科创未来丨川青铁路怎样“爬”上海拔3000多米的川西北高原？揭秘→
转自：四川在线
四川在线记者王眉灵
川青铁路镇江关至黄胜关段进入运行试验阶段，开启通车“倒计时”！8月13日，这一消息引起极大关注，迅速登上热搜。这意味着，历经13年建设，川青铁路成功穿越横断山脉，登上海拔3000多米的川西北高原。从成都坐动车，2小时到黄龙九寨站、4小时到黄龙九寨沟景区，将成为现实。
连接四川和青海的川青铁路是我国“八纵八横”高铁网中兰州、西宁至广州通道的重要组成部分，全长800多公里，从成都平原的青白江站到川西北高原的黄胜关站（以下简称“川青铁路成黄段”）是全线海拔高差最大的一段——270余公里，海拔差超过2500米，比华山还高，在我国铁路建设史上前所未有。
从平原到高原，川青铁路如何成功攀升？
应对前所未有的挑战
开启边研究边建设之路
中国地貌有三大阶梯，川青铁路地处青藏高原东部边缘，位于第二地貌阶梯向第一地貌阶梯急切过渡的高山峡谷区，地势北西高、南东低，相对高差多在1000米以上；线路横穿龙门山、岷山、西秦岭等山脉，跨越了岷江、白龙江等大江大河，11次穿越活动断裂带，170公里伴行岷江活动断裂带，涉及诸多自然保护区和风景名胜区。
“国内外专家、院士到川青线调研后评估认为，川青铁路修建技术难度之大，安全风险之高，环保控制之严，在我国铁路建设史上前所未有。”成兰铁路有限责任公司总经理付国成介绍，根据国家发展改革委和原铁道部相关要求，2012年川青铁路（注：当时建设项目名为成兰铁路）成黄段275.8公里全部作为工程试验段先行开工建设，开启了边研究边建设之路。
以科研破题，国铁集团牵头进行了《成兰铁路高烈度地震山区铁路综合选线关键技术研究》《艰险困难山区高速铁路复杂地质隧道修建技术》《艰险困难复杂地质条件下路基桥梁修建关键技术研究》《成兰铁路生态敏感区环境保护关键技术研究》4项课题研究，从选线到建设全覆盖，参与专家团队涉及多个领域。
一条铁路怎么走，线路选择极为关键。中铁二院川青铁路项目经理周跃峰介绍，川青铁路的前期工作从2004年就开始了，地质测绘总面积达4028平方公里，测绘中还综合应用了全球卫星导航系统定位、三维建模、三维激光扫描等先进技术，正式开工前，线路设计方案修改了上百次。
2008年“5·12”汶川特大地震发生后，设计团队又有针对性地开展了包括次生灾害、地质灾害等8大地质专题研究，判定全线4万多个地质影响点，能规避的规避，不能规避的则进行处置。线路最终确定的走向，规避了龙门山断裂带汶川地震灾害核心区，选择了震害较轻的走廊地带通过。
如何应对次生灾害挑战，是设计选线的一大考量。川青铁路面临的地质状况极为复杂，用业内人士的话来说，是“其他铁路有的川青铁路基本都有，其他铁路没有的，川青铁路也经历并攻克了”。
中铁二院川青铁路项目桥梁负责人李明清在勘测期间，曾亲历泥石流。“当泥石流从身边湍急而过，有一种从未有过的压迫感。大自然的破坏力实在惊人，这也让我们对大自然充满敬畏。”他说，设计团队开展了泥石流对铁路桥墩冲击作用和泥石流沟综合整治技术科研和试验专题，相应成果在川青铁路得到了充分运用。全线泥石流隐患点52条，跨越泥石流的桥梁有13座，分别采用不同跨度的梁型跨越，并设置泥石流排导槽和泥石流防撞墩。川青铁路建设至今已12年，虽多次遭遇泥石流，但是对桥梁工程的影响甚微。
16项工程专题研究攻关
让“超级地铁”穿越崇山峻岭
跃龙门隧道、榴桐寨隧道、茂县隧道、德胜隧道、平安隧道……从盆地进入中低山区后，川青铁路一头扎进大山，穿过近160公里的隧道群，逐渐爬上高山区、高原区，犹如一条穿行于崇山峻岭的“超级地铁”。
隧道缘何多？一方面是安全考量。专家分析地震灾损发现，地震中隧道的破坏相对更小；另一方面是出于环保考量。中铁二院川青铁路总体设计负责人穆亚林介绍，川青铁路通过的大熊猫栖息地等自然区域，是我国和全球生物多样性最丰富的地区之一，按照“近而不进”的原则，线路最大限度绕避了生态敏感区和重要水源补给区，实在无法绕避的，则采用长隧道、连续隧道群无害化地通过，比如在穿越千佛山和宝顶沟自然保护区时，就采用了28.4公里超长隧道穿越。
而在工程建设中，隧道修建原本就是极难的；加之川青铁路极其复杂的地质条件，多种不良地质在这里叠加，36公里长的软岩大变形、5公里长的岩爆段、每天267立方米流量的岩溶富水层、23公里含有高瓦斯硫化氢的有毒有害气体段落等“拦路虎”，在隧道里比比皆是。
一边研究一边建设，川青铁路在现场开展了16项工程试验专题研究，许多创新技术在这里诞生，大变形主动控制技术、激发极化（TIP）超前探水法等四项成果已在全国铁路建设中得到推广应用，并为我国其他山区铁路建设提供指导和借鉴。
“川青铁路隧道多，且每座隧道遇到的地质问题都不一样。”成兰铁路有限责任公司成兰铁路建设指挥部指挥长李群举例，全线最长、里程28.4公里的平安隧道，历经39个月打通，在国内首次系统形成了IV围岩全断面开挖（含仰拱）的机械化配套快速施工工法；榴桐寨隧道遇到了软岩大变形，仅剩的1.3公里用了足足5年才打通，建设者通过不断尝试，摸索出了长短锚杆组合支护技术，最终解决难题。
不久前贯通的德胜隧道，全长近23公里，是国内建成的最长单洞双线铁路隧道，洞内地质极为破碎，岩层一捏就成泥，施工犹如“在粉煤堆上打洞”，最困难的地段全年掘进不足7米。洞内还建有防灾救援站，在软岩大变形环境下出现了群洞效应，已经掘进好的支洞在别的支洞掘进时又出现破裂、变形。“其他隧道处置软岩大变形的方式，在这里不管用。”中铁十六局川青铁路项目总工程师王建江说，项目团队集中攻坚，开展了一系列“小改小革”，连续6个月掘进超过150米，成功实现了“洞穿”。
掘进难，铺轨也不容易。即将通车的镇江关至黄胜关段近70公里，高差却有650米，全线最大坡度17.8‰，是普通高铁线路坡度的3倍，加之地处高原，气候条件恶劣，轨道铺设难度非常高。中铁八局成兰项目常务副指挥长张华介绍，项目团队安装了运输远程视频监控系统，对T梁的运、架及工程线运输施工全面实施监控，全程视频监控作业，同时配置了80余台（辆）先进设备，按照3台机车同时牵引的施工方法，安全、如期完成了铺轨。
列车、线路、车站多维创新
确保动车能安全稳定运行
铁轨成功“爬”上了高原，动车又如何确保安全、稳定运行呢？
隧道多、海拔高差大、气候恶劣会影响铁路通信信号传输。“我们采用了多项技术来克服这些难题。”中铁电气化局成兰铁路项目部副经理万向龙介绍，项目采用了先进的无线通信技术，确保了列车在山区、隧道等区域的通信畅通；在高原地区，还加强了信号设备的耐寒、耐高压等性能测试，确保其在极端环境下也能稳定运行，实现精确的列车定位、速度监控和冲突检测等功能，确保了列车之间的安全间隔和行车秩序。
为提高接触网测量精准度，项目部还自主研发了接触网隧道自动测量仪，一人即可完成测量，减少了数据反复记录带来的误差。该成果被中国中铁评为“国际先进创新成果”。
川青铁路沿线的黄龙九寨沟、黄胜关等站点，每年10月至次年3月积雪严重，铁轨会不会被冻住？道岔融雪装置——为列车的“方向盘”除冰融雪。
中国铁路成都局集团公司相关负责人介绍，道岔是列车的“方向盘”，积雪或结冰容易导致道岔转辙不灵活，因此在高海拔车站安装了50余组道岔融雪装置，确保道岔设备抗风雪安全过冬。这种融雪装置是自动化的，当一键启动后，装置控制终端上的应急操作按钮、道岔上安设的加热条和外锁闭加热器件就会通电加热，冰雪落上立即融化，不会影响道岔正常转换。
爬上高原，川青铁路动车将采用CRH2G型高寒动车组运行。这种动车组能在零下40℃到40℃极端气候环境下正常运营，动车组使用的材料、润滑油脂及电气元件，都通过了零下40℃的耐低温试验，升级了耐寒能力。研发人员还对转向架进行高寒适应性设计，独创“喷涂防冻”和“高压吹风除雪”等技术，能有效缓解高寒冰雪天气转向架积雪结冰的问题，确保动车组安全可靠运行。
去年11月底川青铁路青白江至镇江关段开通后，四川在线记者曾多次乘坐动车，从成都东站出发抵达海拔2500米的镇江关站。动车经过安州站后，就长时间在隧道内行进，以平均每秒一米的速度爬升，但在乘车的过程中，完全感觉不到列车在爬升或晃动，仍是如履平地。
“我们有一份标准化操作清单。”中国铁路成都局成都机务段相关负责人介绍，去年川青铁路开通前，成都机务段派出“蜀道先锋”联调联试团队，对列车驾驶操作模式、技术难点进行了摸索总结，针对影响线路平稳性的诸多技术难点进行攻关，形成了固化操作模式。今年新开通段落在联调联试期间，也同样进行了攻关和总结，标准化操作清单上增加了不少内容。
高原昼夜及区域气温温差极大，黄龙九寨站所处地区年最低气温低至零下20℃。为应对高寒地区的大温差挑战，黄龙九寨站积极创新，在该站候车大厅、综合服务中心等场所采用了低温地板辐射采暖系统。
黄龙九寨站站长郭琦介绍，该系统犹如一个隐藏在地下的热水循环“精灵”，能通过远程控制系统，实现自动控温。工作人员可以根据不同时间段的需求，灵活设置温度，确保为旅客提供最舒适的体感温度。“无论是清晨的寒意，还是午后的冷暖变化，这套先进的采暖系统都能自动调整，为旅客打造温暖、贴心的候车环境。”