2015 年12 月30 日開通的海南西環(huán)高鐵，大量采用新技術(shù)、新材料、新工藝，克服了熱帶海島高溫、高濕、強(qiáng)腐蝕環(huán)境影響，為東南亞乃至全球熱帶海洋氣候建設(shè)運(yùn)營高鐵提供了范本。

    如何防海水倒灌侵蝕？

    西環(huán)高鐵途經(jīng)地區(qū)河道、海灘縱橫交錯(cuò)，工程技術(shù)人員在建設(shè)過程中無疑要面對(duì)海水倒灌侵蝕、水下灌注作業(yè)等技術(shù)問題。

    海南西環(huán)高鐵的珠碧江雙線特大橋、抱套河雙線大橋，斜跨珠碧江和抱套河，所跨河道地段距離北部灣入海口距離近，受海水倒灌影響形成潮汐現(xiàn)象。兩座大橋在建設(shè)過程中，處于氯鹽及硫酸鹽同時(shí)作用的極端嚴(yán)重腐蝕環(huán)境。

    我國高鐵建設(shè)工程技術(shù)人員針對(duì)這種情況，開展了高溫高濕海洋腐蝕環(huán)境橋梁結(jié)構(gòu)提升技術(shù)措施研究，創(chuàng)新了多種防腐技術(shù)舉措，提升了橋梁混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，確保橋梁在使用年限內(nèi)安全服役。在水下嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下，為確保灌注樁水下高標(biāo)號(hào)混凝土順利施工，我國高鐵建設(shè)工程技術(shù)人員從混凝土原材料、混凝土制備、施工工藝等多方面進(jìn)行了加強(qiáng)控制。

    如何防高溫高濕？

    海南地處熱帶海洋地區(qū)，長期處于高溫高濕環(huán)境，給高鐵建設(shè)和檢修提出更高要求。

    例如，為解決海南高溫、高濕、鹽霧重環(huán)境下T 梁人行道使用耐久性問題，鐵路建設(shè)者在博文村雙線大橋（34 公里382 米） 采用了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）人行道支架及步板。在此之前，進(jìn)行了多輪理論研究、材料性能測試、樣品試制及樣品承載試驗(yàn)，為在全國鐵路推廣應(yīng)用積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。

    海南地區(qū)氣溫高而且空氣十分潮濕，對(duì)動(dòng)車檢修是巨大考驗(yàn)。三亞動(dòng)車運(yùn)用所技術(shù)人員，鉆研出“人、機(jī)、料、法、環(huán)”檢修實(shí)施方案，把動(dòng)車組質(zhì)量整治、人員培訓(xùn)、環(huán)境整治等工作細(xì)化優(yōu)化。尤其是針對(duì)設(shè)備的絕緣性能和防潮功能，進(jìn)行重點(diǎn)整治、重點(diǎn)驗(yàn)收，對(duì)任何一個(gè)零件、一顆螺栓都不放過，確保動(dòng)車組運(yùn)行正常。

    如何防風(fēng)、防腐、防鹽霧？

    針對(duì)海南高溫、高濕、鹽霧及臺(tái)風(fēng)多發(fā)的特殊地理環(huán)境，供電接觸網(wǎng)采用防臺(tái)風(fēng)手段。從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上，采用整體式腕臂及剛性吊玄結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)為抗臺(tái)風(fēng)、適合沿海（ 規(guī)定是風(fēng)速25 米/ 秒開始降速）。軌道扣件采用了滲鋅鎳專利技術(shù)防腐處理，減少了維修費(fèi)用、延長了生命周期。

    如何防雷、防震？

    海南全島特別是海口地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)雷暴天氣，全年約三分之一的時(shí)間都要經(jīng)歷。西環(huán)高鐵全線進(jìn)行了加強(qiáng)防雷擊技術(shù)處理（ 海口段防雷最高）。同時(shí)，在沿線設(shè)置了地震報(bào)警系統(tǒng)。對(duì)海口地區(qū)的建筑物、構(gòu)筑物按地震烈度8 度進(jìn)行了設(shè)計(jì)，這個(gè)預(yù)防級(jí)別在我國大陸高鐵中比較罕見。

    延伸閱讀

    高鐵用到哪些高性能材料？

    鐵道車輛（ 車體、轉(zhuǎn)向架、車輛內(nèi)裝及設(shè)備）

    輪- 軌、受電弓滑板、制動(dòng)摩擦、路基等，高速需要大的動(dòng)力，導(dǎo)致更大的振動(dòng)。

    為滿足節(jié)能、安全、環(huán)保、舒適目標(biāo)，對(duì)于高速鐵路用材料的要求：輕質(zhì)高強(qiáng)、隔振減振、高鐵輕量化材料、不銹鋼和鋁合金。

    車體

    與普通鋼相比，不銹鋼減重40%。

    不銹鋼車體不易解決車體氣密性問題，只用于制造時(shí)速200 公里級(jí)的車體。

    由于鋁合金比強(qiáng)度高，特別是大型空心薄壁鋁材軋制技術(shù)的完善，成為高速列車車體最理想的材料。

    鋁合金車體的發(fā)展

    輕量化車體用中空雙表面大型鋁合金擠壓型材中空雙表面大型鋁合金擠壓型材，可大幅度減少焊接工作量，簡化車輛的制造工藝。

    日本新干線選用的鋁合金大體上有：Al-Mg 系合金、Al-Mg-Si 系合金，Al-Zn-Mg 系合金。如系合金。如5083、7003 等牌號(hào)的鋁合金。

    由于車輛輕量化的要求越來越高，于是人們把目光注視到復(fù)合材料上來。

    復(fù)合材料車體的發(fā)展

    意大利ETR500 高速列車的車頭前突部分采用的是芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的FRP，用這種材料模型成型的符合空氣動(dòng)力學(xué)線型要求的車頭，具有優(yōu)異的抗沖擊能力，當(dāng)列車以 300 km/h 速度行駛時(shí)有很好的尺寸穩(wěn)定性。

    法國國營鐵路公司（SNCF） 認(rèn)為對(duì)于未來的TGV 高速列車，考慮到迫切需要進(jìn)一步減輕車體質(zhì)量，采用法國國營鐵路公司（SNCF） 認(rèn)為對(duì)于未來的 TGV高速列車，考慮到迫切需要進(jìn)一步減輕車體質(zhì)量，采用碳和玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧脂包覆發(fā)泡蜂窩材料芯碳和玻璃纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹脂包覆發(fā)泡蜂窩材料芯，制造雙層掛車，并進(jìn)行線路運(yùn)行試驗(yàn)，對(duì)其耐火性、抗沖擊強(qiáng)度等進(jìn)行運(yùn)行測試，結(jié)果表明：

    復(fù)合材料車體的制造工藝是有效的，它比鋁制或鋼制車體的強(qiáng)度大，用碳纖維復(fù)材預(yù)計(jì)可比鋁制車的質(zhì)量減少25%；復(fù)合材料車體在振動(dòng)性能、透聲性能和絕熱性能方面的優(yōu)點(diǎn)，提高了車體的舒適性。

    轉(zhuǎn)向架

    能相對(duì)車體回轉(zhuǎn)的一種裝置，起支承車體、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)的作用，并保證機(jī)車車輛在軌道上安全平穩(wěn)地運(yùn)行。

    轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架是特別重要的高強(qiáng)度部件，關(guān)系到整個(gè)車輛安全性。轉(zhuǎn)向架必須滿足安全、運(yùn)行舒適度以及耐磨損、易檢修等要求。

    多采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金低碳高強(qiáng)度鋼、耐候鋼制造的構(gòu)架。近來研究熱點(diǎn)為高分子復(fù)合材料和鋁合金制造的構(gòu)架。

    德國開發(fā)了世界上第一個(gè)纖復(fù)合材料的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架，并過了靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)、耐久試驗(yàn)、運(yùn)行試驗(yàn)，運(yùn)營了100 多萬km后檢測未現(xiàn)任何損壞、磨損或撕裂。

    車輛內(nèi)裝及設(shè)備

    車輛內(nèi)裝及設(shè)備主要有裝飾板、廁所、盟洗室、座椅及水箱等，應(yīng)以鋁合金和高分子材料為主，如裝飾板采用鋁合金上疊合一層不燃性的纖維增強(qiáng)塑料，廁所、盟洗室、座椅及水箱還要考慮到衛(wèi)生和耐腐蝕性，也以不燃性的為佳。

    輪 輪 - 軌材料

    輪- 軸

    當(dāng)列車的時(shí)速達(dá)到300 公里時(shí)，高速列車車輪的雜質(zhì)含量必須嚴(yán)格控制。在鋼鐵冶煉的時(shí)候，就必須要求車輪鋼當(dāng)列車的時(shí)速達(dá)到300 公里時(shí)，高速列車車輪的雜質(zhì)含量必須嚴(yán)格控制。在鋼鐵冶煉的時(shí)候，就必須要求車輪鋼雜質(zhì)含量極低且分布均勻。由于車輪不過關(guān)，曾經(jīng)導(dǎo)致德國高速列車脫軌，人員傷亡。車軸是空心軸，列車所有的重量都?jí)涸谲囕S上，技術(shù)雖然不是特別尖端，但批量生產(chǎn)的時(shí)候單件產(chǎn)品質(zhì)量控制必須非常嚴(yán)格。

    鋼軌

    就線路而言，高速鐵路區(qū)別于一般鐵路最主要的特點(diǎn)是曲率半徑大、應(yīng)變速率高、軸重輕和牽引力大，鋼軌的磨耗較小，疲勞損傷相對(duì)突出，因此對(duì)鋼軌材料的選擇要求較高。

    對(duì)于鋼軌材料而言，歐洲鐵路一直在合金鋼軌上進(jìn)行研究，如非熱處理的Cr-Mo。合金鋼軌除了有較高的循環(huán)軟化抗力外，也有較好的抵抗短波磨損的能力，是今后鋼軌材料的重點(diǎn)選擇對(duì)象之一。

    此外，還應(yīng)從鋼軌鋼的 強(qiáng)韌化 和純凈化方面進(jìn)行努力，大力發(fā)展全長熱處理鋼軌、稀土鋼軌和降噪降振新鋼軌。

    接觸網(wǎng)導(dǎo)線材料

    高速列車通常采用電力牽引。需要保證接觸網(wǎng)導(dǎo)線與受電弓滑板之間在高速運(yùn)行時(shí)具有良好的受流性能，目前高速鐵路研究開發(fā)了銅合金導(dǎo)線，主要品種有高速列車通常采用電力牽引。需要保證接觸網(wǎng)導(dǎo)線與受電弓滑板之間在高速運(yùn)行時(shí)具有良好的受流性能，目前高速鐵路研究開發(fā)了銅合金導(dǎo)線，主要品種有 銅銀合金導(dǎo)線、銅鎘合金及銅錫合金導(dǎo)線等。

    隨著車速進(jìn)一步提高，導(dǎo)線材料已由單一材料向復(fù)合材料的方向發(fā)展，其中一個(gè)品種是鋼芯銅皮的銅—鋼復(fù)合材料。

    受電弓滑板材料

    受電弓滑板是機(jī)車供電系統(tǒng)中的重要集電元件，高速運(yùn)行的電力機(jī)車上的滑板一旦失效，將嚴(yán)重危及行車安全，因此要求它的使用必須經(jīng)濟(jì)安全，既對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線磨耗小，自身有足夠的使用壽命，又不影響弓網(wǎng)關(guān)系。

    目前，國內(nèi)外研究的浸金屬碳滑板已步入了實(shí)用化的階段，它主要是利用了碳滑板材料的多孔性質(zhì)，將熔融的銅或銅合金等高導(dǎo)電性金屬，在高溫高壓下浸入到碳滑板基體中去，使它既有碳材料的自潤滑和抗電弧性能，又具備金屬材料的集電、強(qiáng)度高、抗彈撞擊力強(qiáng)的特點(diǎn)，成為最理想的滑板材料。

    與此同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)碳纖維一金屬復(fù)合材料滑板的研究，這種滑板在集電、潤滑、抗撞擊性能方面都會(huì)超過現(xiàn)有的的研究，這種滑板在集電、潤滑、抗撞擊性能方面都會(huì)超過現(xiàn)有的金屬滑板、碳滑板、浸金屬碳滑板和粉末冶金滑板金屬滑板、碳滑板、浸金屬碳滑板和粉末冶金滑板， 其應(yīng)用前景十分廣闊。

    無砟軌道系統(tǒng)

    板式無砟軌道是由長鋼軌、扣件系統(tǒng)、軌道板、水泥瀝青砂漿、混凝土底座及凸形擋臺(tái)組成長鋼軌、扣件系統(tǒng)、軌道板、水泥瀝青砂漿、混凝土底座及凸形擋臺(tái)組成 的一種新型軌道結(jié)構(gòu)。

    為了使板式軌道具有一定的彈性，并固定軌道結(jié)構(gòu)的位置，在混凝土底座和軌道板之間，以及凸形擋臺(tái)周圍填充緩沖材料層，同時(shí)消除混凝土構(gòu)件施工誤差。

    作為緩沖充填材料，應(yīng)既有一定的彈性，又有一定的強(qiáng)度，水泥砂漿強(qiáng)度足夠高，但彈性不足，瀝青彈性好，但強(qiáng)度低，受溫度影響大，因此采用了將二者結(jié)合的水泥瀝青砂漿，一般采用水泥、乳化瀝青、砂及各種摻和料混合而成，通稱作為緩沖充填材料，應(yīng)既有一定的彈性，又有一定的強(qiáng)度，水泥砂漿強(qiáng)度足夠高，但彈性不足，瀝青彈性好，但強(qiáng)度低，受溫度影響大，因此采用了將二者結(jié)合的水泥瀝青砂漿，一般采用水泥、乳化瀝青、砂及各種摻和料混合而成，通稱CA 砂漿。

    鐵路軌道扣件分類

    木制枕木扣件、水泥枕木扣件、高速鐵路扣件系統(tǒng)，每公里客運(yùn)專線需要的扣件在6200-6600 套之間， 以1.6 萬公里計(jì)算，高鐵共需要萬公里計(jì)算，高鐵共需要9920-10560 萬套扣件，如果按照現(xiàn)在的萬套扣件，如果按照現(xiàn)在的300 元左右的價(jià)格，市場空間為元左右的價(jià)格，市場空間300 億元左右。

    高速鐵路無砟軌道系統(tǒng)用高分子材料

    高鐵鐵軌所用到的高分子減振、降噪材料多達(dá)十幾種。聚氨酯、碳纖維復(fù)合材料、熱塑性彈性體、聚氯乙烯、硅橡膠、環(huán)氧樹脂、丁基橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙膠等。

    CA 砂漿及專用瀝青乳液

    微粒帶正電荷；貯存穩(wěn)定性好；配制砂漿外加水少，有利于防止砂漿泌水；與水泥、細(xì)骨料附著力好，可有效防止砂漿離析；抗凍性與耐候性好，有效延長了使用壽命。

    凸形擋臺(tái)填充聚氨酯樹脂

    粘度小，易于施工；防沉降效果好，具有較高的承載強(qiáng)度及韌性，抗沖擊性能優(yōu)秀，并擁有良好粘結(jié)強(qiáng)度，優(yōu)異的抗疲勞性、耐熱老化性及耐腐蝕性。

    聚脲彈性體涂層在高鐵中的應(yīng)用由于高鐵采用無碴軌道，要求防護(hù)層不僅具有防水、防滲和抗裂等基本性能，還要能經(jīng)受火車高速行駛帶來的高速、重載、交變沖擊等作用。聚脲涂層無接縫，粘結(jié)力強(qiáng)，真正做到了整體防水，同時(shí)還具有優(yōu)異的耐磨性、抗沖擊、抗開裂、耐紫外光和耐高低溫性能，可滿足高鐵的特殊要求。

    PU 枕木

    PU 枕木是一種玻纖增強(qiáng)的硬質(zhì)PU微孔彈性體，具有比強(qiáng)度大、減震、降噪、耐電氣絕緣、高耐久和環(huán)保等優(yōu)良性能。在日本，塑料枕木的應(yīng)用歷史已超過25 年，且已應(yīng)用於新乾線高速列車的鐵軌上。

    PU 枕木目前已受到PU 和鐵路業(yè)界高度關(guān)注，是全球PU 材料界研究的一個(gè)熱點(diǎn)課題。根據(jù)國家發(fā)展高速鐵路長遠(yuǎn)計(jì)劃，為了適應(yīng)高速列車提速要求，開發(fā)PU 枕木以取代或部分取代混凝土枕木必將是未來發(fā)展趨勢。按國外經(jīng)驗(yàn)1km 高速鐵路需用1800 根左右軌枕計(jì)，則7000km 高速鐵路PU 枕木市場規(guī)模將達(dá)到500 億元，這無疑將給我國新型PU彈性體帶來巨大市場空間。