曆時14年,研製出隧道新型“體檢設備”
隨著交通日益發達,地鐵、公路隧道(dào)、穿山鐵路(lù)隧道等地下交通在我們的(de)生活中占有越來越大的比重。
不(bú)過,這些隧(suì)道開始運(yùn)營之後,就像人體一樣,會產生生老病死等各(gè)種問題,隨之(zhī)出現的落石、漏水、開裂等等,會對交通和(hé)安全產生不可估量的危險。因此,需要經常對這些隧道進行(háng)“體檢”。但是(shì),目前的體檢方式還依(yī)賴於(yú)人工,檢測人員操縱笨重的機器一步步的檢(jiǎn)測,有時僅僅一公裏的隧道,一天都(dōu)檢(jiǎn)測不完。
11月19日,國際隧道與地(dì)下空間協(xié)會在瑞士舉行(háng)了一場頒獎典禮,由西南交通大學教授昝月穩、李誌林等(děng)申報(bào)的“高效快速檢測隧道襯砌結構狀態車載探地雷達新(xīn)技術”項目獲得了(le)年度技術創新大獎。這也是(shì)我國獲得的唯一(yī)獎項。
這種車載探地雷(léi)達係統大大顛覆了現在的隧道檢測技術,不僅解放了人力,還將檢測成本至少降(jiàng)低了一半。而(ér)今年10月,這種(zhǒng)檢車方法已經在成都鐵路局所屬的達成鐵路上應用了。
對比老方法:檢測人員手舉天線一公裏(lǐ)隧(suì)道一(yī)天都檢測不完
“目前,隧道的運行周期(qī)是一百年,它會不斷地老化,會產生(shēng)各(gè)種問題。”12月18日上午,在西南交大,昝月穩教授介紹起了他的這項研(yán)究。
他說,隧道老化很正常,但列車在隧道運行的時候,最害怕的就是隧道掉塊、漏水,掉塊砸到列車,被迫停車,封鎖(suǒ)線路十幾個(gè)小時的事情都是有的。為了減少這種狀況的發生(shēng),就需要經(jīng)常(cháng)對隧(suì)道進行體檢。
而現在平常檢查隧道(dào)的方法比較“原(yuán)始”,主要(yào)依靠人工,拿著手電筒在隧(suì)道走上一遍,照一下重點方位,靠人判斷是否有狀況發生。
每隔一段時(shí)間,還會進行全麵“體檢”,通常用的是“探地雷達”,趁著列車行進的(de)間歇,把機器開(kāi)進隧道,由人工壓著天線緊貼隧道牆壁(bì),探頭通過天(tiān)線發射(shè)電磁波,檢(jiǎn)測人員再通過回波探測出牆下(xià)結構,分析牆麵狀況。這種(zhǒng)人工檢測的方法約(yuē)莫需要七八個工作人員同時工作,檢測時速在5公裏左(zuǒ)右,需要來回五次才能把整個隧道檢測完畢。“因為檢測必須在列車(chē)行進(jìn)間歇(xiē)進行,有時候一公裏的隧道,一天都檢測不完(wán),”昝月穩說道。
6個探頭安在列車尾(wěi)部成都到西安一晚就能完成檢測
同傳統(tǒng)人工檢測使用一個探頭不同,昝月穩研究的(de)“車載探地雷達設備”是安裝(zhuāng)在一(yī)節列車車廂(xiāng)的尾部,上方和左右兩側共有6個探頭同時探測(cè),與此同時,它的最高(gāo)時速可以高達175km,隻需要兩名(míng)工作人(rén)員監控係統(tǒng),就可以在正(zhèng)常的列車(chē)運行條件下(xià)完成整條線的(de)檢測。
“以前人工檢(jiǎn)測必(bì)須緊貼著牆壁,你看這個,安裝在列車上的探頭,距離牆(qiáng)壁的最遠距離多達2.25米。”昝月穩指著圖示解釋說,以前的人工探測就像是照相(xiàng)機,而他的“車(chē)載探地雷達設備”就像是攝像機(jī),列車一(yī)路行走,探頭就能完(wán)成記錄(lù)整(zhěng)個過程中的地質狀況。“而為了保證質量,目前我們檢測時列車運行時速為80公裏。從成都到西安,坐在車上不用動,一晚上就可以完成整條線的檢測。”
從間歇式的5公裏/時到目前的80公裏/時,從原來的緊貼牆壁到現在可透過空氣檢測,從原來的單線檢測到現在的6個(gè)探頭同時檢測,不僅減少了人(rén)力,還(hái)把檢測費用降低到(dào)了原有的一半,昝月穩的“車(chē)載探地雷達設備”徹底地改變了國家鐵路網(wǎng)隧道病害不能普查和定(dìng)期體檢的(de)現狀。
2002年開始測試今年已應用在成都線路上
這(zhè)項技術是(shì)以昝月穩為主的(de)科研團隊從2002年開始研製,2012年,西南交通大學以(yǐ)此項技術申報國家發明專利,2014年(nián)4月獲得國家發明專利權。
2013年1月,這項科研項目通過鐵道部科技司(sī)課題驗收,2015年,這項檢測技術開始在西安鐵路局所管轄的線路上進行全麵推廣,並進行了所有線路的檢測。今年10月(yuè),在成都鐵路局所管轄的達成線上完(wán)成(chéng)檢(jiǎn)測。
“其(qí)實,這項技術不僅僅可(kě)以用在鐵路隧道上的檢(jiǎn)測(cè),在地鐵隧道和(hé)公路隧道上,也具有廣闊(kuò)的應用前景。”這不,今年10月,這個項目還在廣州地鐵上進行了檢(jiǎn)測,測試效果也非常好。
背後故事:14年潛心研究曾(céng)背著主機顯示屏徒步10公裏去測試
一個科研項目(mù)的(de)成功,背後當然凝聚著研究(jiū)人員的心血(xuè),而這項“車(chē)載探地雷達設備與技術”的成功,昝月穩整整用了14年的時間。
2002年,作為某單位(wèi)裏的(de)唯一一名博士,他辭掉安穩的科長(zhǎng)職務,開始專心研究車載探地雷達技(jì)術。當時,研究人員少、資金短缺,他就和幾個科研人員背(bèi)著顯示(shì)器、計算機主機、探(tàn)頭、天線等一整套的探測雷達係統,走上10多公裏的小路,到大山中(zhōng)的隧道中去探測。科研經費短缺,他就自己邊(biān)賺錢邊研究。
昝月穩說(shuō),因為需要跟著列車(chē)走,幾天幾夜吃住在車上的事情都是常有的。冬天內蒙古冷到零下28℃,那時候(hòu)他就知道(dào)了手摸到鐵皮要粘起來的感受(shòu)。新隧道檢測,裏麵(miàn)全部是粉塵,他們就用被單把列車(chē)的車門、窗戶全(quán)部蒙起來。
不過,這些(xiē)苦還不是最大的挑戰。最讓他們焦心的(de)是,研究過程中機器(qì)設(shè)備的耗損,一不小(xiǎo)心就會壞掉,三更(gèng)半夜到了車站,來(lái)不及休息,就到處敲門找人去修,“沒辦法呀(ya),不修好所有數據都沒了,這一趟真的是(shì)白跑了,那時候半夜(yè)去敲門的狀況還是很多的。”最讓昝月穩(wěn)印象深刻的是(shì)一次事故,列車(chē)到了陝(shǎn)南的一小站,山間容易起霧,設備都是放在露天的車站,早上五六(liù)點發車,一啟動,接收器全部都燒了(le),沒有辦法,隻能白跑一趟,回去再全部重新定做機(jī)器。