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交大教授获隧道检测“奥斯卡奖”

建筑结构与桥梁公路隧道监测检测2019-05-24 00:22:24


  昝月稳在颁奖礼上。

  历时14年,研制出隧道新型“体检设备”

  随着交通日益发达,地铁、公路隧道、穿山铁路隧道等地下交通在我们的生活中占有越来越大的比重。

  不过,这些隧道开始运营之后,就像人体一样,会产生生老病死等各种问题,随之出现的落石、漏水、开裂等等,会对交通和安全产生不可估量的危险。因此,需要经常对这些隧道进行“体检”。但是,目前的体检方式还依赖于人工,检测人员操纵笨重的机器一步步的检测,有时仅仅一公里的隧道,一天都检测不完。

  11月19日,国际隧道与地下空间协会在瑞士举行了一场颁奖典礼,由西南交通大学教授昝月稳、李志林等申报的“高效快速检测隧道衬砌结构状态车载探地雷达新技术”项目获得了年度技术创新大奖。这也是我国获得的唯一奖项。

  这种车载探地雷达系统大大颠覆了现在的隧道检测技术,不仅解放了人力,还将检测成本至少降低了一半。而今年10月,这种检车方法已经在成都铁路局所属的达成铁路上应用了。

  对比老方法:检测人员手举天线一公里隧道一天都检测不完

  “目前,隧道的运行周期是一百年,它会不断地老化,会产生各种问题。”12月18日上午,在西南交大,昝月稳教授介绍起了他的这项研究。

  他说,隧道老化很正常,但列车在隧道运行的时候,最害怕的就是隧道掉块、漏水,掉块砸到列车,被迫停车,封锁线路十几个小时的事情都是有的。为了减少这种状况的发生,就需要经常对隧道进行体检。

  而现在平常检查隧道的方法比较“原始”,主要依靠人工,拿着手电筒在隧道走上一遍,照一下重点方位,靠人判断是否有状况发生。

  每隔一段时间,还会进行全面“体检”,通常用的是“探地雷达”,趁着列车行进的间歇,把机器开进隧道,由人工压着天线紧贴隧道墙壁,探头通过天线发射电磁波,检测人员再通过回波探测出墙下结构,分析墙面状况。这种人工检测的方法约莫需要七八个工作人员同时工作,检测时速在5公里左右,需要来回五次才能把整个隧道检测完毕。“因为检测必须在列车行进间歇进行,有时候一公里的隧道,一天都检测不完,”昝月稳说道。

  6个探头安在列车尾部成都到西安一晚就能完成检测

  同传统人工检测使用一个探头不同,昝月稳研究的“车载探地雷达设备”是安装在一节列车车厢的尾部,上方和左右两侧共有6个探头同时探测,与此同时,它的最高时速可以高达175km,只需要两名工作人员监控系统,就可以在正常的列车运行条件下完成整条线的检测。

  “以前人工检测必须紧贴着墙壁,你看这个,安装在列车上的探头,距离墙壁的最远距离多达2.25米。”昝月稳指着图示解释说,以前的人工探测就像是照相机,而他的“车载探地雷达设备”就像是摄像机,列车一路行走,探头就能完成记录整个过程中的地质状况。“而为了保证质量,目前我们检测时列车运行时速为80公里。从成都到西安,坐在车上不用动,一晚上就可以完成整条线的检测。”

  从间歇式的5公里/时到目前的80公里/时,从原来的紧贴墙壁到现在可透过空气检测,从原来的单线检测到现在的6个探头同时检测,不仅减少了人力,还把检测费用降低到了原有的一半,昝月稳的“车载探地雷达设备”彻底地改变了国家铁路网隧道病害不能普查和定期体检的现状。

  2002年开始测试今年已应用在成都线路上

  这项技术是以昝月稳为主的科研团队从2002年开始研制,2012年,西南交通大学以此项技术申报国家发明专利,2014年4月获得国家发明专利权。

  2013年1月,这项科研项目通过铁道部科技司课题验收,2015年,这项检测技术开始在西安铁路局所管辖的线路上进行全面推广,并进行了所有线路的检测。今年10月,在成都铁路局所管辖的达成线上完成检测。

  “其实,这项技术不仅仅可以用在铁路隧道上的检测,在地铁隧道和公路隧道上,也具有广阔的应用前景。”这不,今年10月,这个项目还在广州地铁上进行了检测,测试效果也非常好。

  背后故事:14年潜心研究曾背着主机显示屏徒步10公里去测试

  一个科研项目的成功,背后当然凝聚着研究人员的心血,而这项“车载探地雷达设备与技术”的成功,昝月稳整整用了14年的时间。

  2002年,作为某单位里的唯一一名博士,他辞掉安稳的科长职务,开始专心研究车载探地雷达技术。当时,研究人员少、资金短缺,他就和几个科研人员背着显示器、计算机主机、探头、天线等一整套的探测雷达系统,走上10多公里的小路,到大山中的隧道中去探测。科研经费短缺,他就自己边赚钱边研究。

  昝月稳说,因为需要跟着列车走,几天几夜吃住在车上的事情都是常有的。冬天内蒙古冷到零下28℃,那时候他就知道了手摸到铁皮要粘起来的感受。新隧道检测,里面全部是粉尘,他们就用被单把列车的车门、窗户全部蒙起来。

  不过,这些苦还不是最大的挑战。最让他们焦心的是,研究过程中机器设备的耗损,一不小心就会坏掉,三更半夜到了车站,来不及休息,就到处敲门找人去修,“没办法呀,不修好所有数据都没了,这一趟真的是白跑了,那时候半夜去敲门的状况还是很多的。”最让昝月稳印象深刻的是一次事故,列车到了陕南的一小站,山间容易起雾,设备都是放在露天的车站,早上五六点发车,一启动,接收器全部都烧了,没有办法,只能白跑一趟,回去再全部重新定做机器。


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