筑起云南交通安全的科技屏障
2016-08-27
我省地質(zhì)地貌復(fù)雜多變，氣象、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，給交通運(yùn)輸帶來重大損失和安全威脅。我省交通運(yùn)輸安全、綠色、高效發(fā)展，迫切需要先進(jìn)的理論、技術(shù)、實(shí)驗(yàn)手段作保障。同時，我省位于通往東南亞和南亞的重要陸上通道，戰(zhàn)略地位十分重要。要構(gòu)建比較完善的外接?xùn)|南亞、南亞，內(nèi)連西南及東中部腹地的綜合交通體系，對陸地交通氣象災(zāi)害防治提出了新的更高的要求。
排水瀝青路面水文模型及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
在行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求下，在科技創(chuàng)新成為發(fā)展主流時，云南交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院陸地交通氣象災(zāi)害防治技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生，填補(bǔ)了我省交通運(yùn)輸行業(yè)無國家工程實(shí)驗(yàn)室的空白。它以先進(jìn)裝備、科學(xué)管理，立足西南，輻射全國，通過基礎(chǔ)理論研究與室內(nèi)外基地試驗(yàn)研究相結(jié)合、室外觀測試驗(yàn)與室內(nèi)模擬分析相結(jié)合、防治應(yīng)用技術(shù)開發(fā)與實(shí)踐工程應(yīng)用相結(jié)合，從基礎(chǔ)理論、技術(shù)裝備、工程示范等全方位提高惡劣氣象條件對我國陸地交通的影響研究與防治水平，全面提升和拓展交通運(yùn)輸系統(tǒng)防災(zāi)減災(zāi)綜合能力、提升我國交通運(yùn)輸保障能力和水平，從而也為云南陸地交通安全筑起了一道綠色屏障。
從零開始
說起陸地交通氣象災(zāi)害防治技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室的漫長籌建過程，經(jīng)歷過的人都有諸多感慨。從2011年5月10日，國家發(fā)改委、交通運(yùn)輸部組織專家評審組建方案到2012年9月4日，國家發(fā)改委正式批復(fù)。一個個時間節(jié)點(diǎn)，雖然過去幾年了，但說起當(dāng)時的情景，親歷者們?nèi)詺v歷在目。“從申報(bào)到批復(fù)近2年的時間，對于我們來說是考驗(yàn)也是煎熬，在同期批復(fù)的其他12家實(shí)驗(yàn)室中，我們是真正從零開始。”
翻開同期獲批的名錄，有的是科研單位或科研院校，他們都有各類的研究中心和實(shí)驗(yàn)室，有專門的科研團(tuán)隊(duì)，有成熟的科研機(jī)制，有足夠的項(xiàng)目資金，云交設(shè)計(jì)院僅憑多年積累的綜合實(shí)力以及人才儲備，從籌集研究團(tuán)隊(duì)開始。
東南大學(xué)研究生畢業(yè)的張瑩瑩，可以說是實(shí)驗(yàn)室的“老人”。2011年4月進(jìn)入院實(shí)驗(yàn)檢測中心，同年9月加入實(shí)驗(yàn)室《資金申請報(bào)告》的編寫。“在實(shí)驗(yàn)室申報(bào)和建設(shè)方面，我們沒有任何基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，報(bào)告要怎么寫完全靠摸索，一切從零開始”。
2012年3月，在北京召開的資金申請報(bào)告評審會上，時任省交通運(yùn)輸廳副廳長的郭大進(jìn)在會上向各位評審專家陳述了云南省在申報(bào)實(shí)驗(yàn)室方面的區(qū)位優(yōu)勢，同時表達(dá)了云南省發(fā)改委和省交通運(yùn)輸廳對實(shí)驗(yàn)室申報(bào)工作的重視及在政策和資金上的支持。通過交通部初審后，針對與會專家的意見和建議，2012年的清明節(jié)，云交設(shè)計(jì)院聯(lián)合了鐵科院、部公路院等共建單位的相關(guān)專家一起加班到凌晨2點(diǎn)修改《資金申請報(bào)告》。
功夫不負(fù)有心人。實(shí)驗(yàn)室在篳路藍(lán)縷的艱難時刻，一幫人臨危受命，為了一個當(dāng)時還不確定的目標(biāo)，傾心付出，終于在2012年的秋天，結(jié)出了累累碩果。陸地交通氣象災(zāi)害防治技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室申報(bào)成功，不僅是云交設(shè)計(jì)院的榮譽(yù)，也大大提升了我省交通運(yùn)輸?shù)目蒲兴胶湍芰Γ瑸槿〗煌ㄟ\(yùn)輸行業(yè)立起了一塊閃亮的招牌。
實(shí)驗(yàn)室里的幾位年輕人
“2012年國慶節(jié)，是個值得紀(jì)念的日子。我們正式有了實(shí)驗(yàn)室，正式有了第一批員工。”經(jīng)過近3年的團(tuán)隊(duì)建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室職工數(shù)量達(dá)到32人，研究生以上學(xué)歷27人，平均年齡不到32歲。他們大部分是從各大院校挑選的優(yōu)秀博士、碩士畢業(yè)生，也有從院其他部門遴選的業(yè)務(wù)骨干。實(shí)驗(yàn)室從2014年3月1日起，黨、政、工、團(tuán)各部門相繼成立，成為一個獨(dú)立的科研部門。2015年還獲得了院先進(jìn)集體榮譽(yù)稱號。李亞軍作為這個新生部門的首個當(dāng)家人，對實(shí)驗(yàn)室的點(diǎn)滴變化都印象深刻。
王開洋，中科院地球物理研究所巖土專業(yè)碩士研究生，2012年進(jìn)入設(shè)計(jì)院生產(chǎn)部門工作。“我們一塊干吧！”李亞軍對于第一個邀約的王開洋就是這么直接。以前是把設(shè)計(jì)工作做好就行，現(xiàn)在是一心做科研、做創(chuàng)新，工作性質(zhì)和工作方法上與生產(chǎn)部門有著本質(zhì)的區(qū)別，工作任務(wù)重而在待遇上可能還會下降。為了更好地完成實(shí)驗(yàn)室建設(shè)任務(wù)，李亞軍從院內(nèi)、行業(yè)內(nèi)搜羅志同道合的人才。有著注冊會計(jì)師、高級會計(jì)師職稱的原院財(cái)務(wù)人員王翥超也加入到了實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)。問到為什么要這么強(qiáng)的人員配置時，李亞軍說出了自己的心里話：“科研對財(cái)務(wù)的要求太高，必須是精兵。每個項(xiàng)目都要進(jìn)行專項(xiàng)財(cái)務(wù)審計(jì)，若審計(jì)通不過，則整個項(xiàng)目通不過。特別是國家科研體制完善后，從項(xiàng)目預(yù)算到細(xì)化的經(jīng)費(fèi)管理，必須是專業(yè)的財(cái)務(wù)流程。”
郭彪，四川人，巖土專業(yè)的博士，畢業(yè)后在重慶一家設(shè)計(jì)單位工作。當(dāng)時到云南出差，感覺設(shè)計(jì)院實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)非常有前景，于是毫不猶豫地加入進(jìn)來，成為實(shí)驗(yàn)室第二個博士，很快成長為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。“科研無套路，必須要有新點(diǎn)子、新思路。實(shí)驗(yàn)設(shè)備有時要自己動手設(shè)計(jì)、制作，有時做了很多基礎(chǔ)工作，可能都是無用功。但當(dāng)自己的努力得到證明時，又特別有成就感。”個子不高的郭彪話不多，經(jīng)常在項(xiàng)目現(xiàn)場一呆就是十天半個月，但他熱愛自己的選擇，在每一次現(xiàn)場調(diào)研，每一次課題實(shí)驗(yàn)時都是全神貫注地投入。魯?shù)榈卣鸷?，第一時間跟隨省廳調(diào)研組奔赴災(zāi)區(qū)，查看邊坡和隧道受損情況。第一次身臨地震災(zāi)區(qū)，走著走著邊坡垮塌下來的震撼，讓郭彪在做評估報(bào)告時格外用心，重建勘察設(shè)計(jì)圖、施工圖為災(zāi)區(qū)保通、道路復(fù)修提供了有效的依據(jù)和建議。2014年6月，郭彪到龍瑞高速建設(shè)現(xiàn)場進(jìn)行邊坡監(jiān)測設(shè)備調(diào)試。這是院里承擔(dān)的全省交通行業(yè)第一個國家863科技項(xiàng)目，著重關(guān)注隧道、邊坡、新型防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用和監(jiān)測。當(dāng)時正值雨季，泥巴沾滿鞋底，重到走不動路仍在堅(jiān)持。2015年9月的一個周一，按照院里要求，周一必須要著正裝。臨時接到任務(wù)要到昆嵩路上查看現(xiàn)場，郭彪穿著筆挺的西裝到現(xiàn)場后，爬土堆，用手刨土、捏土，根本忘記了自己穿的是什么樣的衣服。下來時不慎摔跤，也是滿身的紅泥巴，弄得同行的人認(rèn)不出來。“巖土專業(yè)，就是要捏泥巴！”郭彪面對自己“灰頭土臉”的過往，很看得開。
張瑩瑩，東南大學(xué)巖土專業(yè)研究生，參與過實(shí)驗(yàn)室《資金申請報(bào)告》的編寫。作為團(tuán)隊(duì)里面唯一女性，經(jīng)過那段通宵達(dá)旦的奮戰(zhàn)，她對實(shí)驗(yàn)室的感情更復(fù)雜，更深厚。“院里面用感情留人，人性化的管理很到位。我第一天來報(bào)到，院里老職工帶著去租房。這個細(xì)節(jié)讓我很感動。”就這樣，人生地不熟的她毫無猶豫地選擇與實(shí)驗(yàn)室同事一起見證實(shí)驗(yàn)室從無到有，慢慢壯大的過程。被分到實(shí)驗(yàn)室邊坡中心后，張盈盈參與過新平到三江口二級路防災(zāi)減災(zāi)項(xiàng)目。2012年春節(jié)前后，在工地20多天，白天面對三四十米高的邊坡，要看路面裂縫、橋梁樁基監(jiān)測，晚上要寫評估報(bào)告。這樣緊張的日子下來，她覺得自己收獲很多，不懂的地方打電話給專家、教授請教，不論是專業(yè)知識，還是實(shí)際動手能力都有很大提升。而三年前，在昆嵩項(xiàng)目做路面實(shí)驗(yàn)配比的那2個多月時間里，因?yàn)橐郧霸趯W(xué)校沒有做過相關(guān)方面的實(shí)驗(yàn)，所以對材料的配比，要反復(fù)摸索，最終經(jīng)過4輪實(shí)驗(yàn)才把合適的配比做出來。
楊文臣，同濟(jì)大學(xué)交通工程博士，研究方向?yàn)橛眯畔⒒侄胃深A(yù)、引導(dǎo)，從而提升交通安全。他參與的“十二五”國家科技支撐計(jì)劃《道路交通安全化管控關(guān)鍵技術(shù)與集成示范——大霧冰雪條件下行車安全與通行保障技術(shù)及設(shè)備開發(fā)》課題，分析低能見度條件下車輛安全通行需求，研究低能見度條件下以服務(wù)區(qū)或收費(fèi)站為起始點(diǎn)的車輛帶隊(duì)通行機(jī)制與可靠管理流程，開發(fā)保證帶隊(duì)車輛安全的車載信息采集設(shè)備，保證車隊(duì)安全行駛。制定適用于不同道路條件、不同交通流量、不同能見度條件下車輛安全通行管控辦法，對行駛速度、安全車距、行駛位置、通行里程、車輛類型、車隊(duì)容量、燈光使用、路徑誘導(dǎo)范圍等要素進(jìn)行規(guī)范，提出安全通行管理綜合策略。特別是從路政執(zhí)法人員角度，分析惡劣氣象條件下路政養(yǎng)護(hù)等巡邏車輛業(yè)務(wù)特點(diǎn)，集成購置的傳感器，開發(fā)傳感器數(shù)據(jù)采集、分析與發(fā)布的軟件系統(tǒng)，進(jìn)行備件模具加工與設(shè)備測試，從而實(shí)現(xiàn)管控車輛的車載輔助設(shè)備研發(fā)，以滿足管控車輛安全帶隊(duì)功能，提升路政執(zhí)法人員對惡劣天氣下自身交通安全的關(guān)注。
實(shí)驗(yàn)室的金寶貝
國家實(shí)驗(yàn)室結(jié)合省情、院情，建設(shè)了氣象災(zāi)害路基邊坡毀壞防治實(shí)驗(yàn)中心、氣象災(zāi)害路面功能性改善實(shí)驗(yàn)中心、氣象災(zāi)害交通安全保障實(shí)驗(yàn)中心、氣象災(zāi)害監(jiān)測信息處理中心4個分中心，分別從邊坡、路面、交通安全和信息處理4個方面著重進(jìn)行科研創(chuàng)新。為提高科研的效率和水平，實(shí)驗(yàn)室既采購國際國內(nèi)先進(jìn)設(shè)備，又聯(lián)合廠家研發(fā)符合實(shí)驗(yàn)要求的相關(guān)設(shè)備。這些動輒上百萬甚至千萬的設(shè)備成了實(shí)驗(yàn)的金寶貝。從采購、調(diào)試、安裝到每一次應(yīng)用，都是像呵護(hù)著一個剛出生的嬰兒一樣小心翼翼，倍加愛惜。
2015年6月初，實(shí)驗(yàn)室首個大型實(shí)驗(yàn)平臺“惡劣交通氣象條件模擬試驗(yàn)箱”開展了首次科研實(shí)驗(yàn)，大獲成功。這是國家工程實(shí)驗(yàn)室開展的首次大型實(shí)驗(yàn)，也是對“惡劣交通氣象條件模擬試驗(yàn)箱”這一實(shí)驗(yàn)平臺的正式檢驗(yàn)。一試成名的實(shí)驗(yàn)?zāi)M箱對國家工程實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)具有重要意義，再一次驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室達(dá)到了預(yù)期的功能要求。
聚合改性水泥混凝土路面技術(shù)平臺
當(dāng)時歷時10余天，實(shí)驗(yàn)室部分成員與同濟(jì)大學(xué)組成的研究團(tuán)隊(duì)利用試驗(yàn)箱的溫、濕度控制系統(tǒng)，覆冰系統(tǒng)，在封閉的試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，分別對AC瀝青路面材料、OGFC瀝青路面材料進(jìn)行了降溫覆冰，并利用擺式摩擦系數(shù)測定儀對材料表面進(jìn)行了摩擦系數(shù)大小的測定，最終得出不同路面材料，在不同溫、濕度、不同融雪劑濃度下摩擦力的變化數(shù)值。為下一步冬季冰雪路面的設(shè)計(jì)以及運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)評價提供基礎(chǔ)指標(biāo)，使實(shí)驗(yàn)室在提升冰雪路面安全性能的研究方向又邁出了重要的一步。
據(jù)介紹，該實(shí)驗(yàn)?zāi)M箱規(guī)格為4米×4米×2.5米的封閉式空間，能在封閉條件下模擬各種惡劣天氣，還可以對雨、雪、冰、霧進(jìn)行組合和疊加模擬，解決了露天情況下氣象條件不可預(yù)判，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不可控的弊端。實(shí)驗(yàn)室還申請了對霧霾的模擬專利，可以仿真模擬PM2.5爆表后的狀況。實(shí)驗(yàn)平臺成功為同濟(jì)大學(xué)三部委重大專項(xiàng)課題提供2次交通設(shè)施研發(fā)實(shí)驗(yàn)，為北京工業(yè)大學(xué)提供3次實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)室還有一個鎮(zhèn)館的實(shí)驗(yàn)平臺——針對惡劣條件下的駕駛模擬仿真平臺，它著重于極端天氣對交通安全的影響。實(shí)驗(yàn)室購買了一輛兩廂車進(jìn)行改裝，把道路現(xiàn)場惡劣氣象數(shù)據(jù)觀測采集、現(xiàn)場實(shí)車試驗(yàn)與室內(nèi)模擬仿真技術(shù)緊密結(jié)合，通過應(yīng)用道路三維仿真、多種惡劣氣象條件仿真、道路模擬駕駛等軟件技術(shù)，集成投影儀、圖形工作站、顯示屏（幕）等基礎(chǔ)硬件裝備，搭建“惡劣氣象交通安全仿真分析平臺”系統(tǒng)。它是我國第一個針對惡劣氣象災(zāi)害的全三維交通安全仿真分析平臺。通過軟、硬件集成等技術(shù)和方法，實(shí)現(xiàn)多種惡劣氣象條件與復(fù)雜公路幾何線形相互疊加效果，以逼真、“沉浸式”仿真駕駛環(huán)境，實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜公路幾何線形條件下的模擬駕駛操作，同時輸出各種有效的參數(shù)。通過對采集到的信息進(jìn)行處理、分析，為模擬駕駛提供接近真實(shí)的數(shù)據(jù)資料，為交通安全研究提供基礎(chǔ)性支撐。
這項(xiàng)研究曾應(yīng)用在楚南一級公路安全評價上，結(jié)合公路三維建模仿真技術(shù)以及微觀交通仿真技術(shù)，評價路側(cè)交通流接入及穿行位置以及路側(cè)交通流組織方式的安全性和合理性，提出包括時間控制和空間控制在內(nèi)的路側(cè)交通流組織控制方案。同時，對楚南一級公路從平、縱、橫線形設(shè)計(jì)指標(biāo)，運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性及一致性，橋涵、隧道、交叉、交通工程設(shè)施等多方面進(jìn)行系統(tǒng)的安全性研究，并對可能存在安全隱患路段、交叉口結(jié)合三維仿真模型進(jìn)行深入研究，最終基于評價結(jié)果提出交通安全工程措施建議和交通安全綜合處治對策。通過本項(xiàng)目研究成果的應(yīng)用，有效提升了楚雄連汪壩至南華縣城一級公路的運(yùn)營安全性及其通行效率，有效降低了由路側(cè)接入影響造成的擁堵及事故的發(fā)生，提升了公路建設(shè)與運(yùn)營安全性。
排水瀝青路面水文模擬機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是路面中心的一個大塊頭，也是省內(nèi)第一個排水瀝青路面專用實(shí)驗(yàn)平臺。由于沒有現(xiàn)成的成套設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室在部公路院專家的指導(dǎo)、建議下，與有研發(fā)能力的生產(chǎn)廠家進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)。經(jīng)過多輪調(diào)試，2016年初終于在實(shí)驗(yàn)室外場完成安裝。
寒潮監(jiān)測
成長路上的實(shí)驗(yàn)室
在實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，云交設(shè)計(jì)院院并非孤軍奮戰(zhàn)，而是得到了各級政府部門和各共建單位的鼎力支持。為保障科研工作的高效開展，省交通運(yùn)輸廳將原安楚二級公路三合邑至長田段及羊老哨管理所劃歸作為實(shí)驗(yàn)室外場試驗(yàn)基地?，F(xiàn)在，外場基地已成為實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢和特色，吸引了國內(nèi)外許多專家學(xué)者的關(guān)注。
此外，實(shí)驗(yàn)室還以“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的模式與省內(nèi)外多家單位密切合作，充分利用共建、合作單位的技術(shù)、人才和管理優(yōu)勢，彌補(bǔ)不足，降低成本。2014年底，實(shí)驗(yàn)室作為主承擔(dān)單位，順利完成了我省交通行業(yè)內(nèi)首個國家“863”項(xiàng)目。
從實(shí)驗(yàn)室籌建之初，就秉承“緊隨前沿，避免重復(fù)”的理念。在管理上，以實(shí)驗(yàn)室為試點(diǎn)，率先推行部門經(jīng)費(fèi)預(yù)算制，為實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的合理、合法使用奠定基礎(chǔ)；在設(shè)備采購上，進(jìn)行充分調(diào)研，堅(jiān)決避免重復(fù)采購。目前實(shí)驗(yàn)室所采購的設(shè)備許多都是“國際先進(jìn)、國內(nèi)一流、省內(nèi)唯一”，保證了實(shí)驗(yàn)室科研工作始終定位于前沿，避免浪費(fèi)。在工作開展上，實(shí)驗(yàn)室積極與國內(nèi)外知名專家學(xué)者交流合作，吸收最先進(jìn)的理念和技術(shù)，力求通過最新科研成果的工程轉(zhuǎn)化提升陸地交通氣象災(zāi)害防治水平。
國家工程實(shí)驗(yàn)室對于云南省交通行業(yè)來說，是一個新生事物，現(xiàn)在還處于蹣跚起步的階段，實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展壯大任重而道遠(yuǎn)。完成基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和設(shè)備采購，優(yōu)質(zhì)高效的完成好在研項(xiàng)目，加強(qiáng)人才培養(yǎng)和引進(jìn)工作，建立博士后工作站，為行業(yè)培養(yǎng)高層次人才，進(jìn)一步優(yōu)化人才配置，打造出一支業(yè)務(wù)素質(zhì)過硬、創(chuàng)新能力較強(qiáng)的科研團(tuán)隊(duì)，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展方向，發(fā)揮科技創(chuàng)新的輻射作用，全方位提高惡劣氣象條件對我國陸地交通影響的研究與防治水平，全面提升和拓展交通運(yùn)輸系統(tǒng)防災(zāi)減災(zāi)綜合能力、提升我國交通運(yùn)輸保障能力和水平，打造國際一流的陸地交通氣象災(zāi)害防治技術(shù)研發(fā)基地。
