科技日報記者 矯陽
裕溪河特大橋
4月7日，商合杭（商丘-合肥-杭州）高鐵合肥-湖州段開始聯調聯試，其中裕溪河特大橋主跨324米，通過速度為時速350公里，其橋面軌道運營監測首次採用“軌道健康監測與評估”創新成果，這是國內首個在特大跨度無砟軌道橋上安裝精度最高的“千里眼”，首次實現對軌道敏感區域的非接觸式測量。
“裕溪河特大橋橋面鋪設CRTS Ⅲ型板式無砟軌道，具有高平順、高穩定、高耐久性、以及少維修等優點。”中鐵第四勘察設計院（鐵四院）軌道所所長王森榮說，商合杭高鐵全線軌道類型統一，高鐵通過裕溪河特大橋時無需降速，可以350公里時速通過，不僅提高乘坐舒適度，也大大降低了運維成本。
動車高速平穩運行，無砟軌道保持“±1毫米”精度是重中之重。“橋樑因受風力、梁體自身結構及時實監測水平低等因素影響，受力均衡難掌控。”王森榮說，此前國內外運行的高鐵，大橋跨度多在200米以內，通過時須降速行駛，最高通過時速200公里左右。
高速通過大跨度橋樑，最關鍵的是軌道受力監測。什麼是軌道敏感區域？裕溪河特大橋如何進行高速平順監測？用了什麼技術？最高精度達到多少？
安裝“千里眼”
“高速鐵路橋樑的跨度超過一定長度時，為調節軌線的脹縮，需在梁端兩側設伸縮調節器，被稱為軌道結構的薄弱環節和敏感區域。”鐵四院軌道健康監測系統的技術負責人林超說，為提高高鐵行車舒適性和安全性，對伸縮調節器的測試已成為日常作業。
據介紹，傳統的高鐵軌道監測主要以人工巡查為主，儘管輔之以相應的檢測設備，但很難做到對軌道特別是重點軌道區段實時、全天候的監控，而大跨橋要實現350公里時速安全通過，軌道平順度必須時時保持在“±1毫米”精度內。
為及時掌握軌道服役狀態的變化規律，根據鐵路運營部門的養護維修需求，鐵四院於近年開始立項“軌道健康監測與評估”，在全國範圍內各種類型軌道結構重點區段開展監測，建立了涵蓋中國高鐵所有軌道類型的服役狀態演變數據庫，包含無砟軌道、鋼軌伸縮調節器、道岔和小半徑曲線共4個服役狀態數據集。於2019年建立起基於光纖傳感技術和視覺測量技術的軌道綜合監測系統，實現了高鐵軌道毫米級變形識別和多源數據全天候採集傳輸。
資料顯示，“軌道健康監測與評估”研製的多種面向高速鐵路軌道結構監測的高精度光纖光柵傳感器，可利用光纖材料的光敏性進行軌道結構位移、應變、溫度等數據採集，測量精度可達0.05毫米；首次應用於高速鐵路軌道特殊部件（鋼軌伸縮調節器）的視覺測量技術，相比接觸式傳感器更安全、可靠，主要針對軌道結構敏感部位變形的監測，測量精度可達1毫米。
2019 年 5 月26日，以中國工程院院士何華武、中國科學院院士翟婉明為組長的專家組，對“軌道健康監測與評估”作出評價，認為“本成果為保障高速鐵路軌道結構正常服役提供了技術支撐，研究成果總體達到國際先進水平”。
據悉，繼裕溪河特大橋後，“軌道健康監測與評估”創新成果目前正推廣應用至其他高鐵軌道監測中。
商合杭高鐵是“八縱八橫”高鐵網京港（臺）通道和京滬通道的重要組成部分，設計時速350公里，全長689公里，計劃於6月通車運營，並與即有杭州-黃山高鐵連接。
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