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中国铁路工程科技发展思考

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2006年11月 第8期(总98) 铁 程学报 NOV.20HD6 JOURNAL 0F RAⅡ1wAY ENGINEERING S0CIE IY NO.8(Ser.98) 文章编号:1006—2106(2006)06—0001—06 中国铁路工程科技发展思考 吴克俭 (铁道部科学技术司,北京1 00844) 提,lc 要:本文简要回顾了“十五”特别是实施铁路跨越式发展以来中国铁路工程科技发展取得的成就,分析了“十一五”期间 铁路工程科技发展需求、目标、重点任务和关键技术,提出为实现《中长期铁路网规划》,铁路工程科技发展需要围绕客运专线、 既有线提速、重载铁路等重点和难点系统开展科技攻关及科研试验,实施科技发展目标必须增强自主创新能力、壮大创新团队、 建设创新平台、加强知识产权保护。 关键词:铁路工程;科技;发展;分析 中图分类号:F403 文献标识码:A Thoughts on Development of Science and Technology for Railway Construction in China wu Ke-jian (Science and Technology Department of Ministry of Railways,Beijing 100844,China) Abstract:In this paper,the brief review iS offered of the development achievements of science and technology for railway construction in China in the“Tenth Five-year Plan”period.especially from the time of implementing strategy of railway leaping development,the analysis is made for the requirements, target,main tasks and key technologies required by development of science and technology for railway construction in“Eleventh Five-year Plan”period.and in order to realize“Mid-term and Long-term Railway Network Program”,the thoughts are presented on development of science and technology for railway construction,that is it is necessary to tackle technical difficult problems and do scientific research tests focusing on passenger dedicated railway 1ine.speed-raie ofs existing 1ine and heavy-hau1 1ine.So the self-innovative ability should be strengthened,team for innovation should be enlarged,platform for innovation should be established and protection of property rights should be improved SO as to realize the .development target of science and technology. Key words:railway construction;science and technology;development;analysis 铁路是国家的重要基础设施,是国民经济的大动脉和大众化的交通工具,具有运力大、占地省、能耗低、有利 环保的特点。“十五”特别是实施铁路跨越式发展以来,我国铁路路网建设进入新阶段,铁路发展步伐不断加快,2005 年年底全国铁路营业里程已达到7.57g千米,路网规模居亚洲第l位、世界第3位。我国铁路工程建设坚持自主创 新,大力开展科技攻关,科技进步迈出坚实步伐。西康、宁西、渝怀、遂渝等一大批重大项目建成投产。复杂艰险 山区铁路、复杂地质条件下的铁路建设技术已趋成熟;成功改造了京广、京沪、胶济、浙赣、陇海等铁路,基本掌 握了时速200 km等级线路的修建技术和既有线改造技术;高原多年冻土建设技术已跻身国际先进行列;芜湖长江大 }收稿日期:2006—11—15 维普资讯 http://www.cqvip.com

2 铁道工程学报 2006年1 1月 桥、北盘江大桥、长寿长江大桥、秦岭特长隧道、乌鞘岭特长隧道等一大批桥隧的建成,标志着我国桥隧建造技术 和能力已达到国际先进水平;大秦铁路2亿吨扩能改造取得成功,2005年实现年运量2亿吨,重载铁路技术也跻身 国际先进行列。 在路基工程方面 针对我国滑坡、洪水、泥石流、岩溶等地质灾害严重的特点,针对多年冻土、膨胀土、湿陷性黄土、软土等特 殊地质路基工程开展系列攻关。加强青藏铁路多年冻土研究,在高原、高寒铁路工程设计和施工关键技术领域取得 重要突破。加强膨胀性土路基和膨胀岩路基、破碎软弱岩质高边坡等特殊地质问题研究,提出了新型支挡支护、分 层稳定和边坡加固防护处理技术。在兰新、包西、南疆等铁路沙害治理取得成功经验。遂渝线无碴轨道工程综合试 验段地基处理技术及路基填筑技术取得重要成果。 在桥梁工程方面 广泛采用高墩、大跨新结构,使复杂地形条件下的桥梁建设技术有了新突破。青藏铁路清水河特大桥采用旋挖 钻机快速开挖、墩台身混凝土整体泵送浇筑及混凝土表面表层封闭法等技术,达到了稳定高原冻土状态的目的。内 昆铁路李子沟特大桥、花土坡特大桥采用大跨高墩刚构一连续组合梁桥等关键技术总体技术达到国际先进水平。水 柏铁路北盘江大桥采用大跨度钢管混凝土拱桥新技术,主跨达236 m,是目前世界上最大跨度的铁路钢管混凝土拱 桥。正在建设中的武汉天兴洲公铁两用长江大桥,采用新结构和新工艺,可以同时承载2万吨的荷载,是世界上第 一座按四线铁路修建、荷载量最大的公铁两用斜拉桥。 在隧道工程方面 攻克了高瓦斯、大涌水、高地应力、高地震烈度以及软弱围岩等不同地质条件的隧道快速掘进的施工难题,形 成了一整套快速、优质、高效建设铁路隧道的技术和方法。秦岭隧道首次采用了大直径全断面隧道掘进机(TBM),并 将其综合设计施工技术先后应用于西安南京铁路磨沟岭隧道、桃花铺一号隧道建设中;在渝怀铁路圆梁山隧道建设 中,采用高压富水岩溶深埋特长隧道修建技术,在注浆、防排水、通风、监测等方面形成了一整套综合配套技术,并 推广应用到宜万线野三关、高阳寨等隧道建设中;在兰武二线乌鞘岭隧道建设中,解决了软弱围岩大变形控制技术 难题。 在轨道工程方面 胶济线提速改造取得重要成果,标志着我国铁路系统掌握了既有线时速200 km提速成套技术,并为更高速度等 级线路的修建储备了大量技术。轨道工程广泛采用一次铺设无缝线路施工技术,应用大型机械养护、钢轨打磨等综 合技术,提高了线路开通速度和旅客乘车的舒适度;进行了无碴轨道技术研究试验,建立了4个中外联合工程总承 包的无碴轨道工程试验段,开展了遂渝线无碴轨道与我国自主知识产权轨道电路适应性试验验证;成功地进行了百 米定尺钢轨的制造、运输、铺设试验。 在大型铁路工程机械方面 研制成功了连续式捣固车、道岔捣固车等大型养路机械,600 t架桥机、运梁车等架桥设备,轨行门架液压凿岩 台车、专用轨排运输平车等设备,CAM1000型砂浆搅拌车、立式蜗轮式搅拌机等无碴轨道板铺设专用机具,900 t 箱梁架桥机等设备已研制成功并投入使用。 根据((中长期铁路网规划》,2020年铁路营业里程将达到l0万千米以上,复线率和电气化率将达到50%;将建 设“四纵四横”客运专线和3个城际客运系统,2020年客运专线将达到1.2万千米,客运专线和提速线路一起将构 维普资讯 http://www.cqvip.com

第8期 吴克俭:中国铁路工程科技发展思考 3 成未来的快速客运网;将建设大同、神府等十大煤炭外运基地,形成大能力煤运通道;将在地质条件复杂的西部地 区进一步扩大路网规模,形成西部铁路网骨架;东部铁路将率先实现现代化。 近两年,全国铁路重点安排了客运专线和煤运通道建设项目凉津、武广、郑西、石太、武合、合宁、甬台温、温 福、福厦、广深港等客运专线和城际铁路相继开工建设。未来我国铁路网不仅在规模上有大的扩展,而且在标准和 水平上也有质的飞跃,特别是客运专线综合了当代铁路最新技术,是庞大复杂的系统工程,“建设世界一流客运专线” 对铁路建设技术水平提出了很高的要求。客运专线建设一是建设标准高,二是技术难度大,三是建设任务重。 实现铁路建设的宏伟蓝图,建设世界一流的客运专线,要求我们要不断增强自主创新能力,快速提升建设技术 水平,为大规模铁路建设提供技术支撑。 按照国家“自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”的科技发展方针,铁路工程科技发展应坚持“需求牵 引、工程依托、系统成套、突出重点”。 通过自主创新,系统掌握时速250-350 km客运专线修建技术,形成具有中国特点的客运专线建设技术和 标准体系,建成设计速度达250~350 km客运专线。 系统掌握既有线200 km/h提速轨道、路基、桥梁状态评估加固技术,线路检查、养修技术,在提速干线 实现客车时速200 km,货车时速120 km。 加快实现铁路工程施工装备现代化,研制成功大吨位箱梁运架设备、长轨铺设设备、无碴轨道施工设备、山 岭隧道全断面施工设备、城市和水下隧道重大施工设备等。 系统掌握重载铁路工程成套技术,形成具有中国特点的重载铁路工程成套技术标准体系、线路养护维修技 术标准和办法,掌握延长钢轨使用寿命技术。 开发并系统采用先进、可靠的线路安全装备,不断完善铁路线路安全技术保障体系。普遍推广采用线路安 全监测、综合检测、状态评估系统。 系统掌握客运专线、既有线提速200 km/h、重载铁路、青藏铁路维修技术,繁忙干线实现大型机械养护、 维修、施工,为安全运营提供技术保障。 建设铁路综合试验基地,为铁路工程设计理论、新技术研发和推广提供试验平台。 培养一批具有国际水平的铁路工程专家和创新团队,铁路基础理论和铁路应用技术研究达到世界先进水平。 “十一五”期间,我们在铁路工程科技方面应重点开展客运专线建设、既有线提速200 km/h、重载铁路成套 技术的创新。 客运专线建设技术 在京津、郑西、武广等客运专线引进fifft无碴轨道技术基础上,重点研究:无碴轨道结构、轨道电路适应性和 绝缘措施、无碴轨道与路基、桥梁、隧道工程匹配和接口集成技术,无碴轨道综合管线预埋及轨旁设备设置方案,软 土地基加固处理、桥涵基础沉降控制、大跨桥梁变形控制、桥上无缝线路设计技术以及钢轨伸缩调节器,900 t箱梁 运架技术和装备。 针对郑西、武广、石太、广珠等客运专线和城际铁路的线路、地质、环境、运输及轨道电路等技术特点,重点 研究:无碴轨道技术的 ̄fift吸收和适应性试验;客运专线扣件、大号码道岔;与无碴轨道高精度要求相适应的路基、 维普资讯 http://www.cqvip.com

4 铁道工程学报 2006年l1月 桥梁、隧道等基础工程的设计理论、技术标准、修建技术等重大技术的试验;无碴轨道测量、防排水技术,软土、湿 陷性黄土、膨胀土、红粘土等特殊土地基评价和处理技术,路基填料改良措施及填筑标准,路基与结构物过渡及沉 降控制技术,要把路基工程当作结构物来设计、施工,客运专线路基工程要实现“零沉降”,确保路基工后沉降在允 许范围内;桥梁结构物的动力特性、行车平稳性、耐久性设计,桥上无碴轨道及桥梁的设计参数、结构形式、变形 控制及合理构造等,箱梁架桥机、运梁车、造桥机、桥梁桩基等桥梁新型施工装备;铁路隧道空气动力学效应及其 缓解措施,客运专线隧道合理断面形式与衬砌结构的设计理论,特长复杂隧道地质超前预报、运营通风与防灾救援 技术,隧道防排水新技术,隧道新型检测和施工装备。到2010年,全面掌握客运专线工程建设技术,形成具有中国 特点的客运专线建设技术和标准体系。 既有线提速改造技术 完善既有线提速200 km/h相关技术标准,研究提速线路养护维修技术,研制大型养路机械,适应既有线提速 200 km/h运输需要。 研究既有线不中断行车情况下路基状态检测、评估和加固技术。 完善并发展既有线提速区段及开行120 km/h货车和25 t轴重列车的运输区段内轨道结构、桥梁和路基的评估、 改造与加固技术。 重载线路技术 进一步研究探索重载铁路的养护维修、方法和规定,提高养护维修水平,开拓出重载铁路工务工程养护维 修的创新之路。研究适宜重载线路的钢轨材质、几何形状、伤损机理、检测方法和预防伤损等技术措施,提高钢轨 应用质量、延长使用寿命。 开展桥隧、路基等工程结构物在重载列车作用下受力机理、状态评估和强化技术研究,适应重载运输发展需要。 研究轴重25 t及以上货运线路的路基、轨道、桥梁、隧道等设计标准、修建技术。 工程建设技术 深化研究铁路地质综合勘探技术,加强隧道地质技术工作和超前地质预报工作,建立基于地理信息系统的铁路 勘测设计工程数据库。研究开发虚拟现实可视化选线设计辅助设计系统,研究铁路勘测设计一体化、数字化、智能 化技术标准。 重点研究特殊复杂地理、地质环境条件下铁路工程的设计与施工技术。研究高墩、大跨、节段拼装、体外预应 力等桥梁的设计与施工技术,长大复杂隧道、水底隧道的设计与施工技术,铁路工程结构物耐久性的设计方法和施 工工艺及大型客站成套技术。 线路养修技术 研究制定现代化铁路养修规程以及不同等级线路轨道管理标准。研制客运专线、200 km/h客货共线等不同类 型、不同等级线路养护维修设备和检测设备。研究隧道状态检测评定技术系统,开发钢轨打磨和桥梁检查维修技术 及设备。 研发适应青藏高原多年冻土环境条件下线路状态监测、检测和养修技术。建立多年冻土工程长期监测、预警系 统,研究多年冻土工程病害防治技术。 基础设施安全监测技术 重点研究开发桥梁、长大隧道、道岔、无缝线路等各类基础设施的安全监测技术。逐步建立全路统一的基础设 施技术状态数据库。研究适应提速、重载线路检测的钢轨探伤车、轨道等综合检测车以及在线无损检测技术与设备。 研究洪水、大风、滑坡、泥石流、地震等重大自然灾害的预测、预报和防治技术。研究开发不同结构物自然灾 维普资讯 http://www.cqvip.com

第8期 吴克俭:中国铁路工程科技发展思考 5 害危险性预评估系统和工程安全验收评价体系。研究开发网络化、实时性自然灾害防治地理信息系统。 铁路工程基础理论 系统开展铁路工程基础理论研究,包括:重点试验研究高速、重载轮轨关系、弓网关系,车线桥动力耦合作用; 高速、重载铁路路基结构设计和动力学理论;无碴轨道、大号码道岔设计理论;无缝线路与桥梁的共同作用机理; 结构物耐久性设计理论与方法;隧道空气动力学理论和分析方法等重大基础理论和技术。这些为铁路工程科技发展 和创新提供理论和技术支持。 工程综合试验验证 依托客运专线建设和既有线改造,适时开展各类工程综合试验,重点是客运专线无碴轨道、大号码道岔、100 m 长定尺钢轨、大跨度新型桥梁、隧道空气动力学、越江隧道工程、工程建筑材料、产品制造、施工工艺关键技术试 验研究;遂渝无碴轨道综合试验段、武广、郑西客运专线工程试验段行车综合试验;提速200 km/h轨道不平顺管 理值和养护维修技术试验研究等。 通过基础技术研究和综合试验,加强铁路工程技术储备,提高铁路工程持续创新能力。 增强铁路工程自主创新能力 我国铁路已进入跨越式发展的关键阶段,提高铁路工程建设水平、建设世界一流客运专线,最关键和最核心的 是全面增强铁路工程自主创新能力,走有中国特色的铁路工程自主创新之路。铁路工程科技水平发展关系到铁路建 设和发展水平。随着铁路现代化进程的加快,再加上铁路客运专线是高新技术的集成,铁路工程发展必须以提高自 主创新能力为基础。 我国铁路工程科技在“十一五”期间,增强自主创新能力,实现技术创新的大突破和大跨越,有利条件和优势 很多。 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要 、 国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006— 2020年) 、 中长期铁路网规划 均对加快发展铁路和自主创新提出了明确要求。这是国家从宏观上对增强铁 路自主创新能力的有力支持。“十五”期间,我国铁路在自主创新上取得了重大进步,积累了经验。当前和今后一段 时间铁路工程建设黄金机遇期,为铁路工程科技创新提供了难得的历史机遇和迫切要求。我们要把原始创新作为增 强铁路工程自主创新能力的基础,以客运专线工程技术为重点,通过科技攻关和试验,解决复杂地质条件下客运专 线路基、桥梁,隧道、轨道及基础工程的技术难题。 创新铁路科技管理机制 (1)根据铁路建设需求,确定铁路工程科技发展的重点任务 特别要把客运专线成套技术作为铁路工程建设技术发展的重大领域,系统组织开展科技创新。 (2)整合资源,形成铁路技术创新新机制 要优化整合铁路科技资源,树立大科研观念。铁道部通过重大项目将科研单位、高校、企业统领起来,充分发 挥铁路运输、建设企业的技术创新主体地位,建立科研单位与高等院校积极围绕企业技术创新需求服务、产学研多 种形式结合的技术创新机制,形成强大的铁路建设自主创新力量。 (3)充分发挥铁道部的主导作用,加强铁路科技宏观管理,鼓励和支持企业自主创新 对铁路建设具有全局性、战略性的客运专线无碴轨道技术,大号码道岔、路基处理、长大隧道、特大桥梁修建 技术等以重大专项的形式,由铁道部系统组织攻关。同时,鼓励和支持企业自主立项,发挥企业自主创新积极性和 主体作用。 维普资讯 http://www.cqvip.com

6 铁道工程学报 2006年11月 造就高水平铁路工程创新团队 科技要发展,人才是关键。要实施人才强路战略,紧紧抓住培养、吸引和使用人才三个环节,形成完善的人才 培训、选拔任用、考核评价、激励保障和合理流动机制。 通过创新人才机制,依托重大工程项目和重大科技项目,培养和造就一批高水平铁路工程创新团队。 加强创新平台及创新环境建设 科技创新平台和创新环境建设,是科技创新的重要组成部分和基础。要根据国家有关,结合铁路实际,研 究制定有关铁路自主创新的配套措施。 积极探索运输、设计、施工企业与高校、科研院所合作的技术创新协作机制,支持企业建立高水平的研发机构。 要积极创建轨道交通国家试验室,构建一个高水平的科研平台,开展基础性、前瞻性、战略性的科技创新活动,提 高铁路自主创新能力。 加强知识产权保护 重视保护铁路工程关键技术和重要产品的自主知识产权,按照国家有关规定,加大对先进技术和装备知识产权 的保护力度,切实保护知识产权和科技人员的知识产权权益。要研究制定相关的管理办法,统一管理引进技术的知 识产权。要建立知识产权信息服务平台,为自主知识产权的创造和市场开拓提供知识产权信息服务。 “十一五”期间,铁路客运专线、既有线200 km/h提速改造、重载铁路、重大工程等重点工程建设将全面展 开,通过科学规划、系统攻关和工程实践,铁路工程科技水平将得到大幅度提高,为进一步推动铁路跨越式发展提 供有力的技术支持。 曾任铁道第三勘测设计 院工程经济处副、二分 院院长,铁道部建设管理司 技术标准处等职。 

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