上天、入地、過江、穿山、大轉彎、高差達100米……帶給你這樣乘坐感受的不只有過山車，還有創造了多個“世界第一”的重慶軌道3號線。近期，由重慶市軌道交通(集團)有限公司牽頭完成的“跨座式單軌交通工程設計建造關鍵技術創新與應用”獲得了2017年度重慶市科學技術獎科技進步一等獎。

重慶軌道3號線是國際上線路最長、客流最大、運輸效率最高、運行編組最長、地形條件最復雜的跨座式單軌交通線路，也是世界上唯一在同一單軌線路上實現高架、地下、過江、穿山、換乘等高差達100米的工程。該項目還創造了工程復雜程度、項目運營效率等多項世界第一。

記者日前采訪了主持該設計的上海市隧道工程軌道交通設計院重慶分院院長郭勁松，揭秘這條軌道背后的科技秘密。

三限界技術讓軌道穿越鬧市

作為貫穿重慶主城區南北的主要軌道線，重慶3號線經過的地方大多是成熟商圈和鬧市，要在這樣寸土寸金的地方修建軌道，只能在既有的情況下設計，工程風險和工程投資都很大。為此，項目組率先提出并使用跨座式單軌三限界設計體系，讓斷面(斷面是指假想用剖切面剖開物體后，僅畫出該剖切面與物體接觸部分的正投影所得的圖形)面積節省約13.2%，節約1.3億元，降低工程風險、減少工程投資。

“限界系統是軌道交通重要的基礎性指標，是貫穿整個項目的靈魂之一。”郭勁松說，三限界包括車輛限界、設備限界和建筑限界，是保障地鐵安全運行、限制車輛斷面尺寸、限制沿線設備安裝尺寸及確定建筑結構有效凈空尺寸的參數指標，也直接決定了工程規模和投資。說簡單點就是軌道的建筑斷面、車輛、軌道，三者之間要保持一定的距離，以確保在運行時，不會因為突發情況而影響運行。而這個限界就是它們之間需要保持的最小距離。

“三限界體系的設立比原有的范圍更明確、分類更細、數據更精準。”郭勁松解釋，在一些關鍵節點能縮小十幾厘米，不僅能夠直接節約工程投資，還不會影響周邊建筑，也讓3號線在穿越觀音橋商圈、菜園壩長江大橋等關鍵點成為了可能。

華新街站至觀音橋站地下區間正是使用了三限界技術。在建設開工時，該區域需后穿既有地下建筑物，最小水平距離僅65厘米，工程的精確計量保證了建筑物與軌道交通運營雙安全。

PC梁新技術保障乘坐舒適性

在3號線橫渡嘉陵江從江北區到渝中區這一段，是位于江面上的高架，在進入牛角沱站時幾乎呈90°彎道且有坡度。這一媲美過山車的彎道，卻并不會讓乘客覺得站不穩，這其中的秘密就在于創新設計。

“PC梁是支承和約束車輛行駛的軌道，也是牽引電網的載體，和人們預想中承載梁橫斷面是長方形不同，這段PC梁是一條動態的空間曲線。”郭勁松說，在這個區間轉彎處的PC梁并不是長方形，而是不等邊的梯形，而且PC梁拼接誤差不超過3毫米，且幅度控制在12%以內。這一創新最大可能地保證了乘客的舒適性。

同時，該項目創新了軌道梁橋和地下空間建造成套技術，通過自主研發將PC軌道梁長度由22米增加至26米，提高了PC梁連續空間曲面體的整體性能，降低了工程造價。創新研發軌道梁三維空間結構及橋墩定位系統，攻克了軌道梁超高區段三維拼裝架設重大技術難題，填補了國內空白。

手風琴技術實現軌道大橋同步伸縮

與穿越嘉陵江是單獨修建的軌道不同，3號線通過菜園壩長江大橋跨過長江，不過菜園壩長江大橋主體為鋼結構，會熱脹冷縮，冬天和夏天最大的伸縮量達80厘米，這就意味著依附于橋的軌道也要能伸縮才行。

在軌道設計中要求PC梁拼接誤差不能超過3毫米，而這里伸縮量一下子有80厘米，如何保證它們的“神同步”，考驗著設計團隊。

“我們利用手風琴的原理，研發了手風琴立體式伸縮建造技術，通過小段小節的伸縮，最終達到和菜園壩大橋主橋同步伸縮。”郭勁松說，為此，團隊研發了“手風琴”式的連接器，將其裝在軌道PC梁上，以實現和菜園壩大橋主橋的同步伸縮。同時，為減輕荷載，采用鋼軌的梁設計方案，其內部檢修維護方式填補了國內相關技術空白。