“技术控”王长进:给高铁铺上最平直的轨道

科技日报 2021-01-18 09:26

在铁路勘测设计领域,提起王长进,大家都说他是“技术控”。

“所谓铁路轨道勘测,就是测量铁路轨道平直与否,我的工作就是让建成后的铁轨平直精度,与图纸尽可能保持一致,把误差降到最小。”王长进说,给高铁铺上最平直的轨道,就是他的目标。

这位中国铁路设计集团有限公司(以下简称中国铁设)首席专家、副总工程师,城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程实验室(以下简称实验室)主任对新技术抱有浓厚兴趣,并能很快将其掌握,学以致用。

记者见到王长进时,他正在为实验室接受国家验收作准备工作。

“实验室成立不到四年,所有课题都密切结合工程实际需要,并融合了云计算、大数据、人工智能、物联网等最新技术,部分成果已投入应用。”王长进说。

1986年,22岁的王长进从西南交通大学毕业后,加入中国铁设。此后34年,他不断为铁路做“体检”,并把最新的技术应用到勘测设计上,逐步成为铁路领域勘测设计方面的顶尖专家。

不久前,王长进被评为2020年度全国劳动模范。

让测量精度从厘米级升至亚毫米级

1987年,王长进刚参加工作不久,当时他勘测铁路时,用的最多的就是,经纬仪、大板尺、平板、手工测绘地形图,现代化工具十分匮乏。

“工具不给力,导致工作效率很低,铁路建设速度自然也快不了。”王长进回忆道,当中国铁设前身铁道第三勘察设计院(以下简称铁三院)首次引进第一代台式电脑时,他是院里最早吃透相关应用的人,成功把设计文件转换成计算机语言,并很快将其应用在勘测设计实践中。此外,他还在院里第一个使用计算机辅助制图,期间发表数篇相关论文,并因此在行业中崭露头角。

1989年,王长进又参加了首批GPS(全球定位系统)技术应用培训,随即加入以GPS技术为主导的铁路航测试验项目,探索出最初的精密工程测量技术,写出了该技术在铁路行业应用的第一篇论文——《GPS在铁路航测外控测量中的应用初探》。

2006年4月,建设中的中国第一条高速铁路——京津城际,遭遇重大技术难关:施工控制的导线测量精度,达不到无砟轨道板铺设和轨道精调的毫米级精度要求。

“要保证列车高速平稳运行,无砟轨道板的定位精度必须控制在毫米级以下。相应地,施工坐标系的投影变形每公里不能大于10毫米。”王长进说,当时我国高铁建设技术还达不到现在的水平,采用的都是传统测量方法,根本无法满足高铁施工标准,必须建立勘测、施工、养修三阶段平面和高程基准都统一的精密测量控制网。

关键之际,王长进团队贮备的京沪高铁前期精密测量技术,首次让中国铁道测量精度从厘米级到亚毫米级跃升,确保了京津城际在2008年建成通车。

如今,一张统一基准的高精度测控网,正支撑着高铁网络向各地不断延伸。

提出“空天地一体化”勘察设计理念

京津城际铁路建成后,王长进团队又参与了京沪高铁、哈大高铁的勘察设计工作,期间他们创建了中国高速铁路精密工程测量技术标准体系。

这个标准体系结合了当时最新的技术,也融入了王长进提出的“空天地一体化”的勘察设计理念。

自2005年开始,中国高铁建设规模和建设速度突飞猛进,令铁路勘察设计压力空前。如何提高勘测效率、缩短外业勘测周期?

“向新技术要答案。”王长进是这样说的,也是这样做的。

进入21世纪,卫星、机载激光雷达、无人机和高分辨率卫星影像制图技术陆续进入王长进的视野,“空天地一体化”勘察设理念在他脑中酝酿。

“天上,高分辨率卫星测图、遥感判释;空中,用飞机(低空为无人机)、机载激光雷达照相;地面,应用移动贯导小车等设备。”王长进说,将这些新技术应用到测绘上,形成一个“空天地一体化”的勘察设计新体系。

“现在我们用北斗卫星完成控制测量,用国产高分辨率卫星进行遥感和测图,用机载激光雷达和无人机进行地形测绘,用地球物探进行地质勘察。”王长进说,从手工描图到计算机辅助成图,从二维设计到三维设计,从单专业单个人设计到跨专业、多学科的协同设计,这些使铁路勘察设计效率比他入行时提高了几十倍。

在效率大幅提升的同时,一系列新发明相继诞生。王长进主持研究的基于高铁结构特征的结构体PS点提取算法、及INSAR(合成孔径雷达地面监测)与高铁沉降监测方法的融合技术,均获得国家发明专利,并已得到推广应用;他组织研究团队完成了铁路各专业协同设计方法,提出三维排水设计和路基设计新方法,研究成果在国内同行业中处于领先水平。

誓把中国铁路BIM打造为国际标准

已于2020年年底全线开通运营的京雄城际,是新时代高速铁路建设的标杆工程,其建设全过程采用BIM(建筑信息模型)技术实现虚拟建造,为全国铁路建设首次。

“从可研、初设阶段开始,设计人员利用卫星影像、航空摄影以及无人机数据,建立模型,为方案可视化比选、大临工程与施工便道的可视化选址等提供三维基础场景。”王长进说。

2013年底,为实现智慧铁路目标,中国国家铁路集团有限公司发文,将BIM确立为铁路信息化的主要技术框架,牵头成立中国铁路BIM联盟,推动铁路BIM研究与应用。

2014年,中国铁设成立了由王长进任经理的BIM研发项目部(以下简称项目部),并确立研发目标:集BIM标准编制、协同设计研究、生产应用“三位一体”,按照“标准先行、平台支撑、试点验证”的技术路线,依托工程项目大力推进BIM研发应用,研发目标——中国铁路BIM标准框架,将涵盖技术标准和实施标准。

“中国铁路BIM,要当国际铁路标准‘领头羊’。”项目部成立的第一天,王长进就给团队设定了这个目标。

通过两年多的艰难探索和攻关,项目部”发布了《铁路工程信息模型分类和编码标准》(IFD)、《铁路工程信息模型数据存储标准》(IFC)两项标准,并斩获2018年获国际基础设施BIM设计特别奖。

“虽然BIM技术在铁路领域应用已取得可喜成果,但仍处于起步阶段。”王长进说,未来团队将努力打造出世界先进的BIM协同设计平台,为数字铁路、智慧铁路发展和铁路“走出去”战略作出贡献。


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