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S1线贴地飞列车京西“浮”现

来源: 首都建设报     2017年12月27日        版次: 05     作者:

    车厢里,乘客听不到普通地铁产生的车轮与轨道撞击声。

    列车“抱住”轨道运行,避免了脱轨和翻车的危险。

    为适应京西地形,磁浮列车具备超强爬坡能力。

    S1线将改变门头沟与中心城联系靠阜石路的单一交通方式。

    亮点解密

    “安静、平稳、快速”,这是记者体验本市首条具有自主知识产权中低速磁浮线路S1线获得的直观感受。本月底,S1线将开通石厂站至金安桥站区段,开通后的S1线在票价、首末班车时间方面,将与现有轨道交通相似。

    潭柘寺莲花西山红叶进车站

    黑、白、红三种经典色彩搭配使得S1线磁浮列车整体造型颇具现代时尚风采,而略显“圆润”的车头设计又让这条“高端”的磁浮线路用车更为“平易近人”。记者走进列车车厢,车内设计以明亮、温暖为主色调,而灰色的墙板和橡胶地板、明亮的木纹贴面板柜子、不锈钢扶手、大尺寸车窗和蓝色座椅,构造了一个纯净、舒适的空间。

    司机室前部和侧窗为两块大的玻璃,富有张力和有机感的曲面将侧窗与挡风玻璃分割,形成司机室外部造型,营造出一个新鲜、和谐的旅行环境。北京磁浮公司总工程师孙吉良说,S1线磁浮列车采用六辆编组,全长89.6米、宽3米、高3.7米,最大载客量可达1032人,线路设计最高时速100公里,实际运营最高时速80公里。

    除车辆设计“别出心裁”以外,值得一提的还有S1线车站站台设计。为和北京其他线路相区别,途经潭柘寺、妙峰山、西山森林公园等自然风景区的S1线将各类景观、民风、民俗元素融入到车站设计中去,达到一站一景的最佳组合效果。其中,石厂站主要提取了潭柘寺佛教文化“莲花”作为设计元素;金安桥站主要提取西山森林公园的红叶作为设计元素;苹果园站未来将打造现代化交通枢纽,站台设计方面结合站内外一体化设计手法,侧重于现代科技造型。

    “低噪音”贴地运行

    作为本市首条中低速磁浮线路,S1线与其他轨道线路不同之处一直引发世人关注。它真的是“浮”着运行吗?是否更快、更安全?自9月20日开始不载客试运行的S1线逐渐用自己的“表现”给出了答案。

    当乘客乘坐普通地铁时,行驶过程中听到车轮与轨道的接触声响已是习以为常,而S1线磁浮列车在行驶过程中,车如其名,车身将会“浮”起,与轨道形成8至10毫米的间隙,车体本身与轨道之间并不直接接触,没有车轮与轨道的撞击、振动及摩擦。北京磁浮公司总经理王平介绍,S1线列车的噪音可控制在70分贝以内,相较于传统轮轨列车,乘客会感到更加安静平稳,乘坐起来也更加舒适。记者曾做过一个小实验,在车厢内放置一瓶水,水纹的波动在运行过程中的列车上显得十分“含蓄”,充分证明了磁浮列车运行时极为平稳的特点。

    可抵御台风

    在安全方面,S1线也结合磁浮线路特点做了充分准备,列车采用抱轨运行,车、轨、梁一体,装有电制动、静止制动、落车制动三重制动系统,还可抵御台风,安全可靠性很高。S1线列车还具有转弯半径小、爬坡能力是普通列车两倍等优势,尤其适合城市、城郊、城际和旅游景区的交通连接。

    对于磁浮列车电磁辐射问题,王平介绍,中低速磁浮交通是利用电磁铁的电磁吸力将列车浮起,轨道与电磁铁形成闭合磁路,电磁场不向外界泄漏。此外,磁浮公司曾经委托中国科学院电工研究所“电磁生物工程研究组”和“磁悬浮与直线驱动技术研究中心”组成联合课题组,多次对“中低速磁浮交通系统的电磁辐射”进行了专题研究并验证检测。从中低速磁浮交通系统可能产生电磁辐射的源头开始,通过对悬浮、驱动、控制、轨道等子系统的电磁场和周围的电磁波进行理论分析和数值计算,采用不同测试仪器,对列车内外电磁场、电磁波进行全面验证检测。最终得到的结论是电磁辐射强度远低于世界卫生组织推荐的国际非电离辐射防护委员会公布的国际标准。(记者 马丹丹)

    技术解密

    施工解密

    这条线路全长10.236公里,共设石厂站、小园站、粟园庄站、上岸站、桥户营站、四道桥站、金安桥站、苹果园站8座高架车站。首条中低速磁悬浮交通示范线路的建设历时约3年多,其中也有许多鲜为人知的施工情况。

    8台炮锤两个月平山头

    “我们施工现场距离108国道不足20米,距离对面居民楼不足百米。刚进场时,这里都是25米高的山坡,我们第一个任务就是考虑如何平掉山头。”中铁六局S1西段工程01标段项目负责人龚桂林说。由于S1始发站石厂站以及石厂站到小园站区间施工现场全被山体所覆盖,为能正常施工,项目部立刻开始对山体以及周围环境进行考察测量,制定施工方案。

    山体距离周边建筑物近,项目部舍弃了常用的定向爆破方式,改用更安全但成本更高、更费时费力的机械破碎方式。“虽然定向爆破我们有着丰富经验,但保证周边安全最重要,为此上了8台炮锤,同时采用边破碎边洒水方式,尽可能减少粉尘污染。”龚桂林说。这个工程共挖掘山石3万多立方米,项目部花了整整两个月时间。

    龚桂林说,S1线始发站石厂站所属山区,风大、土也大,为保证绿色施工,尽量减少粉尘污染,工地内部全部用防尘网覆盖,同时定期对施工现场进行洒水降尘。还建设了工程车车轮清洗系统,每台驶出现场的工程车都必须进行车轮清洗,保证不带土上路。

    精准控制沉降率

    “当时看到设计方案后,给我的第一个感觉就是把浇注混凝土施工当做工业生产模具那种精度来做,所有指标都以毫米计算,难度太大了。”中铁六局北京铁建公司副总经理奚文峰指着几个关键技术点说。

    沉降率是指建筑物的沉降范围,在有着十几年铁路桥梁施工经验的奚文峰看来,单独给沉降率标出来,作为一项关键质量指标来要求还是少有的。“每个地区的地质环境不同,每个地方的沉降率也不尽相同,像广东地区沉降达几厘米都是合格的,通常我们保证在国家规范标准和当地要求的标准范围内。但由于磁悬浮的轨道对水平误差要求精度非常高,我们将沉降率作为一个关键指标来要求,必须做到比规范要求高,要求做到5毫米以内。” 奚文峰说。

    转弯半径小,是磁悬浮列车的重要技术优势,但对于中铁六局01标段的土建施工人员来说,这又是一次巨大考验。石厂距离小园站仅有1公里路程,从石厂站台往东望去,有一段类似胳膊肘弯的桥梁段。“一般火车转弯半径都是几千米,而磁悬浮列车的最小转弯半径为250米。”项目总工徐扣网说。磁悬浮列车轨道是建在承轨梁上,没有过去常用的枕木,对承轨梁的浇注有着严格要求,水平度必须达到1.5毫米,共面度达到1.5毫米。

    中铁六局项目部技术人员从监测点入手,从过去两个专业作业队采用不同监测点测量方式,改为统一监测点的方式,将过去大几毫米的精度缩小为5毫米以内。“我们还从承轨梁特有的预留预埋钢筋位置入手,进行3—4遍位置复核调整后才进行灌注施工。” 徐扣网说。

    造浆液降沉渣厚度

    “为提升施工标准,我们施工技术也进行了创新突破,比如,我们应对桩沉渣残存量仅为国标的50%。”龚桂林说。泥浆中由于含有砂石和不溶解的物质,以往虽然经过前期搅拌,静止,同时加入膨润土搅拌从而帮助减少沉渣厚度,但是由于地基中本身含有大量泥砂,当混凝土注入桩孔三四十米后,混凝土跟地基周边的黏土物质混合,改变了混凝土中黏土剂比例,造成许多物质因此又变成了沉渣。

    面对这种复杂不利情况,为将沉渣厚度降到5厘米以下,项目部人员经过多次对比、技术攻关,最终选择用造浆剂代替膨润土。透明的造浆液与清水相似,“你别看它样子像清水,但是泥浆比重、粘稠度均能满足桩基施工要求。”龚桂林说。经过技术改进,项目部一次就将混凝土沉渣厚度降为5厘米以下,并在全线工程普及应用。(记者 刘偶)

    ■本版摄影 记者 周宇杰

    多年磨一剑,于2011年动工的北京首条中低速磁浮S1线终于建成通车。其背后的科技也吊足了市民胃口,悬浮前进的原理是什么?抱轨会松开吗?记者专访了北京磁浮技术发展有限公司,揭开其神秘面纱。

    “抱轨”前行避免脱轨、翻车

    北京磁浮技术发展公司相关人士介绍,磁悬浮是遵循“同性相斥、异性相吸”电磁原理,利用磁铁对抗地心引力,让车辆悬浮起来,采用直线牵引,从而推动列车前行。

    列车采用抱轨运行模式,车身紧扣轨道,属于常导磁悬浮流派。轨道是F型材,列车下部的悬浮架从两边将F型轨道抱住,由安装在悬浮架上的电磁铁与位于电磁铁上方的F型导磁轨道间吸引力实现悬浮,通过直线电机牵引“抱轨”运行。

    运行时,列车“抱住”轨道前行,避免了脱轨和翻车危险。行驶过程中,车身将会浮起,与轨道形成8至10毫米的间隙,但车身起落时非常平稳,乘客基本感受不到。此外,列车采用电制动、机械制动、“落车”辅助制动三重制动方式,独具的落车制动功能,可使“低速飞行”中的磁浮列车垂直降落在轨道上,达到了充分的安全保障。

    由于S1线利用电磁力实现列车无接触支承和导向,通过直线电机牵引“抱轨”运行,避免了传统轮轨系统车辆的机械磨损和振动,运行过程中振动小、噪声低,乘坐体验更加舒适平稳。

    爬坡能力强适应京西地形

    根据速度不同,磁悬浮列车分为中低速和高速两种类型,高速磁悬浮列车时速达400-500公里,中低速磁浮时速在100-120公里,中低速磁浮主要是在城市轨道交通等短途轨道交通。

    从门头沟石门营到苹果园的S1线全长只有10.236公里,一般城轨交通建设中,两站之间距离1公里左右,有的只有几百米,高速磁浮跑不起来。成本方面,高速磁浮更昂贵,中低速磁浮拥有自主知识产权,实现国产化生产,可大幅度降低车辆造价。

    中低速磁浮还很好地解决了施工中遭遇的非常规问题,如石景山施工沿线涉及到文物保护,不能像普通工程那样使用盾构机打洞,只能爬坡。中低速磁浮列车可顺利通过千分之七十坡道和100米半径曲线,人在车上感觉不到爬坡过程。转弯半径小等优势突出,避免了大量的管道拆迁和交通改造,适应京西地形做到灵活选线。

    五个悬浮架保灵活转弯

    S1列车总长度89.6米,每节车厢车身长约15米,宽3米。这些参数设计背后有着严谨科技研究和复杂试验的支持。北京控股磁悬浮发展有限公司副总经理刘炜介绍,每节车厢装有五个悬浮架,既保证了转弯的灵活,也满足了车体轻量化设计要求。如果车身加长就需要增加相应数量的悬浮架,导致的结果就是转弯半径也会随着变大,转弯灵活的优势也会变小。

    车厢内部设计也在更好地服务公共交通出行方面下足了功夫。如车厢的外观和内饰专门请了德国专业设计公司完成,配色方案采用了中国红的元素。座位的设计上没有采用常规的横型布局,而是采用了对座的样式,载客数更多,空间更充足,这样的设计也是考虑到以后S1线将与多条地铁线换乘,满足载客需求。(记者 崔紫阳)