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转载:气象服务经济社会高质量发展1——复兴号31省份全覆盖背后:跨越5个气候带的强劲奔跑

来源:中国气象报社 日期:2021年06月29日09:30

  中国气象报记者 卢健 李冬梅 赖栩雯

  6月25日,复兴号动车组开进西藏、开到拉萨,至此,我国历史性地实现了复兴号对31个省(自治区、直辖市)的全覆盖。

  如今,在广袤的国土上,每天有4000多列高铁列车在飞奔呼啸、来去穿梭。这其中,从世界上穿越最长风区的高铁,到世界上第一条投入运营的高寒高铁、世界上第一条热带环岛高铁,再到此次开上世界屋脊青藏高原的“绿巨人”……中国高铁在应对复杂运行环境方面已“集齐”多个“世界之最”。

  “中国高铁具有全世界范围内最强的环境适应性。”北京交通大学智能系统与安全技术研究中心主任、轨道交通控制与安全国家重点实验室首席教授贾利民如此评价。

  从1998年京广铁路区段试验性地跑出第一辆高速铁路机车,到今天多种车型跨越5个气候带,在强风、高寒、高温、高湿等各种复杂环境中安全穿梭,中国高铁在适应复杂环境中曾经面临了哪些独特挑战?为世界提供了何种创新性解决方案?

  从四大风区到冰天雪地

  今年春季以来,我国北方地区铁路接触网遭异物侵扰的事例引发广泛关注,这背后皆与大风天气频发相关。

  当然,铁路接触网遭异物侵扰并不是大风对运行中高铁列车的直接影响,但当风大到一定程度,如何确保列车仍能安全高速穿行,实属难题。当初,高铁建设者要把兰新线铺进新疆的百里风区、三十里风区时,面临的正是这样的困难——

  “在部分区段,每年有100多天风力大于8级。”这是当时新疆气象服务中心高级工程师潘新民给铁路部门的一组调研数据。更为可怕的是,这里出现过的最大瞬时风速超过每秒60米,相当于17级大风,能瞬间刮翻火车;即便不足以掀翻火车,风吹起的碎石也足以打破车窗,造成人员伤亡和财产损失。

  全长1776公里的兰新高铁,如何保障列车平安穿越四大风区?

  防风工程建设成为铁路部门因地制宜的应对之法。依据新疆气象部门制作的大风挡风墙工程风险区划,以大风极少区、大风低发区、大风一般区、大风易发区及大风频发区为标准,挡风墙工程规划了不同等级的防护段:在普通戈壁路段,根据不同区域风力、风向、频率、地形及线路条件,因地制宜建设了钢筋混凝土挡风墙;在124座桥梁路段,安装不同尺寸的挡风屏;在风力最为强劲的百里风区核心地带,在路基上建造了长达1.2公里的防风明洞等。

  兰新高铁防风工程技术的运用在当时我国高速铁路建设中尚属首次,正是通过“明挡”和“暗钻”的有效结合,最终将每年因大风限速的时间从原来的60天缩减到10天以内。

  中国幅员辽阔,地形、地质和气候千差万别,给高铁建设、运行带来了诸多挑战。“其他国家不会遇到的情况,我们全有。”从事铁路勘察设计工作已经30多年的中国铁路设计集团有限公司副总工程师李树德说。

  党的十八大以来,从冬季冰天雪地的哈尔滨到大风频发的戈壁沙漠,再到高温高湿的海南岛,面对一个又一个复杂环境的挑战,依靠自主创新,集多领域专家之智,中国均创新性地提出了解决方案。

  把目光投向东北。在我国首条高寒高铁——哈大高铁通车之前,全世界只有北欧和俄罗斯共拥有3条高寒高铁线路。联想起几年前“欧洲之星”穿越英吉利海峡隧道时发生的“冻僵”梦魇,可以说抗寒性是全球轨道车辆制造者最难啃的骨头之一。

  而从2012年12月哈大高铁开通到2018年9月哈佳快速铁路正式运营,高寒铁路路基冻胀及接触网防冰难题均被攻破。“哈佳快速铁路的建成,充分显示了我国已掌握在高寒地区修建铁路的技术,对内搭起中国‘八横八纵’高铁路网最北‘一横’的骨架,对外辐射俄罗斯远东地区。”中国铁道科学研究院研究员卢耀荣说。

  而在我国西南地区,被称为“最难建铁路”的川藏铁路也正在分段推进建设中。近期开通运营的拉林铁路正是其中重要一段。

  川藏铁路,集合了山岭重丘、高原高寒、风沙荒漠、雷雨雪霜等多种极端地理环境和气候特征。

  “从2019年起,中国气象局与国家铁路集团发起川藏铁路规划建设气象风险研究项目,双方共同推动川藏铁路工程气象科研攻关,开展气象灾害影响与风险评估研究,为川藏铁路规划、建设趋利避害提供参考依据。”中国气象局应急减灾与公共服务司副司长赵志强介绍。

  在多位专家看来,实现具备复杂环境适应能力,既是机遇,又是挑战,这正成为中国铁路的独特优势。

  从20分钟大风预报到高速铁路灾害预警标准

  除了线路规划设计、铁路建设以外,铁路开通运营后,设施安全、运营保障也会经历复杂天气气候的考验。在安全至上的原则下,当面对暴风、冰雪等极端天气时,降速、停运可更好地保证运行安全。

  但关键问题是,如何在安全和运输能力之间找到最佳平衡点?

  长年从事能源与交通气象服务的潘新民,向记者讲述了去年一个发生在南疆铁路沿线“绿巨人”CR200J动车组上,铁路、气象等部门和中南大学等研究机构专家共同“寻找平衡点”的片段——

  此前,南疆沿线铁路停运的大风标准是15级。“绿巨人”抗风能力究竟达到哪个级别?这需要在15级或以上风区进行多次试验、提供足够样本,才能修订列车通行标准。

  作为乌鲁木齐铁路大风试验指挥部气象组领队,潘新民带领团队提前7天向指挥长张鸿飞提供大风预报:2020年4月30日至5月2日,南疆铁路沿线吐鲁番至鱼儿沟段将出现强风过程。4月30日17时,所有专家齐聚乌鲁木齐市并搭乘试验列车。1日1时左右,大风突然“开足马力”;2时,风力瞬间飚升到15级;2时6秒,50米/秒的极值出现在屏幕上!7个小时,列车在15级大风区里不间断穿行24趟,累计行程2400公里,共收集到50多个15级大风及其相关指标。

  没有现成经验,针对不同车型,通过科学试验一步一步“试”出不同预警等级。“我们在确保安全的情况下极大地提高了高铁运行效率。”潘新民说。

  这段7小时经历,正是从无到有、打造中国高铁软实力的缩影。

  当哈牡高铁动车组快速行驶在风雪中,风速只要超过每秒20米或是轨道上降雪量超过50毫米,动车组就降速至160公里每小时;在汛期强降水、强对流等多发的华中地区部分线路,依托湖北省气象服务部门提供的华中地区高铁高影响天气风险区划,适应区域气候特点的高铁气象灾害预警指标应运而生……

  在业内看来,科学预警指标效用发挥,需要配合更为精准的天气预报,才能发挥最大价值。

  “据气象部门发布大风天气预警,你值乘的区段内可能出现6级到7级大风,值乘中一定要加强瞭望,注意接触网挂异物……”这是今年6月2日在郑州机务段郑州东站出勤调度员特别对大风天气下的行车安全进行的传达。类似的天气传达,随时在可能受到高影响天气影响的高速铁路上不断进行着。

  “气象部门自上世纪90年代起就为铁路部门提供气象保障服务。截至2020年12月,29个省(自治区、直辖市)气象局与地方铁路部门建立合作机制,提供多种形式的气象监测预报预警产品,涉及的要素包括气温、降水、大风、雷电、雷暴、冰雹等,时间分辨率细化到逐3小时、6小时。”赵志强介绍,在需求牵引之下,针对风雨雷电等的天气预警能力不断升级。比如乌鲁木齐铁路局和新疆自治区气象局合作开发大风监测系统,在兰新线、南疆线、北疆线建起50多个大风自动监测站,20分钟大风精细化预报的铁路服务也应运而生;吉林省气象服务中心专门为哈大高铁设计了高铁精细化冰雪预报服务产品,高铁运营部门根据气象部门的冰雪预报和实况监测,及时启动冰雪预警,通过采取对道岔进行电加热融雪等措施,保障高铁安全运行。

  在未来几十年里,我国交通基础设施仍处于快速发展期,大型结构的安全性、可靠性与每个人密切相关。

  “我国高铁线路已经在‘抗寒’‘抗风’‘抗湿热’等多个领域达到‘世界第一’。”中国工程院院士、石家庄铁道大学副校长杜彦良总结道。而在未来,保持复杂环境下交通基础设施的长期安全运营,充分发挥科技创新支撑引领作用仍然是制胜法宝,这也将为中国高铁“走出去”积累宝贵经验。

(责任编辑:颜昕)


作者: 来源: 日期:2021/8/13 16:49:37 人气:6