本报记者 冷德熙
创新驱动发展
山城,既是山,也是城。特殊的地质地貌,给重庆的城市轨道交通建设出了不少的难题。而这些难题却为重庆轨道交通建设者们提供了创业舞台。
仲建华,重庆市科协副主席,重庆市轨道交通集团的当家人。在重庆城市轨道行业从业30余年,长期致力于城市轨道交通的科技创新和管理工作,与跨座式单轨打了几十年的交道。
他和他领导的团队,将跨座式单轨交通制式成功引进重庆,建成我国这种城轨交通的第一条跨座式单轨交通示范线和世界上最长的跨座式单轨交通线;与有关产学研单位一道,取得一大批跨座式单轨交通的重要科技成果;由仲建华本人亲自主编并创立了国际上第一个国家级跨座式单轨交通标准体系,其中部分标准已被译成多国文字参照采用。与此同时,还推动建成一个百亿级的跨座式单轨交通产业。
对于这些成就,仲建华用重庆口音说:“活都是大伙一快儿干的”,“不管是个人还是团队,成功主要靠的是执着和坚持”。
为山城“量身打造”跨座式单轨
“重庆最先修建的是2号线。曾考虑过在江底下修建地铁,但渝中半岛周围水太深,出不来。”
“也考虑过采用空中客车的形式过江,但是江面有几百米,跨度太大。当时国内的修桥技术不过关,只好放弃。”
说起重庆第一条城市轨道交通线,最终选择跨座式单轨交通,仲建华的回忆把我们带到了上个世纪90年代。为了学习和考察跨座式单轨,仲建华两赴东瀛。
第一次,随团到日本考察城市轨道交通,东京等城市的跨座式轨道交通给他留下深刻印象。当时他就想,这种城市轨道交通是不是适合重庆?
对于重庆,生于斯长于斯的仲建华知道,重庆发展城市轨道交通网络,一定需要有与其他城市不同的交通制式。
主要原因就在于重庆山多,许多城区建于山坡和丘陵之上,长江、嘉陵江往来环绕,需要修建很多桥梁。除了需要在部分城区适当修建地铁之外,还应该发展一种爬坡能力强、轻巧耐用、转弯半径小的特殊交通制式。
1993年,仲建华被单独派到日本,专门考察和学习跨座式单轨。学习期间,仲建华对世界各国的轨道交通进行了系统的技术比较和研究。
回到重庆,仲建华学以致用,回报家乡。在领导和组织的支持下,他努力将自己的学习成果和理想规划变成同行的共识和项目科学决策的目标。
作为当时重庆轨道交通筹建办的副总工程师,他针对重庆的特殊地质情况,组织国内外专家一道,从技术适应性、经济效能、客运量、制造与维护等多个方面,精心研究了地铁、轻轨、单轨、直线电机列车、中低速磁悬浮、空中巴士等国际上几乎所有的轨道交通。在不断考察和比较中,他发现日本和德国的跨座式单轨,虽然也有一些不如人意的地方,但却是唯一比较适合在重庆山城大力发展的交通制式。
所谓跨座式单轨交通,是一种轨道为一条带形梁体、车辆跨行于其上行驶的交通系统,具有爬坡能力强、转弯半径小、造价较低等特点。
轨道梁、车辆、道岔,是跨座式单轨的三大核心技术。有轨道梁才有行车的路,有路才有路上跑的车,有路有车还要有用于车辆变轨的道岔。
钢筋混凝土结构的轨道梁,既是承载体,又是列车运行的轨道。重庆自己生产的轨道梁一般24米长,0.85米宽,1.5米高。连接起来的轨道梁,远看就像一条飘动的玉带。但是要将一根根60多吨重的轨道梁,在7到9米高的空中平滑地连接起来,误差率却不能超过两毫米,这可不是一件容易的事。
记得当初修建2号线的时候,由于每根轨道梁在连接起来的时候都会有一定的角度误差,几公里之外,这些误差积累起来,就是一段很长的距离,将与下一段梁体无法精确相连。为了将这些误差在每一段梁上找补回来,仲建华亲自带着团队来到施工现场,用肉眼行走在数公里长的轨道梁上来回寻找、测量,研究调整方案。
那可是在八、九米高的空中轨道梁上来回行走。宽度只有0.85米的轨道梁,如果放在地上,人走在上面不会感觉到什么特别的,但是如果是在八、九米甚至更高的空中,而且延绵数公里长,那就有点像是在大峡谷上走钢丝了。这对于没有受过特殊职业训练的技术人员来说,确实是件不容易的事。
当时的吴焕君主任回忆说:“想起来,至今还有些后脊骨发凉。”但是,当时的副总经理兼总工程师仲建华硬是第一个走上去,大家一个个都在后面跟着。
由于轨道梁是一个矩形梁,误差有时出现在“左肩”,有时出现在“右肩”,为消除误差,有时应该从中间往两头“赶”,有时应该从两头往中间“挤”。
就这样,经过无数次的“高空行走”,仲建华和他的团队,经过无数次的现场摸索,终于总结出一套架设轨道梁、消除误差行之有效的施工方法。
具有爬坡能力强、转弯半径小、占地少、工期短、投资省等显著优势的重庆跨座式单轨交通,因其卓越的环保性能及良好的景观效果,被列为重庆市十大名片和人文特色景观之一,荣获多项国家和省部级大奖,已成为我国发展多制式城市轨道交通的重要示范性工程。
单轨设备国产化追梦之旅
建设跨座式单轨交通,不但在重庆是头一回,在国内城市也是绝无仅有。
说起城市轨道交通,无论地铁、单轨、磁悬浮,不管是哪一种,都是一个庞大的系统工程。除常规的土建去工程施工以外,仅轨道交通涉及到的机电设备,就包含车辆、信号、通讯、供电、售检票系统、车站系统、机电设备、维修保养等十几个门类,每一个门类又包含众多不同的设备专业。
当时的城市轨道交通筹建办挂靠在重庆市公共事业管理局下面,核心成员都是重庆市公用事业设计研究院的骨干技术人员。其中仲建华具体负责全部工程的技术管理工作。核心内容就是如何将日本的跨座式单轨交通技术引入重庆,并且在此过程中消化吸收、融汇创新。
作为业主单位,一般人认为不就是替政府或投资人花钱嘛。其实不然。相对于城市轨道交通这样的复杂系统工程来说,购买一个重要设备应用到轨道工程上,就像医院的医生将一个三脚架放进需要进行心脏搭桥手术的胸腔一样,本身就是一个工程技术创新的过程,更何况有时候国内就没有需要的“三脚架”,需要业主单位向制造商提出要求,直接参与制造企业引进消化吸收和自主化的全过程。
仲建华召集国内几乎所有轨道交通的科研骨干来到重庆,把在重庆建设跨座式单轨交通的设想、要求和自己在日本所学所见与大家沟通。大家关心的都是一件事,如何为重庆跨座式单轨交通助一臂之力?
但是,当时国内的城市轨道交通尚处于建设初期。不管是哪一种交通制式的技术与经验都极为缺乏,更不用说跨座式单轨。许多人甚至见都没见过。怎么办?一个字:学。
当时中央已经批准重庆使用日本第四批日元贷款建设轨道交通。日本人为了未来在中国推销本国的单轨交通设备,为重庆的单轨交通建设提供了必要的技术指导和经济合作。
但是学习的过程异常艰难。由于涉及到一系列的知识产权保护问题,国内许多合作单位想要到日本看看都难成行,因为人家对于潜在的竞争对手并不欢迎。没有办法,一批批国内单位的科研人员去日本考察,只得“冒充”重庆业主单位的工作人员。
首先是要掌握跨座式单轨交通的基本技术和知识。其次是要学会使用和维护。建设2号线的时候,牵引、制动等许多设备都是从日本进口的。当时仲建华就想一时的引进是必要的,但如果长此以往,必将受制于人。
当时国内有的城市在建地铁,工程浩大,造价奇高。为此国家对于一些城市纷纷要求上马地铁工程,几次叫停。并最终提出了实行“国产化”的要求:全部轨道车辆和机电设备的平均国产化率要确保不低于70%。跨座式单轨设备达到70%的国产化率,因此也就成为一代重庆单轨建设者的梦想。
从此开始,仲建华领导的技术团队,还有围绕在业主周围的一批技术合作单位,在原来学习引进消化吸收的基础上,又开始了“国产化”和自主创新的进程。
“车定百定”,车辆是关键。经过仲建华的多次往来沟通,当时的长春车辆厂开始了从日本引进单轨车辆,继而开始组装和自主创新的过程;
中国铁科院、宝鸡桥梁厂、铁道部二院,以及后来的青岛四方、株洲时代电器等著名科研和制造企业,纷纷加入到跨座式单轨交通关键核心设备的科技攻关中来;
重庆车辆研究所(即后来的中国汽车研究院)、川仪总厂、重庆交通大学等当地机构也参加了跨座式单轨交通系统的技术创新。
仲建华认为,为了避免长期受制于人,中国必须有自己的跨座式单轨交通相关产业。车辆、轨道梁、安全门、道岔,在他的支持和推动下,一批掌握关键核心技术的相关企业在重庆相继成长起来。
到2005年2号线建成,跨座式单轨的国产化率已经达到74%;而到2011年3号线建成的时候,国产化率已经达到95%!当初“国产化”的梦想终于实现!
经过仲建华团队的长期努力,诞生于德国、繁荣于日本的跨座式单轨交通技术被成功引进山城重庆。不但在车辆、轨道梁、道岔、高架检修平台及设备系统集成等方面形成了一系列具有国际先进水平的自主知识产权成果,多项关键技术研发成果已达到国际领先水平。还建立了国际上第一个国家级的跨座式单轨标准体系,和一个百亿级的单轨产业链和生产基地。
经过10年筹备、10年建设,今日重庆的长江、嘉陵江两江边上,绵延数十公里的跨座式单轨2号线、3号线,就像两道永不消散的流动的彩虹!
都市快轨创新永无穷期
“难题往往就是创新的机会,发展的机遇。”仲建华顺手从抽屉里拿出一本书,书名是《城市轨道交通工程硬岩掘进机(TBM)技术》。记者注意到,主编正是仲建华本人。
当初重庆开始城市轨道交通建设施工的时候,仲建华就发现,与国内其他城市的地质地貌不同,作为山城,重庆所有的工程施工都是在岩层中进行。所以一般在其他城市能够使用的盾构机,不能在重庆使用。盾构机只能在软土里面打洞,而重庆这里全部是岩石,能够在这里使用的必须是TBM掘进机。
TBM(Tunnel Boring Machine),即隧道掘进机,上世纪六、七十年代以来,国内铁路、水利水电、矿山开采等工程施工上已经开始采用。但是在城市轨道交通建设中使用TBM,必须在施工安全、消除噪音、碎土运输等方面对机器做大量的技术改进。仲建华将TBM成功引入重庆单轨交通建设工程施工,又创造了一个“第一次”。在总结长期实践经验的基础上,他和大家一起,专门写了这么一本书。
类似的“第一次”还有很多,譬如与有关单位一道,在重庆建成了世界上第一座公路单轨两用城市大桥——菜园坝长江大桥,第一座单轨交通专用跨江大桥——渝澳嘉陵江大桥。等等。今日重庆不同种类的桥梁达几十座之多,已然成为一个永不谢幕的桥梁博览会。
“重庆轨道交通又一次面临创新的机遇。”作为业主单位重庆轨道交通集团的董事长,虽然已经年过半百,但仲建华每次发现创新的机会都会有些兴奋。他这里所说的“新的机遇”,指的是眼下重庆市正在规划建设的“都市快轨”,及其与其他线路的互联互通。
“仲建华,你给我们讲讲,都市快轨到底是怎么回事?”在到重庆调研之后,国家有关部门负责人邀请他,专门给大家讲讲国际上现代都市快轨的发展趋势和重庆的建设设想。在此之后,国家有关部门决定在重庆建设国内第一条都市快轨试验线。
都市快轨是一种速度介于地铁与高铁之间的轨道交通形式。地铁速度一般在100公里左右,高铁在200公里以上。这种新型轨道交通的时速在140公里左右,比地铁更快,比高铁稍慢。地铁站多,一般建在主城区,适于跑短距离;高铁适于在城市之间长距离跑。介于短距离和长距离之间的,譬如城市主城区与卫星城区和郊县之间,就可以使用都市快轨。过去许多城市习惯于在主城与郊区之间建地铁延长线,仍然是地铁的造价。建都市快轨就能将造价大大降下来。
为什么能够把造价降下来?这是因为都市快轨的车站减少了(车站一般造价很高),列车上采用了“双流制”备件:列车可以同时在市区地铁线和郊区大铁路上跑,主城区地铁上用的是1500伏直流电,大铁路上用的是25000伏的交流电,一般情况下是不能联通的。都市快轨却可以实现这一点。
主城到郊区县之间建都市快轨,可以让近郊区县和主城连接更紧密,让住在主城和区县之间的市民出行更方便。
目前国内的城市轨道交通,一般不同的地铁线路之间都没有实现互联互通,就是说每一条线都是封闭的,这条线上的车不能跑到那条线路上去。乘客要去另外一条线只有通过换乘的方式来实现。
2012年7月,重庆市都市快轨铜梁试验线工程可行性报告已通过专家评审。今年底重庆市政府即将进入筹备建设阶段。可以预计,都市快轨试验线建成后,将会成为又一个跨座式单轨2号线那样的示范工程,对全国的城市轨道交通具有重要推动作用。与跨座式单轨交通产业相似,都市快轨的背后同样隐藏着一个百亿级、千亿级的巨大产业。
仲建华希望借助重庆都市快轨交通项目的推进,通过信号和车辆制式的统一,在地铁线路之间、单轨线路之间、都市快轨与地铁之间、都市快轨与大铁线路之间,采用国际先进的“跨线”、“越线”和“共线”网络化运营模式,建成真正互联互通意义上的城市轨道交通“网络”。
展望未来,仲建华充满信心:我们用了20多年时间建成了一个单轨交通城市基础设施,和一个百亿级单轨交通产业。有了这个经验,建成新的都市快轨和都市快轨交通产业,不需要太长的时间。