中國高鐵的“智慧名片”
本報記者 賀 勇攝
“光谷”採光，建成長556米、寬15米的能量收集場；清水混凝土技術，打造192根三維曲線型“開花柱”；高鐵數字孿生，構建全過程、全專業運用BIM（建築信息模型）設計的智能數字模型；全封閉聲屏障，在高速鐵路上修建847.25米“隔音隧道”；超大光伏屋頂，鋪設4.2萬平方米光伏建材，年均發電量可達580萬千瓦時；5G信號全覆蓋，萬物互聯，未來已來。
這些亮點滿滿的智能化設計，都來自中國新近通車的智能高速鐵路——北京至雄安新區城際鐵路（以下簡稱京雄城際鐵路）。
2020年12月27日，京雄城際鐵路大興機場至雄安新區段開通運營，自此京雄城際鐵路實現全線貫通，雄安站同步投入使用。京雄城際鐵路全長91公里，最高設計時速350公里。如今，從雄安站出發，僅一頓早餐的工夫，便可到達大興機場。從雄安到北京，原本2小時的車程，只需要50分鐘便可直達。
高鐵是中國裝備製造的一張靚麗名片。作爲國內自主研發的智能高鐵，京雄城際鐵路以數字化和智能化爲核心，圍繞“精品、智能、綠色、人文”的總目標進行建設，廣泛應用人工智能、大數據、雲計算、物聯網、建築信息模型等前沿科技，智能化設計多達71項。
匠心設計打造精品京雄
“作爲一名鐵路建設者，能夠參與雄安站建設是職業生涯之幸。我們要建設經得起歷史檢驗的精品工程。”中鐵建工集團雄安站項目部黨支部書記王星運感慨道。
自2018年動工以來，京雄城際鐵路的建設工作者堅守匠心，創新建造技術，應用全裝配式一體化等技術保證京雄城際的高效建設；秉持科學設計理念，以雄安站爲中心，構建高度複合聚集的“站城一體化”開發模式。
不同於傳統鋼筋混凝土工程所使用的現澆體系，京雄城際鐵路首次在鐵路領域實現了從基礎、橋墩、橋樑到橋面系的全裝配式一體化結構設計和施工，有效提高了京雄城際鐵路的施工效率，切實達到節能減排、縮短工期和降低風險的效果。
據中國鐵路設計集團有限公司副總工程師康學東介紹，這種裝配式一體化橋樑建造，不論是橋樑工程的樁基、墩身、墩帽、箱梁，還是橋面防護牆、電纜槽等，都是在工廠內進行專業化設計、分段標準化預製，再運到現場拼裝而成。
由於工藝精度要求高，上百噸重的混凝土墩身預製，鋼筋定位誤差需要控制在2毫米之內。爲了實現“毫米級”拼裝精度，京雄高鐵的科研團隊自主研發了12套工裝設備，保證拼裝過程中的精準對位。這樣的橋樑建造技術被人們形象地稱爲“像搭積木一樣建高鐵”。
橋樑裝配式一體化技術在鐵路領域的成功實踐，爲京雄城際鐵路建造打下了堅實基礎。而雄安客運站“站城一體化”的理念，則打造出“公共交通快速發展，城市樞紐高效建設”的雙贏局面。
雄安站是京雄城際鐵路規模最大的新建車站，建築面積47.52萬平方米，站臺規模13臺23線。國鐵集團秉承站城一體化理念規劃設計雄安站，植入多樣性的複合功能和跨領域的公共空間，融入城市需求的集約配置，有效銜接城市空間和其他交通方式。
步入雄安站，靈活多樣的雙層立體候車佈局吸引了很多旅客的注意。基於立體佈置、緊湊佈局的原則，雄安站進站以地面層爲主，高架層爲輔，旅客可以根據需求自由選擇候車地點。同時，在地面層和站臺層之間設置出站夾層，實現旅客“進出分層，到發分離”，保證進出站的順暢無阻，提高換乘效率，爲旅客節約更多時間和經濟成本。
“‘站城一體’是雄安站的一大亮點，雄安站做到了樞紐區域與城市規劃、產業開發有機融合，實現車站城市空間與樞紐、城軌、地下空間的有效銜接和融合。”雄安站站長杜小軍說。
全新的一體化設計理念，將雄安城際鐵路與雄安新區的建設融爲一體。未來，雄安站將不僅僅是城市客運的交通樞紐，更是帶動雄安新區發展的城市觸媒點。
智能科技點亮智慧京雄
作爲中國建設的又一條智能高鐵，京雄城際鐵路在多項關鍵技術上取得了新的突破，以一個智慧大腦爲核心，從智能建造、智能裝備和智能運營三個方面描繪出智慧京雄的新藍圖。
在雄安站，京雄城際鐵路部署了一個智慧大腦。它可以將生產管控和服務信息自動採集到一個數據平臺，開展數據彙集和治理，建成京雄智能高鐵的大數據資源庫。同時支持開展跨專業、跨行業的多維智能分析，爲智能診斷、智能預測、智能決策等提供技術支持。
“能夠隨時檢測到我們基礎設施的安全狀態。這種檢測就如同一個心臟病的病人帶了一個HOLTER（動態心電圖）一樣，不管是在醫院還是在家，醫院能夠隨時檢測他的病情。”康學東這樣形容“智慧大腦”。
在智能建造方面，京雄城際鐵路首次採用全線、全專業、全設計階段的BIM（建築信息模型）應用，實現設計、施工到運營三維數字化智能管理，創造出智能高鐵的“數字孿生”，即同時獲得一條實體高鐵和一條虛擬的數字化高鐵。
據中國鐵路設計集團有限公司總體設計師肖銳介紹，在初步設計階段，設計人員利用衛星影像、航空攝影以及無人機數據，建立BIM高精度模型，對項目建成情況進行可視化展示。通過全線、全專業參數化建模，建設工人在施工之前就能模擬出整條鐵路，詳細瞭解到建設過程中的重點難點，每一個環節的問題都能夠得到完整追溯。
“比如一個螺絲釘壞了，維修人員可以查詢到這個釘是哪個廠家生產、如何安裝的，確保正確維護。一些重要設備和節點，安裝了感應設備，可以就健康狀況自己發出警報。”中國鐵路設計集團有限公司京雄城際項目四電專業負責人任超解釋道。
依託BIM技術，京雄城際鐵路實現了智能樑場、鋼筋自動化加工和智能板廠等一系列成果，產品精度大幅提高。此外，京雄城際鐵路還將鐵路BIM模型融入雄安新區CIM（城市信息模型）平臺，爲數字雄安的發展打下了良好基礎。
在智能裝備方面，京雄城際鐵路運用先進的列車控制系統，基於智能控制、故障診斷與預測等技術，實現新一代的智能化牽引供電和通訊體系，形成線路、通訊信號和牽引供電等基礎設施全生命週期精細化管理。
目前，科研工作者投入智能化腕臂安裝車、自動化接觸網立杆車和吊弦標定設備等5種智能裝備，在雄安站南側建成全路首個下沉式牽引變電所，將全息感知、多維融合、重構自愈和智慧運維特性融爲一體。此外，在京雄城際鐵路BIM+GIS（地理信息系統）的建設模式中，北斗系統的鐵路信號施工定測技術、信息化倉儲管理及質量追蹤系統、移動通信GSM-R智能網絡優化技術等科創成果發揮着重要作用。
在智能運營方面，雄安智能高鐵車站能夠爲旅客提供全過程出行服務，從雄安抵達大興機場，100米之內就可以換登機牌。不論是精準定位還是路徑規劃，都能快速查詢。爲了隨時掌握移動裝備的情況，車站還採用電子標籤管理，實現預測性維修。同時，針對行車中存在的設備故障隱患、行車事故和不可控的自然災害等問題，車站啓用綜合視頻一體化、地震預警等智能技術，做到超前防範，提升高鐵防災能力。
“這是一條超級‘聰明’的高速鐵路！”中國鐵道科學研究院集團有限公司首席研究員趙紅衛感嘆，在短短91公里的高鐵線路上，京雄城際鐵路用71項智能技術向世人亮出中國高鐵新名片，爲世界智能高鐵樹立了新標杆。
綠色科技助力生態京雄
京雄城際鐵路秉承了雄安新區“生態優先，綠色發展”的理念，在設計中凝聚着諸多巧思，工程師們結合了最新的設計理念和技術，將綠色生態可持續發展理念貫穿鐵路設計和施工的全過程。鐵路建設中如何把科技創新和綠色發展結合起來？京雄城際鐵路交出了滿分答卷。
首先，在設計理念方面，京雄城際鐵路在設計之初便結合生態和綠色理念，在站廳內外將山水、園林、綠植等景觀要素有機融合，打造綠色的鐵路基建設施，構建移動的綠洲長廊。這些綠色元素的加入提升了旅客出行體驗，過去長途出行中枯燥的心情也得到極大緩解。
除了在設計觀念上革新，京雄城際鐵路更是在技術和裝修上全面貫徹綠色環保理念，引入多項“硬核”技術來提升車站的節能減排效應，同時減少鐵路修築對周邊居住人員的噪聲污染。
雄安站的屋頂鋪設了4.2萬平方米的光伏建材，極大提高了節電效率。據計算，這些光伏建材的年均發電量可達580萬千瓦時，相當於減少二氧化碳排放4500噸，植樹12萬公頃。
雄安站在裝修上採用了一種“素顏混凝土”，即清水混凝土。這種特殊的混凝土改變了石頭、沙子、水泥等不同原料的配比，使完工後的建築表面光滑平整，無須二度加工，呈現出自然的灰色。更重要的是它十分環保，沒有任何刺鼻的味道，給旅客帶來了自然舒適的候車體驗。
“這些清水混凝土立柱都是一次澆築成型，邊角順直、弧度順滑、挺拔俊美。”中鐵建工集團雄安站項目部總工程師吳亞東介紹。爲了達到目的，每道製造工序都進行了上百次實驗，其中材料配比的實驗更是進行了上千次，最終取得10多項專利，爲整體設計帶來一股清新的自然之風。
不僅是車站內部很環保，列車所經之處也注意細節設置，力爭將高鐵運行對環境的影響最小化。
呂國喜是霸州市北落店村村民，聽聞京雄城際鐵路將會經過這裡，他之前擔心列車每天疾馳而過，肯定會製造出大量噪音，影響日常生活。
當看到列車經過時產生的噪音極小並且只集中在幾秒鐘時，呂國喜和其他村民鬆了一口氣，“你不注意，根本不知道高速列車已經過去了呢！”
這一小小的改變歸功於全封閉聲屏障的應用。京雄城際鐵路採用了世界首例時速350公里的高速鐵路橋樑全封閉聲屏障，它全長847.25米，可將噪音降至20分貝以下。康學東表示，全封閉聲屏障技術的運用是鐵路設計上一次大的突破。
雄安站的一層和三層是候車室，列車從二層經過。當旅客在候車時，如何降低列車駛過所產生的“轟隆隆”噪音？鐵路設計的工程師早就考慮到了這一點。
雄安站在國內首次採用裝配式站臺吸音牆板，這種牆板採用聲學設計，上面有很多55毫米的孔眼，夾層爲玻璃絲綿。“這種牆板極大降低了列車通行時產生的噪聲，人們在候車時聽到列車經過的響動，大概相當於一輛汽車駛過公路的聲音。”中鐵十二局雄安站房項目部副總工程師何錦輝說。
傳統文化滋養人文京雄
京雄城際鐵路努力打造“高顏值”車站，將本地文化融入造型設計、室內裝修等方方面面，讓車站成爲展現雄安地域文化的亮眼名片。
雄安站外觀採用“青蓮滴露”設計主題，呈水滴狀橢圓造型，橢圓形屋蓋輪廓如清泉源頭，似一瓣青蓮上的露珠。
設計師巧妙地將當地的“水”文化融入雄安站的造型設計。“清泉源頭，風吹漣漪”，中國鐵路設計集團有限公司首席專家、總建築師周鐵徵這樣解釋它的寓意：“車站毗鄰白洋澱，這樣設計就是力求與雄安新區的水文化相契合。”雄安站呈現出的“青蓮滴露”造型，寓意“青蓮滴露、潤澤雄安”，體現了親近自然、可持續發展之意。
從雄安站到北京西，一站一景，處處別出心裁。康學東表示，固安東站設計主要以水波形大屋頂及樹狀廊柱爲主體造型，充分體現了固安的“中國溫泉之鄉”“礦泉水之鄉”等生態文化；霸州北站設計主要採用“龍形”與“門”字相結合的方案，傳達出霸州“三關之鎖鑰、冀中之機樞”的歷史文化。
當列車駛離車站時，沿線的橋樑欄杆設計更是獨具美感。據康學東介紹，全線橋樑欄杆和人行道蓋板圖案採用荷花圖案，設計理念取自雄安新區白洋澱荷花的寓意。跨大廣高速連續樑拱塗裝日景配色，內拱圈採用冷色調，外拱圈採用暖色調，從高速公路上遙望鐵路橋，色彩絢麗豐富，呈現出彩虹效果，寓意多姿多彩的美好生活。
雄安站設立了多組幕牆組成的進站單元體。幕牆上顯示着中國傳統農耕文化中的二十四節氣，寓意雄安新區四時更替、春秋代序、生生不息，蘊含着設計人員對雄安新區的美好祝願。文化元素的加入使雄安站更添了幾分厚重的文化底蘊，潛移默化地爲南來北往的旅客提供精神滋養，用文化的力量爲他們洗去旅途的疲憊。
千年大計，交通先行。未來，雄安站將成爲中國“八縱八橫”高鐵網的新樞紐，京雄城際鐵路將與京港高速鐵路、津雄城際鐵路、雄石城際鐵路、雄忻高速鐵路在雄安站交會，爲京津冀地區長遠發展和雄安國家級新區建設注入新的活力。京雄城際鐵路必將成爲“中國智造”的又一典範，不斷向世界展示中國發展的加速度和新時代下的新風采。