杜彦良在为“大动脉”的健康反复实验。
杜彦良,一个普通人的名字,石家庄铁道学院副院长、教授、博士生导师;同时,这又是一个连续获得国家重大工程奖项的名字。
在举
为“大动脉”配置“健康诊所”
2000年春天,跨世纪中国第一座公铁两用大跨高墩矮塔斜拉桥――芜湖长江特大桥正进行通车前的各项安全检测。桥上,先有火车通过,由每小时5公里、10公里、80公里逐步提速;又有50辆载重汽车穿行。隆隆的马达声、滚滚的车轮声在江面上回响。大桥下面就是杜彦良和他领导的研究所科研人员,正在进行实时监测。从这天起,杜彦良的团队――大型结构健康诊断与控制研究所(简称“大型诊所”)就成为我国现代化大桥的监护者和“医生”。
回想10年前,在大桥建设之初,需要建立长期、实时监测系统。起步不久的大型诊所敢不敢参与众多科研高手的激烈竞标呢?所内的一些人员犹豫不决。所长杜彦良则认为,只有登高才能揽月;只有高科技、大项目,才能展示研究所的科研实力。于是,他们厉兵秣马、反复论证,交出了芜湖长江大桥长期监测、安全评估及报警系统的论证报告,经过4轮公开竞标,赢得了大桥的安全监护权和健康诊断权。
经过长达5年的监测实践,2005年12月,铁道部科技司在芜湖主持召开了该成
果评审和验收会。专家组认为,课题组研究路线正确,监测设备先进,填补了国内空白,总体达到国际先进水平。2007年,该成果获得铁道部国家科技成果一等奖。
创新是科技的生命,创新是科技的价值,创新是科技的法宝。在短短10年的科技服务和科技实践中,大型诊所始终以创新为灵魂、为动力,跟踪世界前沿,配合重大工程,推动科技进步。
这些年来,他们又进行了深层次开掘,相继研制了联通式动态挠度仪、网络数据采集仪、光纤应变传感器、光纤温度传感器、光纤传输监测通讯网络系统,建立了多个不同结构的远程、自动、实时监测系统,解决了长期监测过程中多种信号采集、整合、数据处理及存储、查询等技术难题,特别是攻克了适用于野外恶劣环境条件下监测系统的长期、稳定、可靠性等技术难题。
这些创新性的科研成果,在芜湖长江大桥、秦沈客运专线辽河大桥、郑州黄河铁路大桥、宁夏吴忠黄河大桥等高大工程中得到广泛运用,解决了一系列施工生产中的困扰,保证了交通运输安全,研究所成员们也被用户誉为“安全与效益的使者”。如今,他们坐在办公室或实验室的计算机旁,就可以远程监测桥梁的健康状况,结束了长期以来桥梁安全健康靠人工监护的历史。该项成果于2008年获得国家科技进步奖二等奖。
青藏铁路上的“心电图”
战胜了多年冻土、生态脆弱和高寒缺氧等世界铁路建设“三大难题”的青藏铁路,2006年7月1日全线开通运营以来,其安全状况备受瞩目。国务院青藏铁路领导小组常务副组长、铁道部副部长孙永福坦言:“对于大气升温和列车重复荷载影响青藏铁路冻土工程的问题,我们已经建立了冻土工程长期监测系统,可以及时解决新问题。”
孙永福言之所指,就是大型诊所承担的重大攻关项目――青藏铁路多年冻土路基区工程稳定性长期监测系统。
在格尔木中心的一幅拓扑图大屏幕上,有规律地闪动着一串串字符。杜彦良介绍说,这些数字是通过分布在青藏铁路550公里冻土区沿线近万个无线传感器组成的监测系统自动检测、自动采集、自动传输而获得的;正是这些不起眼的数字,为青藏铁路冻土区的安全运营和养护维修提供了及时、有效、准确的依据。
如果按照传统的人工检测方式,在青藏铁路这样特定的环境中对路桥进行养护维修可不是一件轻松的事。最初,青藏铁路建设有关方面曾设想购置高档越野车,专门安排工程技术人员常年进行巡路检测。这种方法花费巨大、难度不小,青藏铁路冻土地貌的特殊性更对检测技术提出了特殊要求。2003年,杜彦良课题组大胆提出了运用现代传感测试技术进行动态、远程、实时监测的设想。
然而,青藏铁路在前期施工总干线中并没有预留用于此类数据传输的光缆,这就意味着他们不能采用有线光缆,只能改用无线远程传输。这就带来了很多问题:远程监测技术无线传输的数据容量问题、电源问题、测试设备的防盗问题、使用寿命及可靠性问题……杜彦良课题组迎难而上,成功破解一个个技术难题。
说起青藏铁路多年冻土路基稳定性监测系统,杜彦良脸上满是幸福和自豪:“青藏铁路建在冻土层上,铁路的安全性就取决于冻土层是否稳定。深埋在冻土层下数米的传感器自动采集到的冻土温度和路基变形这两组数据,是专家决策的重要依据,它们随时提醒着我们线路维护部门要做什么、该怎么做。”
杜彦良和团队用自己的创新性成果,为青藏铁路冻土区安装了一套全天候24小时“动态心电图监测仪”,大型诊所也因此被同行们形象地称作青藏铁路“安全运营的‘千里眼’”。
“穿山甲”带来的经济效益
2006年1月9日,北京人民大会堂,无数关切的目光聚焦这里。本世纪的第一次全国科技大会隆重开幕。人们感叹着,“又一个科技的春天向我们招手”。
在全国科学技术大会上,以石家庄铁道学院为主持单位的“长大隧道全断面岩石掘进机(TBM)掘进技术研究与应用”,获得国家科学技术进步奖二等奖。
从十年前正式接触全断面岩石掘进机开始,杜彦良的学术生涯及随后的辉煌成就与之密切相关,而这个被简称为TBM的庞然大物所负载的创新故事无疑更引人注目。
两点之间直线最近。可在中国铁路建设上,实现这个最简单的命题却走了近百年。
100多年前,詹天佑在为京张铁路选线时,不得不“拐弯抹角”――火车在青龙桥附近要通过“之”字形路线,笨重地“爬”上八达岭,以缩短穿岭隧道的长度。
新中国成立后的近半个世纪,修建穿越崇山峻岭的铁路、公路,大多选择九转十八弯的盘山路。
一百年后的今天,随着全断面岩石掘进机(TBM)在我国的应用,长大隧道修建能力的增强,铁路也终于可以“直来直去”了。
“TBM就是一只巨大的钢铁穿山甲。”人们感慨,TBM在长大隧道的技术应用是中国隧道建设史上的一次巨大革命,而杜彦良和他的科研团队正是这一革命历程的参与者、见证者,他们的科研之路也是TBM在我国的“掘进”轨迹。
1996年10月,为保证我国最长隧道――秦岭隧道的顺利贯通,我国从德国维尔特公司引进两台直径8.8米的TBM。机器买回来了,如何使这庞然大物安全高速地运转起来?请外国专家来指导,不仅费用高达400万美元,而且我们什么也学不到。面对复杂地质、洋机器和工期压力,杜彦良和他的课题组深感责任重大。
可箭在弦上,不得不发。
在岩石最硬、埋深最大、地质最复杂的秦岭隧道施工中,他带领70余人的科技队伍,在半年多的时间里,完成了36卷、约两千万字的技术资料翻译和整理任务,承担了设备引进、监制、施工、检测、维修等10多个研究课题,提供了从科研到生产的全过程服务,为秦岭隧道的顺利贯通作出了贡献。以他们为主要参加单位完成的“秦岭特长铁路隧道修建技术”,获得了国家科技进步一等奖和国家重大工程奖。而后,他们又相继参与了西安至南京铁路建设关键控制性工程――桃花铺、蘑菇岭长大隧道的修建,以及长达85公里、直径8米的世界最长的辽宁大伙房引水隧洞等多项长大隧道及引水隧洞的修建,创建了开敞式掘进机既能掘进硬岩、又能掘进长距离软弱围岩的施工技术,并取得了8米直径TBM月进尺1111米的世界最好成绩,破解了多起重大事故隐患,保证了TBM完好率,达到了故障诊断率88%、掘进作业利用率超过40%的世界先进水平。
“我们的事业前景广阔,而责任重大。”面对成绩,杜彦良说:“科技之路没有终点,围绕交通运输‘大动脉’的安全与效益,我们将永不止步。”
(本文照片由杜办摄)
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| 2009年5月15日 |
| 第12期总第164期 |
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