14年研制新型隧道“體檢設(shè)備”西交大教授獲隧道界奧斯卡
2015-12-19
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隨著交通日益發(fā)達(dá)，地鐵、公路隧道、穿山鐵路隧道等等，這些地下交通在我們的生活中占有越來越大的比重。
不過，這些隧道開始運(yùn)營之后，就像人體一樣，會(huì)產(chǎn)生生老病死等各種問題，隨之出現(xiàn)的落石、漏水、開裂等等，會(huì)對交通和安全產(chǎn)生不可估量的危險(xiǎn)。因此，需要經(jīng)常對這些隧道進(jìn)行“體檢”。但是，目前的體檢方式還依賴于人工，檢測人員操縱笨重的機(jī)器一步步的檢測，有時(shí)候僅僅一公里的隧道，一天都檢測不完。
11月19日，國際隧道與地下空間協(xié)會(huì)在瑞士舉行了一場頒獎(jiǎng)典禮，由西南交通大學(xué)教授昝月穩(wěn)、李志林等申報(bào)的“高效快速檢測隧道襯砌結(jié)構(gòu)狀態(tài)車載探地雷達(dá)新技術(shù)”項(xiàng)目獲得了年度技術(shù)創(chuàng)新大獎(jiǎng)。這也是我國獲得的唯一獎(jiǎng)項(xiàng)。
這種車載探地雷達(dá)系統(tǒng)大大顛覆了現(xiàn)在的隧道檢測技術(shù)，不僅解放了人力，還將檢測成本至少降低了一半。而今年10月，這種檢車方法已經(jīng)在成都鐵路局所屬的達(dá)成鐵路上應(yīng)用了。
對比
老方法：
檢測人員手舉天線
一公里隧道一天都檢測不完
“目前，隧道的運(yùn)行周期是一百年，它會(huì)不斷的老化，會(huì)產(chǎn)生各種問題?！?2月18日上午，在西南交大，昝月穩(wěn)教授介紹起了他的這項(xiàng)研究。
他說，隧道老化很正常，但列車在隧道運(yùn)行的時(shí)候，最害怕的就是隧道掉塊、漏水，掉塊砸到列車，被迫停車，封鎖線路十幾個(gè)小時(shí)的事情都是有的。為了減少這種狀況的發(fā)生，就需要經(jīng)常對隧道進(jìn)行體檢。
而現(xiàn)在平常檢查隧道的方法比較“原始”，主要依靠人工，拿著手電筒在隧道走上一遍，照一下重點(diǎn)方位，靠人判斷是否有狀況發(fā)生。
每隔一段時(shí)間，還會(huì)進(jìn)行全面“體檢”，通常用的是“探地雷達(dá)”，趁著列車行進(jìn)的間歇，把機(jī)器開進(jìn)隧道，由人工壓著是天線緊貼隧道墻壁，探頭通過天線發(fā)射電磁波，檢測人員再通過回波探測出墻下結(jié)構(gòu)，分析墻面狀況。這種人工檢測的方法約莫需要7、8個(gè)工作人員同時(shí)工作，檢測時(shí)速在5公里左右，需要來回五次才能把整個(gè)隧道檢測完畢?！耙?yàn)闄z測必須在列車行進(jìn)間歇進(jìn)行，有時(shí)候一公里的隧道，一天都檢測不完，”昝月穩(wěn)說道。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截止2014年底，中國運(yùn)營的鐵路隧道已達(dá)12095座，總長度約10878km；中國運(yùn)營鐵路隧道病害相當(dāng)普遍，用人工檢測的方式，在短期內(nèi)，實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)鐵路隧道病害普查和定期體檢，幾乎是不可能的。
新改革：
6個(gè)探頭安在列車尾部
時(shí)速80公里跑全程就能檢測完畢
11月19日，國際隧道與地下空間協(xié)會(huì)的評(píng)審會(huì)議上，西南交大博士賈洪果站上講臺(tái)，全程用英文向評(píng)委們詳細(xì)解釋了昝月穩(wěn)的此項(xiàng)研究成果，并順利斬獲年度技術(shù)創(chuàng)新大獎(jiǎng)。
一個(gè)月后，在西南交大九里校區(qū)，昝月穩(wěn)再次詳細(xì)的向記者講解這項(xiàng)成果。同傳統(tǒng)人工檢測使用一個(gè)探頭不同，他研究的“車載探地雷達(dá)設(shè)備”是安裝在一節(jié)列車車廂的尾部，上方和左右兩側(cè)共有6個(gè)探頭同時(shí)探測，與此同時(shí)，它的最高時(shí)速可以高達(dá)175km，只需要兩名工作人員監(jiān)控系統(tǒng)，就可以在正常的列車運(yùn)行條件下完成整條線的檢測。
“以前人工檢測必須緊貼著墻壁，你看這個(gè)，安裝在列車上的探頭，距離墻壁的最遠(yuǎn)距離多達(dá)2.25米?！标迷路€(wěn)指著圖示解釋說，以前的人工探測就像是照相機(jī)，而他的“車載探地雷達(dá)設(shè)備”就像是攝像機(jī)，列車一路行走，探頭就能完成記錄整個(gè)過程中的地質(zhì)狀況。“而為了保證質(zhì)量，目前我們檢測時(shí)候的檢測列車運(yùn)行時(shí)速為80公里。從成都到西安，坐在車上不用動(dòng)，一晚上就可以完成整條線的檢測。”
從間歇式的5公里/時(shí)到目前的80公里/時(shí)，從原來的緊貼墻壁到現(xiàn)在可透過空氣檢測，從原來的單線檢測到現(xiàn)在的6個(gè)探頭同時(shí)檢測，不僅減少了人力，還把檢測費(fèi)用降低到了原有的一半，昝月穩(wěn)的“車載探地雷達(dá)設(shè)備”徹底地改變了國家鐵路網(wǎng)隧道病害不能普查和定期體檢的現(xiàn)狀。
應(yīng)用
2002年開始測試
今年已經(jīng)應(yīng)用在成都線路上
昝月穩(wěn)展示了一章呂河隧道某段拱頂?shù)袈涞睦走_(dá)圖像，記者看到，紅黑黃藍(lán)綠等各色線頭橫在圖片上，本來平穩(wěn)的線條，在某處出現(xiàn)了彎曲和斷裂的現(xiàn)象，“你看，明顯看出，這塊沒有接上，這塊缺少了點(diǎn)東西，這就是說明了有掉塊現(xiàn)象。”昝月穩(wěn)繼續(xù)接受，6個(gè)探頭將收集到的數(shù)據(jù)會(huì)傳遞到列車內(nèi)的計(jì)算機(jī)上，后經(jīng)過他們研發(fā)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析，就可以產(chǎn)生一張張這樣的圖像，團(tuán)隊(duì)技術(shù)人員就可以根據(jù)這樣的圖片，分析隧道各部位的“健康”狀況。
這項(xiàng)技術(shù)是以昝月穩(wěn)為主的科研團(tuán)隊(duì)從2002年開始研制，2012年，西南交通大學(xué)以此項(xiàng)技術(shù)申報(bào)國家發(fā)明專利，2014年4月獲得國家發(fā)明專利權(quán)。該項(xiàng)發(fā)明專利的具體實(shí)施依托原鐵道部《既有線養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)深化研究—鐵路隧道襯砌檢測技術(shù)的研究》專項(xiàng)科研項(xiàng)目。
2013年1月，這項(xiàng)科研項(xiàng)目通過鐵道部科技司課題驗(yàn)收，2015年，這項(xiàng)檢測技術(shù)開始在西安鐵路局所管轄的線路上進(jìn)行全面推廣，并進(jìn)行了所有線路的檢測。今年10月，在成都鐵路局所管轄的達(dá)成線上完成檢測。
“其實(shí)，這項(xiàng)技術(shù)不僅僅可以用在鐵路隧道上的檢測，在地鐵隧道和公路隧道上，也具有廣闊的應(yīng)用前景?！边@不，今年10月，這個(gè)項(xiàng)目還在廣州地鐵上進(jìn)行了檢測，測試效果也非常好。
背后故事
14年潛心研究
曾背著主機(jī)顯示屏土木5公里測試
一個(gè)科研項(xiàng)目的成功，背后當(dāng)然凝聚著研究人員的心血，而這項(xiàng)“車載探地雷達(dá)設(shè)備與技術(shù)”的成功，昝月穩(wěn)整整用了14年的時(shí)間。
2002年，作為單位里的唯一一名博士，他辭掉安穩(wěn)的科長職務(wù)，開始專心研究車載探地雷達(dá)技術(shù)。當(dāng)時(shí)，研究人員少、資金短缺，他就和幾個(gè)科研人員背著顯示器、計(jì)算機(jī)主機(jī)、探頭、天線等一整套的探測雷達(dá)系統(tǒng)，走上10多公里的小路，到大山中間的隧道中去探測?？蒲薪?jīng)費(fèi)短缺，他就自己邊賺錢邊研究?！翱蒲薪?jīng)費(fèi)不夠呀，我們就用已經(jīng)好的技術(shù)去給人家服務(wù)，賺錢，然后再用這筆錢支撐著我們繼續(xù)做這個(gè)研究?！标迷路€(wěn)笑著說，自己稱這種模式為“可持續(xù)發(fā)展模式”。
因?yàn)樾枰@列車走，幾天幾夜吃住在車上的事情都是常有的，夏天綠皮車?yán)餁鉁馗哌_(dá)幾十度，冬天內(nèi)蒙檢測冷到零下28度，昝月穩(wěn)說，那時(shí)候他就知道了手摸到鐵皮要粘起來的感受，新隧道檢測，里面全部是粉塵，他們就用被單把列車的車門、窗戶全部蒙起來。
不過，這些苦還不是最大的挑戰(zhàn)，為讓他們焦心的是出去研究，機(jī)器設(shè)備的耗損，一不小心就會(huì)壞掉，三更半夜到了車站，來不及休息，就到處敲門找人去修，“沒辦法呀，不修好所有數(shù)據(jù)都沒了，這一趟真的是白跑了，那時(shí)候半夜去敲門的狀況還是很多的?！弊钭岅迷路€(wěn)印象深刻的是一次事故，列車到了陜南的一小站，山間容易起霧，設(shè)備都是放在露天的車站，早上五六點(diǎn)發(fā)車，一啟動(dòng)，接收器全部都燒了，沒有辦法，只能白跑一趟，回去在全部重新定做機(jī)器。
“現(xiàn)在想起來，這么長時(shí)間的研究還真的是辛苦，不過這真的是項(xiàng)顛覆性的技術(shù)革新，還是比較欣慰?！标迷路€(wěn)說。華西都市報(bào)客戶端記者張菲菲
作者：張菲菲
（來源：華西都市報(bào)）本文來源：四川在線-華西都市報(bào)
