从拓荒西部到引领世界意义重大的兰新第二双线(图)

　　从拓荒西部到引领世界意义重大的兰新第二双线

　　2014年最热的话题是“高铁”；2014年最火的概念是“一带一路”。今日全线开通运营的兰新高铁集二者为一身，吸引了无数关注的目光。

　　世界第一条修建在高原地区的高速铁路，世界第一条通过大风地区的高速铁路，世界第一条穿越沙漠、戈壁地区的高速铁路，世界一次性建成最长的高速铁路……一项项令人瞩目的“世界第一”，尤其是连续攻克严寒、戈壁、大风、高原、山岭等诸多工程难题，让兰新高铁无可争议地跻身世界高铁领域的“领军者”行列。

　　而为它奠定这一突出地位的，是一家中国乃至世界勘察设计咨询行业的领军企业：中铁第一勘察设计院集团。

　　随着“一带一路”概念的日益深入，兰新高铁这条“高速丝绸之路”已经为越来越多的人所知晓。但很少有人知道，兰新高铁同时还拥有着世界最长和最高的高原高铁隧道、世界上最大规模的高铁防风工程，以及世界唯一的防风明洞工程；它还是中国西北地区建成通车的第一条高速铁路，并且同时拥有中国海拔最低和海拔最高的高速铁路两项桂冠。

　　更少为人知的是，这样一条长达1776公里的骨干高铁，竟然由铁一院一家企业独自设计完成。

　　仅仅7个月时间，铁一院便创造了从开始全线勘测到正式交付施工这一看似不可能完成的“奇迹”；从全面开工到交付运营，兰新高铁也只是走过了短短5年。

　　拓荒西部：钢铁丝绸之路的缔造者

　　作为新中国成立的第一批大型综合铁路勘察设计单位，铁一院建院60余年来先后设计建成了3万多公里铁路。正是在铁一院的手中，我国西北铁路实现了从无到有、从线到网的跨越，形成了纵横交错两万余公里的颇具规模的西北路网。铁一院设计的钢铁动脉穿越千山万水、大漠戈壁，不仅把辽阔的西北大地紧紧地联系在一起，还彻底打通了与西南、华北间的大通道，为西北地区经济社会的发展插上了腾飞的翅膀。

　　诞生于铁一院手中的兰新铁路是新中国的第一条西部大干线，它一举贯通了东起中国连云港，西至荷兰鹿特丹，全长10800公里的第二座亚欧大陆桥，使新疆由封闭的内陆地区一跃成为中国对外开放的桥头堡。既有兰新铁路也由此被誉为新时代的“钢铁丝绸之路”。

　　铁一院设计的包兰铁路是世界上第一条穿越流动沙丘的长大干线；中国的第一条电气化铁路、第一条沙漠铁路、第一条高原铁路……建院60余年来，数以百计的“国内第一”和“世界之最”，为铁一院牢牢树立了行业领先地位，也为铁一院在进入“高铁时代”后的“一鸣惊人”奠定了雄厚的技术和人才基础。

　　引领行业：多项高铁技术的开创者

　　1949年，新中国天水以西的广袤大地上没有一寸铁轨。而在最近的短短几年里，中国西部迅速拥有了包括已建成通车的郑西、西宝、大西客运专线，即将通车运营的兰新第二双线和正在建设的西安至成都、宝鸡至兰州、西安至银川客运专线等一大批总长达3500公里的高速铁路！

　　完成这一“壮举”的，还是铁一院。

　　从中国的第一条客运专线、第一条城际铁路，到中国西部正在迅速扩展的高速铁路网络，铁一院系统掌握了在湿陷性黄土地区以及严寒、高山、戈壁、荒漠、大风地区的高速铁路修建自有成套技术，成为中国高铁设计领域的领跑者之一。

　　铁一院设计的哈尔滨至大连客运专线则是世界上首条穿越高寒地区的高速铁路；铁一院设计的西安至成都客运专线是穿越秦岭的第一条高速铁路，也是我国最复杂的山区高速铁路。此条铁路的多项技术填补了我国山区高速铁路建设的空白，树起了中国高铁技术的又一座丰碑。中国知识产权局局长对此曾自豪地指出，“把高铁修在大山里，只有中国的高铁技术才能办到！”

　　三大难题：高速丝绸之路的奠基者

　　作为“一带一路”战略的核心组成部分，被称为“高速丝绸之路”的兰新高铁具有显著的西部特征，建设中面临着“严寒、戈壁、大风”三大主要技术难题。

　　首先是必须解决严寒带来的技术难题。兰新高铁需连续穿越大坂山、祁连山，其沿线最低月平均气温为-13.1℃，极端最低气温达到-34.5℃，铁路尤其是隧道建成后冻害的问题将十分突出；另一方面，兰新高铁大部分穿行于戈壁荒漠地区，必须要完美解决戈壁地区路基沉降控制、边坡防护、轨道结构、综合接地、道岔防沙等一系列技术难题；更大的挑战是，兰新高铁要经过甘肃境内的安西风区和新疆境内的烟墩风区、百里风区、三十里风区、达坂城风区等我国几个最主要的大风区，总长度达579公里。尤其是百里风区和三十里风区，其最大风速达60米／秒，局部地段每年有200天风力在8级以上，是全球风力最为强劲的内陆地区之一。大风曾多次造成既有的兰新、南疆铁路翻车、停轮，给铁路运输和社会发展带来了巨大损失。而兰新高铁的速度目标值高、车体轻，大风对铁路运营的威胁要远甚于既有铁路。

　　为攻克这一系列技术难题，铁一院吸取在青藏铁路、包兰铁路等西部长大干线中积累的成功经验，联合各大院校，集中精锐力量，重点开展了“大风、戈壁、严寒地区高标准铁路关键技术及配套技术”等10个专项课题的研究，大胆创新和突破，提出了在戈壁地区的选线指导原则和各种地基的设计原则、技术参数、措施类型，并在戈壁和荒漠地带的沙害严重区域设置了立体、综合的工程防沙措施。

　　尤其值得一提的是，铁一院采用“监、防、抗、避、限”五大技术措施，确保列车安全高速地穿越大风区，实现了“不停轮、少限速、少养护、保安全”的建设目标。

　　监：兰新高铁建立了一整套可靠的动态大风实时监控预警系统，担负大风信息的综合采集处理，按照不同安全等级实时传输至运营指挥调度中心，进行分析处理并下达行车管制、救援、维护管理指令，切实保障行车安全和线路通畅。

　　防：兰新高铁在沿线主要风区设置了立体、综合的路基防风结构体系和槽形梁、封闭挡风屏结构等桥梁防风形式，针对全线风速最大、风期较长的三十里风区、百里风区，设计采用防风明洞通过，最大限度地减少了大风的影响。

　　抗：为保障高速列车的安全、快速、正常运营，铁一院大幅度提高了线路、列车以及电力接触网等相关设备的抗大风标准，在最大程度确保安全的同时，最大限度地减少了限速。

　　避：在线路走向的选择上，铁一院另辟蹊径，以绕避的方式，尽量避开迎风面，有效地将大风尤其是横向风的不利影响降到最低。

　　限：在大风最为肆虐的季节，兰新高铁将严格执行限速通过，预计每年因大风限速的时间将从既有兰新铁路的60天大幅度缩减至10天以内。

　　铁一院兰新高铁总设计师王正邦表示，通过一系列卓有成效的措施，大风吹翻火车的历史在兰新高铁不能也不会重演。

　　兰新高铁的建设，不但打破了我国乃至世界高海拔地区建设高速铁路的瓶颈，在形成又一项特有高速铁路修建技术的同时，也填补了我国高速铁路防强风工程措施领域的空白。

　　“一带一路”：国家战略的推动者

　　兰新高铁作为我国《中长期铁路网规划》和西部发展的重点工程，在甘肃、青海、新疆三省区间形成一条新的大能力快速通道。这一通道比目前该区域运行的特快列车时速还要提高一倍左右，届时从兰州乘火车至乌鲁木齐耗时将由现在的20多个小时一举缩短至8小时，三省区也将由此一举消除高速铁路的空白，联入全国高速铁路网，共享高铁时代发展的新机遇。

　　而作为一家具有悠久历史和辉煌业绩的国家级设计院，铁一院除兰新高铁外，还承担了西北地区几乎全部与“丝绸之路经济带”相关的铁路网交通规划；承担了西部各省区以及主要城市群的铁路网干、支线规划；承担了西安、兰州、乌鲁木齐、西宁、银川、太原等西部中心城市的轨道交通线网规划以及十余条地铁线路的总体设计和总包管理，为“丝绸之路经济带”架设起完善的“大交通”格局，为西部的腾飞和可持续发展增添了强劲的动力和奠定了雄厚的基础。

　　从2013年9月习近平主席正式提出构建“丝绸之路经济带”设想，到2014年11月4日中央财经领导小组第八次会议专题研究“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”建设情况，再到近日数百亿美元规模的“丝路基金”筹建加速，“一带一路”这一国家战略正稳步走向深入。

　　横穿整个中国西部、全长1776公里的兰新高铁作为其中的重要组成部分，必将随着这一战略的日益深入和中国经济的华丽转型，发挥出越来越重要的深远影响。

　　意义重大的兰新第二双线

　　位置：1776公里高铁线串联起甘青新三省区

　　兰新铁路位于甘肃省、青海省、新疆维吾尔自治区三省区。线路东起甘肃省省会兰州市，途经青海省民和县、乐都县、平安县至青海省会西宁，后折向北经大通县、门源县，穿越祁连山山脉进入甘肃省河西走廊西行，经民乐县、张掖市、临泽县、酒泉市、嘉峪关市、玉门市以及新疆自治区哈密市、鄯善县、吐鲁番市，西至新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐市。线路建筑长度1776.5公里，其中甘肃省境内797.815km，青海省境内265.728km，新疆自治区境内712.907km。

　　意义：不仅能盘活沿线经济还有助民族团结

　　1.在国民经济中的意义和作用

　　(1)具有保障我国能源战略安全的作用

　　兰新铁路经过的新疆、甘肃、青海等省蕴藏着丰富的石油、天然气、有色金属等资源，盛产棉花等农副产品，是国民经济发展不可或缺的重要物资。而我国内陆地区对石油、煤炭等物资需求旺盛，仅靠中东部地区供给或者进口不能安全有效的保障上述重要物资的供应。建设兰新第二双线与既有兰新铁路合理分工，可大幅度提高铁路运输能力，较好地为新疆资源开发和外运提供强大的运力支撑，为我国能源战略安全提供保障。

　　(2)具有带动相关产业发展，拉动经济增长的作用

　　兰新铁路位于既有兰新铁路经济带，该地区是西北地区的核心地带，矿产资源丰富，旅游市场发展势头良好，人们出行频繁，对铁路的依赖度高，工农业生产需要的原材料等生产资料和产品的市场化都需要铁路有足够的能力予以保障。铁路作为一种低成本的运输方式，将大大降低区域交通运输成本，直接促进资源开发和旅游业的发展，不但具有良好的经济效益也具有良好的社会效益。

　　另外，兰新铁路建设不仅可直接促进交通运输行业生产的增长，对生产资料市场和消费品市场的繁荣也起到了间接的推动作用。

　　2.在铁路网中的意义和作用

　　兰新铁路是国家“八纵八横”铁路网主骨架之一陆桥通道的重要组成部分，影响区拥有与八国交界的区位优势。口岸进出口贸易额和进出口货物“十五”期间年增幅分别达50.2%和21.6%。随着全球经济一体化和我国对外开放的进一步深化，外贸进出口运输量将继续保持快速增长，将对陆桥通道运输能力和质量提出更高的要求。另外，既有线兰州至乌鲁木齐的时间最快也需要20小时。本项目建设为高标准以客为主线路，大幅度提高通道客运质量，另外与既有线基本实现客货分线运输也大大提高运营企业的运输组织效率。因此本项目建设对于大幅度改善通道运输质量，提升整条陆桥通道的功能，具有极为重要的意义。

　　3.项目建设的必要性

　　(1)是落实西部大开发，提高陆桥铁路通道运输能力和运输质量的需要

　　新疆、甘肃、青海三省区位于我国西部地区，边境线长达5600多公里。土地总面积283.4万km2，占全国的29.5%。2007年末总人口5264万人，其中城镇人口1803万人，少数民族1711万人。随着西部大开发战略的实施，沿线社会经济快速发展，区域内铁路运量快速增长，货运量的增速高于全国铁路平均增速。目前既有兰新线特快旅客列车旅速仅为86.5km/h，兰州至乌鲁木齐旅行时间需21.86小时。新建兰新第二双线能够缩短旅客旅行时间、提高服务频率，可满足提高陆桥铁路通道运输能力和运输质量的需要。

　　(2)是拉动内需、扩大对外开放，促进沿线经济社会发展的需要

　　兰新铁路投资规模与2006年新疆自治区全年固定投资总额基本相当，本项目的实施对于带动区域相关产业的发展和区域经济增长将具有明显的拉动作用。本项目位于既有兰新铁路经济带，沿线矿产资源丰富，旅游市场发展势头良好，对铁路的依赖度高，工农业生产需要的原材料等生产资料和产品的市场化都需要铁路有足够的能力予以保障。国家为应对国际金融危机，近期提出的产业振兴规划，将给新疆棉纺、服装等行业带来新的发展机遇及运输需求。因此，建设兰新第二双线，是提供低成本的运输服务，降低区域交通运输成本，提高经济效益和社会效益的需要。

　　(3)是保障国家能源安全，满足新疆煤炭资源开发和外运需求的需要

　　新疆是我国重要的能源资源战略基地。建设兰新第二双线与既有兰新铁路合理分工，可大幅度提高铁路运输能力，未雨绸缪，较好地为新疆资源开发和外运提供强大的运力支撑，为我国能源基地适时进一步西移创造条件，为我国能源战略安全提供保障。

　　(4)是加强民族团结、建设边疆和巩固国防的需要

　　兰新铁路影响区域地处我国西部边陲，拥有边界线5600多公里，战略地位极为重要。是西部大开发的重点地区，也是我国少数民族聚居区。本项目的实施不仅有利于促进西部地区的经济发展、社会进步，巩固和发展平等、团结、互助的社会主义民族关系,而且对加强民族团结、全面建设小康社会、实现和谐社会目标、建设边疆、提高战备运输保障、巩固国防具有重要的战略意义。

　　筹建:研究设计工作不足一年完成

　　2008年10月15日，铁道部和新疆维吾尔自治区人民政府签署了《关于加快新疆自治区铁路建设的会谈纪要》，其中明确重点围绕新疆的资源、能源开发及产业布局，加快实施乌鲁木齐至兰州第二双线建设。

　　2008年10月16日至30日，由铁一院牵头组建成立项目总体组，开展项目前期研究工作，并于2008年10月30日编制完成《乌鲁木齐至兰州第二双线铁路建设方案研究》。

　　2008年12月11日至12日中国国际工程咨询公司受国家发改委委托，在北京组织专家召开了《新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线预可行研究》项目建议书评估专题论证会。随后铁一院针对专题进行了补充研究。2009年1月7日、1月15日至20日分专业进行了研讨。2009年1月12日至13日在乌鲁木齐组织专家召开了正式评估会。

　　铁一院于2008年11月15日～12月10日开展了航测外控测量工作，12月10日，初测队伍赶赴现场开展全线的初测工作，于2009年1月25日基本完成全线初测的外业资料收集工作。2009年2月10日开放设计， 2009年3月20日完成文件编制工作。

　　主要技术标准

　　铁路等级：Ⅰ级正线数目：双线

　　速度目标值：200km/h以上牵引种类：电力

　　机车类型：旅客列车：动车组，货物列车：HXD型机车

　　兰新第二双线关键技术

　　兰新第二双线全长1782公里，跨越甘肃省、青海省、新疆维吾尔自治区三省区，其中甘肃省境内799.845km，青海省境内265.728km，新疆维吾尔自治区境内716.647km。沿线气候、地理环境及工程地质特性差异大，先后通过严寒地区、戈壁地区及大风地区，工程复杂，面临许多技术难题。

　　兰新第二双线西宁至张掖段穿越大坂山、祁连山，最冷月平均气温为-13.1℃，极端最低气温为-34.5℃，隧道建成后冻害问题将十分突出，解决防冻害的技术难题是本段工程建设的关键技术。

　　线路在甘肃、新疆境内大部行走于戈壁荒漠区，解决戈壁地区路基沉降控制、边坡防护、轨道结构、综合接地、道岔防沙等一系列的技术难题，对于本项目的顺利实施以及建成后铁路运输安全有着重要的意义。

　　线路经过安西风区、烟墩风区、百里风区、三十里风区、达坂城风区等主要风区，大风区的长度合计约330km，成为我国乃至世界上铁路风灾最严重的地区之一。需要研究大风区防风技术，并完善大风预警系统。

　　综上所述，为攻克兰新第二双线技术难题，需要重点开展大风、戈壁、严寒地区高标准铁路关键技术及配套技术的研究。为此，铁一院开展了10个课题的科研工作。

　　课题一大风区高标准铁路防风技术研究

　　掌握了大风区风的分布特征和风沙流活动规律，提出了大风环境不同风速条件下的列车运行安全速度限制，提出了路基挡风墙、防风明洞、桥梁防风结构的设置条件、结构型式及相关设计参数，形成了电力接触网系统的适应性方案和牵引供电系统设计、施工、运营的相关规范，建立了兰新第二双线大风区列车运行预警系统。

　　课题二戈壁区高标准铁路路基关键技术研究

　　提出了戈壁区选线指导原则和路基设计总体理念。通过对戈壁区高标准铁路修建技术的系统研究，提出了各种地基的设计原则、技术参数选取建议和措施类型，提出了在风沙等恶劣条件下高标准铁路的设计和管护建议。戈壁区路基工程结构、填料设计、施工工艺、检测方法等有一定创新和突破。

　　课题三高标准铁路简支钢桁梁柔性拱设计研究

　　课题四高标准铁路高地震烈度区抗震、减震及隔震设计研究

　　课题五严寒地区高标准铁路隧道防冻害技术研究

　　提出了适合高寒地区高标准铁路隧道防排水原则、防排水系统、保温防冻胀措施，总结出适合高寒地区高标准铁路隧道的防冻害技术，具有重大的经济效益和社会效益。

　　课题六祁连山越岭段碎屑流地层隧道支护参数及施工方法研究

　　通过对碎屑流地段施工方法、支护参数及衬砌结构的研究，总结出一套安全、有效通过碎屑流地层的施工工法，保证施工和运营安全。通过对碎屑流地层支护参数的优化，总结出碎屑流地层中合理的支护参数及工程措施，达到经济合理的目的。

　　课题七兰新第二双线轨道结构综合试验段试验研究

　　课题八疆煤外运集疏运综合系统专题研究

　　确定疆煤外运技术经济均可行的集疏运方案及既有兰新线重载运输的运输组织方式；重载列车牵引方式、连挂方式、制动措施；重载列车车站分布结论。形成疆煤外运集疏运综合系统专题研究报告，指导兰新通道分工研究及既有兰新线扩能改造工程研究。

　　课题九兰新第二双线干旱沙漠地区综合接地研究

　　为类似工程的借鉴并为制定高标准铁路综合接地系统有关技术条件提供基础资料。

　　课题十兰新第二双线风沙多发区铁路道岔风沙防护技术方案研究

　　提出行之有效的铁路道岔风沙防护方案，为进一步研究风沙防护措施提供理论支持。