黨的第十九屆五中全會強調,要堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位,把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐。“十四五”時期,科技創新已經被提升至前所未有的高度。
中央企業作為國家戰略科技力量,是科技創新的國家隊和主力軍。提升科技創新能力,強化創新主體意識,加大科技研發投入,實現重要領域關鍵核心技術自主可控,已成為中央企業面向新發展格局的重要使命和擔當。
為交通低碳發展作出央企示范
當今世界處于百年未有之大變局,正在形成新一輪科技革命與產業變革。形成可持續發展的原始創新能力,以技術創新培育發展新動能,將成為中央企業新時期科技創新的目標和方向。全球氣候變暖問題日益嚴重,為如期實現碳達峰、碳中和目標,低碳綠色轉型成為未來發展方向。
節能降耗不僅是對能源企業的要求,也對交通運輸、建筑等行業生產經營和技術創新提出挑戰。作為交通基礎設施行業央企,要主動服務和支撐國家重大戰略,帶頭履行社會責任,促進生產方式綠色轉型,推動綠色低碳技術實現突破,發揮帶頭示范作用。
改革開放以來,我國高速公路呈強勁發展趨勢。《2020年交通運輸行業發展統計公報》顯示,截至2020年年末我國公路總里程近520萬公里,比上年末增加近19萬公里。但早期修建的部分公路受設計理念、技術標準、施工工藝等影響,加之近年來交通量劇增,部分城市和公路舊橋,特別是主線橋、跨線橋、匝道橋出現結構承載能力不足、通行能力和服務水平不夠、規劃未考慮改擴建的需求等問題,“通而不暢”的現象逐漸顯現。可以預測,隨著我國經濟發展和城市化進程不斷深入,對早期修建的公路進行改擴建將在交通基礎設施養護領域內處于階段性上升期。
公路改擴建工程往往需要拆除重建大量主線橋、跨線橋和匝道橋。常用的橋梁拆除和建造方法難以適應我國復雜的實施環境和交通現狀,難以適應新發展理念和高質量發展要求。如何保障復雜條件下橋梁拆除重建工程達到安全、優質、高效、綠色、低碳、經濟要求,是改擴建工程面臨的重大技術難題,急需進行技術創新與產業升級。
中交基礎設施養護集團有限公司(簡稱中交養護集團)分別于2017年和2018年牽頭實施國家重點研發計劃課題“既有城市橋梁上部結構快速更換成套技術及裝備”和湖北省技術創新專項重大項目“千噸級梁橋快速更換技術及智能裝備”,系統研發了橋梁快速移除與安裝系列(200至3000噸級)技術及裝備,首制了橋梁快速更換用高精度三維調控裝備、混凝土橋梁快速安裝用高同步(3至5毫米)模塊車載裝備、全自動車載裝備、物聯云監控調度平臺及數字孿生控制平臺;首創了超重彎坡連續梁快速移除技術、跨線橋大凈高快速提/馱運移除技術、跨線橋群(簡支梁橋、連續梁橋、剛構橋、拱橋)快速移除技術、T梁橋“先墩后梁”快速移除技術、鋼—混組合梁整跨快速建造技術及混凝土小箱梁整跨快速建造技術等,并依托技術創新優勢,作為主編單位承擔了交通運輸部公路工程行業標準《公路橋梁拆除工程技術規范》及中國標準化協會團體標準《橋梁快速移除與安裝技術規程》的編制工作。
橋梁快速拆除與建造技術及裝備,以其安全、快速、綠色、低影響、經濟的綜合優勢,開創了我國城市和高速公路改擴建橋梁快速更換(拆除與建造)新模式。目前成套技術及裝備已成功應用于上海、舟山、武漢、廣州等地近100跨橋梁快速拆除與建造工程實踐,最重的混凝土連續梁3050噸、混凝土簡支梁1300噸、鋼—混組合梁700噸、混凝土橋墩重250噸,突破了橋梁快速更換裝備的通用化、模塊化、智能化水平,取得了顯著經濟社會效益,大大緩解了城市、公路橋梁拆除或更換與整體交通運營目標之間的矛盾。
此外,碳達峰、碳中和目標的提出,對交通基礎設施建設、養護、運營的綠色、生態、環保要求愈發凸顯,意味著對公路養護技術、施工和材料的要求日益提高。
中交養護集團以統籌資源利用、集約節約資源、降低能源消耗為重點,從規劃設計、施工組織及運營維護等多個維度統籌考慮,在工程建設前期融入節約資源、降低能耗的綠色理念;以山西高速公路綠色材料養護基地規劃建設為契機,著眼于山西全省公路瀝青路面養護市場布局,開展瀝青拌和站布局建設的規劃研究,推進科學養護、綠色養護、規范化養護。
與此同時,中交養護集團聚焦養護新材料研究。通過在高性能、多功能、節能環保、固廢再生利用、預防性養護等多方面探索,形成了具有大溫差、易拌和、高性能特點的AR系列抗車轍材料,具有寬溫域、快融化、高滲透特點的RPS系列灌縫膠,以及HiP-SSR高性能超薄罩面技術,ACB系列抗裂貼等,部分新材料已應用于四川宜賓G246遂麻線長寧段以及G25天津北段,獲得好評。
聚焦行業新趨勢以“數·智”賦能
數字化成為未來全球經濟轉型的一個方向。數字化發展具有廣泛的賦能效應,通過數字化轉型,很多企業獲得了更多發展機會。
我國公路網日漸完善、公路運量快速增大,“信息化、智能化、數字化、現代化”理念已融入高速公路建、管、養各階段。提供高水平“數·智”解決方案,構建智慧養護體系,包括無人檢測、無損檢測、科學決策、重點路段監控、車路信息交換等,是推動交通基礎設施養護行業整體轉型升級的關鍵。數字化轉型熱潮下,中交養護集團利用自身優勢尋求全新增長極,積極運用大數據、云平臺等技術,協同產業鏈上下游、產學研力量,致力于打造全國基礎設施養護“一張網”和基礎設施運行維護“智網”,推動基礎設施養護行業創新鏈和產業鏈協同。基于多年的設計、檢測、監測、施工經驗,結合互聯網與物聯網技術,中交養護集團開發了結構健康監測、基礎設施定巡檢、公路資產管理、軌道交通監測等多套信息系統,取得10余項軟件著作權。
數字時代,需要多項技術的交互,也需要統一平臺的管理。通過將各類數據以建筑信息模型(BIM)、微服務等方式進行數據交互,建立了基于分布式架構、集群式管理的智慧管養平臺,提高了養護管理效率,促進公路建養行業的可持續發展。
當前,我國已形成了人便其行、貨暢其流、四通八達的交通基礎設施網,交通基礎設施狀態健康與否不僅事關交通通暢,更與人民群眾生命和財產安全息息相關。對其結構的監測與檢測是基礎設施養護的基礎,結構監測數據采集實時性、預警性十分重要,也成為未來行業的發展重點。但從行業整體上看,已建立的結構監測系統,受制于傳感器精度、系統穩定性、評估方法不足等,提供大量實時監測數據及基于單一數據的頻發報警,難以真實有效反饋結構特征。中交養護集團針對橋梁、隧道、邊坡等結構,基于可視化分析、異步分析、挖掘分析、預測分析等對海量數據深度處理與挖掘,研發了動態的橋梁結構多階頻率識別技術、基于應變比的橋梁損傷識別與評估方法等9大核心技術。
特別是綜合運用信號處理技術、橋梁結構影響線理論和數據分析理論提出了一種車輛荷載作用下海量應變監測數據分析方法,有效消除靈敏度系數帶來的測量誤差影響,能夠實現封閉交通下橋梁損傷快速精準識別評估和開放交通狀態下橋梁損傷定期在線識別。此算法也在松原天河大橋等結構上進行了實際應用,提高了系統整體預報警的準確性,為結構監測數據分析技術發展和應用提供了新的解決方案。
從對公路的檢測現狀來看,近年來我國高速公路建設迅猛發展,對公路的檢測水平提出了較高要求,需要對公路路面質量進行快速檢測,從而獲得精確、完整、高效的檢測數據。中交養護集團通過引進與自主開發,利用3D雷達技術對既有道路病害探測、利用落錘式彎沉儀(FWD)對既有道路結構強度與剩余壽命進行評價、利用紅外線熱成像技術對瀝青路面病害檢測,開發了基于全息技術的全三維路面快速檢測和評估技術,以道路路面的輕量化、一體化、智能化的檢測設備,實現對路面材料服役性能進行評價,從技術手段上解決路面狀況信息的快速檢測和數據分析,為公路養護和管理“對癥下藥”提供依據。
作為交通基礎設施行業“國家隊”,要通過打造科技攻關重地、原創技術策源地、科技人才高地、科技創新“特區”,服務國家戰略,加快推進落實國家重大工程、重點突破一批關鍵基礎材料、先進基礎工藝、行業基礎技術,著力推動基礎設施養護行業結構調整和轉型升級,做好延鏈補鏈強鏈重點項目,為建設創新型國家和世界科技強國夯實基礎、增添動力。
(作者系中交養護集團黨委書記、董事長)



