福厦高铁沿线设福州南、福清西、莆田、泉港、泉州东、泉州南、厦门北、漳州8座客运车站。铁四院设计团队的设计卖力人罗俊文先容，福厦高铁经由福建东南沿海，这里经济发达，人口密集，自然生态环境良好。沿线分布有自然保护区、风景名胜区、森林公园、饮用水源保护区等。
“设计过程中，对生态环境保护的考量贯穿了全过程。”罗俊文见告，在选线过程中，他们全面调查了沿线植被、浮游植物类型，两栖动物、爬行类、鸟类、兽类、浮游动物等，通过绕避森林公园、饮用水源保护区等方法，实现生态环保效益的最大化，将福厦高铁打造成一条生态景不雅观画廊。
同时，福厦高铁在设计时就考虑到如何与周边人文自然相折衷，乌龙江主桥高低塔的选择，既知足航道哀求而又与乌龙江两岸山峰呼应；泉州湾大桥主桥形似贝壳，桥上栏杆也采取海丝风帆的LOGO标志，从高空看整座大桥就像一条飘移的丝带，契合了泉州作为海丝文化发源地的特点；湄洲湾引桥采取大跨度简支梁，减少海疆施工风险又简洁明朗，与辽阔的海疆融为一体。
福厦高铁在设计和培植中，绿色环保理念还表示在许多细节。例如，新建厦门北站换乘中央屋面安装了目前全国高铁站房面积最大的景象感应式智能天窗，其面积1400平方米，约有3个标准篮球场大小。中铁培植厦门北站项目总工程师潘峰潭先容说，通过分布在四周的风雨感应器，天窗可根据实时监测的光照、降雨、风力等环境数据自动开合玻璃及窗帘，充分改进室底细况质量，为乘客带来舒适的换乘体验。据测算，智能天窗每年将减少40天透风系统运转，相称于减少14.13吨二氧化碳排放。
在换乘中央地下负10米，专门培植的乘客集散空间，环境封闭，但在这里，不用灯具就有自然光照，乘客可得到不输于地上空间的舒适感，这得益于新建厦门北站在海内首次全面利用的智能光纤系统。
这套智能光纤系统又是如何运作呢？原来，安装在屋面的82套采光机，每天如向日葵般自动清醒，精准追踪太阳方位，将所采集的阳光，通过大通量特种光纤运送至地下空间替代灯具照明。
“光纤照明覆盖面积达7000平方米，相称于为地下部分安装了一扇巨大天窗。”潘峰潭先容道，系统一次能源利用效率高达80%，整年节约用电约72万千瓦时，相称于减少排放565吨二氧化碳。
在新建厦门北站，2万多平方米的候车大厅在15分钟内可实现快速制冷，上千个灯具可分组掌握实现场景化照明。“站房所有空调、照明、透风等机电设备都受iBMS聪慧管控系统管理。”铁四院福厦高铁电力专业卖力人朱荣钊表示，系统还能代替人工巡检，自动剖析、判断机电设备的运行状态，在不同环境参数下自动实施动态调节，让所有设备始终处于最优能耗状态。据悉，车站正式运营后，该系统每年可为站房节能100万千瓦时，相称于减排960吨二氧化碳。
新建厦门北站顺利亮相的背后，智能施工设备功不可没。摒弃传统人工收面，改用自动收面机器人，施工速率提升2倍；引进钢构造自动焊接机器人替代人工焊接，焊接时长缩短3倍，焊接质量提升2倍……“通过智能化施工，我们实现了工序的高效推进，虽然新站规模比既有老站增加了34%，但工期却缩短了18%，关键施工节点均提前半个月以上完成。”潘峰潭说。（张颖 通讯员张启山）
来源： 福建日报
