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以养护科技创新培育交通强国新动能

2021-06-03 14:28:18 来源:中国交通新闻网 作者:崔玉萍

党的第十九届五中全会强调,要坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。“十四五”时期,科技创新已经被提升至前所未有的高度。

中央企业作为国家战略科技力量,是科技创新的国家队和主力军。提升科技创新能力,强化创新主体意识,加大科技研发投入,实现重要领域关键核心技术自主可控,已成为中央企业面向新发展格局的重要使命和担当。

为交通低碳发展作出央企示范

当今世界处于百年未有之大变局,正在形成新一轮科技革命与产业变革。形成可持续发展的原始创新能力,以技术创新培育发展新动能,将成为中央企业新时期科技创新的目标和方向。全球气候变暖问题日益严重,为如期实现碳达峰、碳中和目标,低碳绿色转型成为未来发展方向。

节能降耗不仅是对能源企业的要求,也对交通运输、建筑等行业生产经营和技术创新提出挑战。作为交通基础设施行业央企,要主动服务和支撑国家重大战略,带头履行社会责任,促进生产方式绿色转型,推动绿色低碳技术实现突破,发挥带头示范作用。

改革开放以来,我国高速公路呈强劲发展趋势。《2020年交通运输行业发展统计公报》显示,截至2020年年末我国公路总里程近520万公里,比上年末增加近19万公里。但早期修建的部分公路受设计理念、技术标准、施工工艺等影响,加之近年来交通量剧增,部分城市和公路旧桥,特别是主线桥、跨线桥、匝道桥出现结构承载能力不足、通行能力和服务水平不够、规划未考虑改扩建的需求等问题,“通而不畅”的现象逐渐显现。可以预测,随着我国经济发展和城市化进程不断深入,对早期修建的公路进行改扩建将在交通基础设施养护领域内处于阶段性上升期。

公路改扩建工程往往需要拆除重建大量主线桥、跨线桥和匝道桥。常用的桥梁拆除和建造方法难以适应我国复杂的实施环境和交通现状,难以适应新发展理念和高质量发展要求。如何保障复杂条件下桥梁拆除重建工程达到安全、优质、高效、绿色、低碳、经济要求,是改扩建工程面临的重大技术难题,急需进行技术创新与产业升级。

中交基础设施养护集团有限公司(简称中交养护集团)分别于2017年和2018年牵头实施国家重点研发计划课题“既有城市桥梁上部结构快速更换成套技术及装备”和湖北省技术创新专项重大项目“千吨级梁桥快速更换技术及智能装备”,系统研发了桥梁快速移除与安装系列(200至3000吨级)技术及装备,首制了桥梁快速更换用高精度叁维调控装备、混凝土桥梁快速安装用高同步(3至5毫米)模块车载装备、全自动车载装备、物联云监控调度平台及数字孪生控制平台;首创了超重弯坡连续梁快速移除技术、跨线桥大净高快速提/驮运移除技术、跨线桥群(简支梁桥、连续梁桥、刚构桥、拱桥)快速移除技术、罢梁桥“先墩后梁”快速移除技术、钢—混组合梁整跨快速建造技术及混凝土小箱梁整跨快速建造技术等,并依托技术创新优势,作为主编单位承担了交通运输部公路工程行业标准《公路桥梁拆除工程技术规范》及中国标准化协会团体标准《桥梁快速移除与安装技术规程》的编制工作。

桥梁快速拆除与建造技术及装备,以其安全、快速、绿色、低影响、经济的综合优势,开创了我国城市和高速公路改扩建桥梁快速更换(拆除与建造)新模式。目前成套技术及装备已成功应用于上海、舟山、武汉、广州等地近100跨桥梁快速拆除与建造工程实践,最重的混凝土连续梁3050吨、混凝土简支梁1300吨、钢—混组合梁700吨、混凝土桥墩重250吨,突破了桥梁快速更换装备的通用化、模块化、智能化水平,取得了显着经济社会效益,大大缓解了城市、公路桥梁拆除或更换与整体交通运营目标之间的矛盾。

此外,碳达峰、碳中和目标的提出,对交通基础设施建设、养护、运营的绿色、生态、环保要求愈发凸显,意味着对公路养护技术、施工和材料的要求日益提高。

中交养护集团以统筹资源利用、集约节约资源、降低能源消耗为重点,从规划设计、施工组织及运营维护等多个维度统筹考虑,在工程建设前期融入节约资源、降低能耗的绿色理念;以山西高速公路绿色材料养护基地规划建设为契机,着眼于山西全省公路沥青路面养护市场布局,开展沥青拌和站布局建设的规划研究,推进科学养护、绿色养护、规范化养护。

与此同时,中交养护集团聚焦养护新材料研究。通过在高性能、多功能、节能环保、固废再生利用、预防性养护等多方面探索,形成了具有大温差、易拌和、高性能特点的础搁系列抗车辙材料,具有宽温域、快融化、高渗透特点的搁笔厂系列灌缝胶,以及贬颈笔-厂厂搁高性能超薄罩面技术,础颁叠系列抗裂贴等,部分新材料已应用于四川宜宾骋246遂麻线长宁段以及骋25天津北段,获得好评。

聚焦行业新趋势以“数·智”赋能

数字化成为未来全球经济转型的一个方向。数字化发展具有广泛的赋能效应,通过数字化转型,很多企业获得了更多发展机会。

我国公路网日渐完善、公路运量快速增大,“信息化、智能化、数字化、现代化”理念已融入高速公路建、管、养各阶段。提供高水平“数·智”解决方案,构建智慧养护体系,包括无人检测、无损检测、科学决策、重点路段监控、车路信息交换等,是推动交通基础设施养护行业整体转型升级的关键。数字化转型热潮下,中交养护集团利用自身优势寻求全新增长极,积极运用大数据、云平台等技术,协同产业链上下游、产学研力量,致力于打造全国基础设施养护“一张网”和基础设施运行维护“智网”,推动基础设施养护行业创新链和产业链协同。基于多年的设计、检测、监测、施工经验,结合互联网与物联网技术,中交养护集团开发了结构健康监测、基础设施定巡检、公路资产管理、轨道交通监测等多套信息系统,取得10余项软件着作权。

数字时代,需要多项技术的交互,也需要统一平台的管理。通过将各类数据以建筑信息模型(叠滨惭)、微服务等方式进行数据交互,建立了基于分布式架构、集群式管理的智慧管养平台,提高了养护管理效率,促进公路建养行业的可持续发展。

当前,我国已形成了人便其行、货畅其流、四通八达的交通基础设施网,交通基础设施状态健康与否不仅事关交通通畅,更与人民群众生命和财产安全息息相关。对其结构的监测与检测是基础设施养护的基础,结构监测数据采集实时性、预警性十分重要,也成为未来行业的发展重点。但从行业整体上看,已建立的结构监测系统,受制于传感器精度、系统稳定性、评估方法不足等,提供大量实时监测数据及基于单一数据的频发报警,难以真实有效反馈结构特征。中交养护集团针对桥梁、隧道、边坡等结构,基于可视化分析、异步分析、挖掘分析、预测分析等对海量数据新浪体育平台处理与挖掘,研发了动态的桥梁结构多阶频率识别技术、基于应变比的桥梁损伤识别与评估方法等9大核心技术。

特别是综合运用信号处理技术、桥梁结构影响线理论和数据分析理论提出了一种车辆荷载作用下海量应变监测数据分析方法,有效消除灵敏度系数带来的测量误差影响,能够实现封闭交通下桥梁损伤快速精准识别评估和开放交通状态下桥梁损伤定期在线识别。此算法也在松原天河大桥等结构上进行了实际应用,提高了系统整体预报警的准确性,为结构监测数据分析技术发展和应用提供了新的解决方案。

从对公路的检测现状来看,近年来我国高速公路建设迅猛发展,对公路的检测水平提出了较高要求,需要对公路路面质量进行快速检测,从而获得精确、完整、高效的检测数据。中交养护集团通过引进与自主开发,利用3顿雷达技术对既有道路病害探测、利用落锤式弯沉仪(贵奥顿)对既有道路结构强度与剩余寿命进行评价、利用红外线热成像技术对沥青路面病害检测,开发了基于全息技术的全叁维路面快速检测和评估技术,以道路路面的轻量化、一体化、智能化的检测设备,实现对路面材料服役性能进行评价,从技术手段上解决路面状况信息的快速检测和数据分析,为公路养护和管理“对症下药”提供依据。

作为交通基础设施行业“国家队”,要通过打造科技攻关重地、原创技术策源地、科技人才高地、科技创新“特区”,服务国家战略,加快推进落实国家重大工程、重点突破一批关键基础材料、先进基础工艺、行业基础技术,着力推动基础设施养护行业结构调整和转型升级,做好延链补链强链重点项目,为建设创新型国家和世界科技强国夯实基础、增添动力。

(作者系中交养护集团党委书记、董事长)

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