轨道3号线总设计师:你不知道的3号线背后故事

2018年08月09日08:17  来源:重庆晨报
 

       轨道三号线总设计师郭劲松介绍你不知道的三号线背后故事

       别吐槽!运营效率创世界纪录 难度高!工程复杂度世界第一

轨道三号线是当今世界线路最长、客流最大的单轨线路。
郭劲松

  郭劲松是上海人,也是上海市隧道工程设计院重庆分院院长。自2001年来重庆主持轨道3号线设计后,这十多年里,他每两个月才回一次上海。

  郭劲松说,他也算是见证了重庆轨道交通的发展。他主持设计的重庆轨道三号线工程不仅拿到了工程咨询行业素有“诺贝尔奖”之称的国际菲迪克全球优秀工程项目奖、全国勘察设计一等奖,还获得了2017年度重庆市科学技术奖科技进步一等奖。

  近日,在接受记者采访时,他介绍了很多轨道三号线不为市民所知的事。

  三号线线路长客流大

  创造了多个世界第一

  重庆轨道三号线,是我国最复杂地形条件下建成的城市中心区轨道交通骨干线路。其跨越嘉陵江、长江、渝中半岛,串接起我市最主要的江北、渝中和南岸组团,并实现了与火车客站、机场、南坪汽车站等枢纽的无缝衔接。整体国产化率达到95%,经历了10多年的科技攻关,形成了具有自主知识产权的重庆单轨设计建造技术体系。

  与穿楼的轨道二号线不同,高峰时间拥挤的三号线经常被市民“吐槽”。然而,郭劲松要给三号线正名,“三号线是当今世界线路最长、客流最大的单轨线路。我们设计预期高峰流量是每小时2.8万人次,现在三号线高峰时段每小时运送3.74万人次,可是超负荷运转。”郭劲松透露,每小时运输3.74万人次,也使得三号线创造了单轨运营效率的世界纪录。

  其实不仅运营效率世界纪录由三号线保持着,由于三号线不仅有山地城市的复杂地形,还有大跨度越江、地下大断面等世界性设计建造技术难题,所以其工程复杂程度也是世界第一。“在攻克这些难关的同时,我们还首创跨座式单轨三限界设计体系,创建了世界首个国家单轨交通技术标准体系。”郭劲松说。

  凭着这些纪录,2017年,重庆轨道三号线的跨座式单轨交通工程,荣获国际菲迪克全球优秀工程项目奖,也是当年全球轨道交通行业唯一的获奖项目。

  “现在重庆的单轨技术已经实现技术输出,韩国大邱以及国内的其他城市将应用重庆单轨技术。”郭劲松说。

  华新街站至观音桥站

  地下区间使用三限界技术

  在轨道三号线的设计上,也有不少的创新。

  限界系统是轨道交通重要的基础性指标,是贯穿整个项目的灵魂之一,直接决定着工程规模和投资。什么是限界?“它是保障轨道交通安全运行,限制车辆断面尺寸、限制沿线设备安装尺寸及确定的建筑结构有效净空尺寸的参数指标。说简单点就是轨道的断面建筑、车辆、轨道等,三者之间要保持一定的距离,以确保在运行时,不会因为突发情况而影响运行。而这个限界就是它们之间需要保持的最小距离。”郭劲松说。

  别小看这些距离,国外的设计,三者之间的距离较大,其造价也会很高。而重庆轨道三号线要经过主要商圈及城区,如果能缩小三者之间的距离,不仅能够直接节约工程投资,还不会影响周边建筑,“也就不会大拆大建。”

  为此,经过科学的勘察和设计,“我们将限界缩小了十几厘米,就节约了1.3亿。”因为使用限界技术,轨道三号线断面面积节省约13.2%,降低工程风险,减少工程投资。

  “以前日本的技术是两限界,没有像我们这样精准地做三限界。轨道三号线有特殊情况,本来距建筑物只有几十厘米要穿过去,如果用老的限界,我们工程方案就不成立,所以我们就创新地提出要精准地算车辆轮廓,也就是三限界。”郭劲松说,“华新街站至观音桥站地下区间就使用了三限界技术。在建设开工时,那段区域需后穿既有地下建筑物,三限界保证了建筑物与轨道交通运营双安全。”

  轨道转弯处的PC梁

  是一个不等边的梯形

  在轨道三号线华新街和牛角沱站的区间,弯度比较大,为了保证乘车时站立安全和舒适,转弯处的PC梁,并不是我们所习惯认知的平行的,“转弯的时候,要考虑离心率,人也要站得住,保持系统的舒适性,PC梁就设计成不等边的梯形,但这个幅度还要控制在12%以内。”郭劲松说,PC梁拼接的过程中要求误差不能超过3毫米,“所以PC梁是一条动态的空间曲线。”

  轨道三号线一期工程还创新了轨道梁桥和地下空间建造成套技术,突破PC轨道梁技术瓶颈,通过自主研发将PC轨道梁长度由22米增加至26米,提高了PC梁连续空间曲面体的整体性能,也降低了工程造价。“我们设计团队还创新研发轨道梁三维空间结构及桥墩定位系统,实现曲线段线路的高拟合度,打破国际上22米跨径限制。”

  正是这些自主创新,使得轨道三号线的整体技术得以输出,先后承接了韩国大邱等国内外单轨项目。

  PC梁间装上“手风琴”

  与菜园坝大桥主桥同步伸缩

  轨道三号线不仅跨过嘉陵江,还通过菜园坝大桥,跨过长江。然而,在跨江过程中也遇到了难题。

  菜园坝大桥主桥最大的伸缩量是80厘米。“也就是说在冬天最冷和夏天最热的时候,伸缩达到了80厘米,而我们的PC梁水平误差不能超过3毫米。”怎样把这不同等级的伸缩量,让其伸缩同步,考验着设计团队。

  “后来,我们就利用手风琴的原理,通过小段小节的伸缩,最终达到和菜园坝大桥主桥同步伸缩。”郭劲松说,为此,团队研发了“手风琴”式的连接器,将其装在轨道PC梁上,以实现和菜园坝大桥主桥的同步伸缩。

  6节车厢全改成8节车厢

  断面运能将提升近20%

  作为客流最大的单轨线路,轨道三号线这一成绩的取得,与6节车厢编组改为8节车厢编组有很大关系。

  郭劲松说,在轨道三号线的设计之初,就预留了6节车厢编组改8节车厢编组。但“6改8”,并不是简单的增加两节车厢,“还涉及到设计控制系统、通信系统以及承载力等。”郭劲松举了一个例子,“比如我们一个零件叫接触网,它是供电系统上的一个装置,只有十几厘米,但每天承载上千次的摩擦,而且要保护不产生火花,所以不能贴得太紧,也不能贴得太松。因为它的原材料很贵,在‘6改8’的过程中,我们不仅将接触网截面优化减小,还要承载更多的磨擦,这就很考验技术了。”

  郭劲松透露,“6改8”的工程正在推进。

  据了解,目前轨道三号线运行的8编组列车共有15列,主要是在九公里至龙头寺区间运行,而根据规划,三号线现在运行的58列6节车厢编组,将全部改造成8节车厢编组,定员1292人。全部改造完成后,三号线断面运能将提升近20%。

  记者 罗薛梅 实习生 罗艳

(责编:陈易、张祎)

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