中德两国总理在龙阳路车站为上海磁浮列车通车剪彩 中新网图
来宾们在站台等待乘坐首列磁浮列车。中新社 王健 摄
调试中的磁悬浮列车飞驰在轨道上 李江松 摄
2003年10月11日,中国大陆第一条磁浮线上海磁浮列车示范运营线开始开放运行。
上海磁悬浮列车专线西起上海轨道交通2号线的龙阳路站,东至上海浦东国际机场,专线全长29.863公里。这条专线是中德合作开发的世界第一条磁悬浮商运线,是世界第一条商业运营的高架磁悬浮专线。上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”(简称“常导型”)磁悬浮列车。这条专线是世界第一条磁悬浮列车示范运营线,设计最高运行速度为每小时430公里,仅次于飞机的飞行时速。
如果说磁浮列车突破了铁路交通系统使用车轮和轨道的传统技术界限,是第一个没有车轮的无接触的“零高度”飞行;那么担负磁浮工程设计任务的上海市政工程设计研究院的设计人员,则是从“零”起步,完成了一次没有退路的另一种“零高度”飞行。
在磁浮工程中,轨道梁相当于电动机的定子部分,绕有电缆线圈的定子铁芯固定在轨道梁两侧,磁浮列车就在与它保持10毫米的间隙高速行驶。因此,轨道梁的设计、施工、装配和安装精度要求极高,所有几何线形和相邻的错位误差必须小于1毫米。如此高精度的轨道梁,不仅在土建行业非常罕见,就连准备技术输出的德国,也只有在38公里试验段上有一根50米长的直线试验梁。
上海磁浮工程中,德方提供的轨道梁设计长50米,重380吨。这根又细又长的混凝土梁从制造、运输到安装,连续移动,必须毫不走样地安放在磁浮线路上,稍有受力不均,就会损伤扭曲影响工程的精密衔接。
从零起步,上海市政工程设计研究院的设计人员在组团赴德培训、吸收掌握复合轨道梁设计技术的基础上,开始了大胆创新。他们完全抛开德方设计,提出了一分为二的崭新思路,也就是在不降低技术要求的前提下,将轨道梁分割成25米长的两根,从双跨整浇连续梁改为单跨简支连续梁。设计人员还通过精确计算,将轨的道梁受力状态从水平横向受压改为轴心垂直受压,这样不仅符合设计要求,还能最大限度避免轨道梁的受拉现象。
磁浮是一条不属于原有道路规划的特殊线路,受原有道路、建筑物及辅道的制约很大。一定要设计出“中国式的线路,上海式的线路”!上海市政工程设计研究院的设计人员对磁浮线路进行了多次纵断面和横坡优化。同时,他们还根据速度曲线进行动力学分析,确定合理的平、纵线型组合、横坡设置以及缓和曲线长度,不但提高了列车的舒适度,还简化了轨道梁制作和轨道梁设备布置。
磁浮系统对轨道结构变形要求非常高,否则就无法实现“零高度”飞行。这就要求设计人员对不同跨径、不同种类的轨道梁进行精确计算和设计。然而,每一根梁的空间坐标都不同,单单一根曲梁的加工数据就多达2000个。磁浮全线几十种类型、2609根轨道梁计算所产生的数据高达1000万个,占用计算机内存约15G,而这一切都是在短短两个月里完成的。
60天,上海磁浮工程设计者们,以自己的智慧和拼搏,实现了另一种“零高度”飞行!