筑起云南交通安全的科技屏障
2016-08-27
我省地质地貌复杂多变，气象、地质灾害频发，给交通运输带来重大损失和安全威胁。我省交通运输安全、绿色、高效发展，迫切需要先进的理论、技术、实验手段作保障。同时，我省位于通往东南亚和南亚的重要陆上通道，战略地位十分重要。要构建比较完善的外接东南亚、南亚，内连西南及东中部腹地的综合交通体系，对陆地交通气象灾害防治提出了新的更高的要求。
排水沥青路面水文模型及实验系统
在行业发展的现实需求下，在科技创新成为发展主流时，云南交通规划设计研究院陆地交通气象灾害防治技术国家工程实验室应运而生，填补了我省交通运输行业无国家工程实验室的空白。它以先进装备、科学管理，立足西南，辐射全国，通过基础理论研究与室内外基地试验研究相结合、室外观测试验与室内模拟分析相结合、防治应用技术开发与实践工程应用相结合，从基础理论、技术装备、工程示范等全方位提高恶劣气象条件对我国陆地交通的影响研究与防治水平，全面提升和拓展交通运输系统防灾减灾综合能力、提升我国交通运输保障能力和水平，从而也为云南陆地交通安全筑起了一道绿色屏障。
从零开始
说起陆地交通气象灾害防治技术国家工程实验室的漫长筹建过程，经历过的人都有诸多感慨。从2011年5月10日，国家发改委、交通运输部组织专家评审组建方案到2012年9月4日，国家发改委正式批复。一个个时间节点，虽然过去几年了，但说起当时的情景，亲历者们仍历历在目。“从申报到批复近2年的时间，对于我们来说是考验也是煎熬，在同期批复的其他12家实验室中，我们是真正从零开始。”
翻开同期获批的名录，有的是科研单位或科研院校，他们都有各类的研究中心和实验室，有专门的科研团队，有成熟的科研机制，有足够的项目资金，云交设计院仅凭多年积累的综合实力以及人才储备，从筹集研究团队开始。
东南大学研究生毕业的张莹莹，可以说是实验室的“老人”。2011年4月进入院实验检测中心，同年9月加入实验室《资金申请报告》的编写。“在实验室申报和建设方面，我们没有任何基础和经验，报告要怎么写完全靠摸索，一切从零开始”。
2012年3月，在北京召开的资金申请报告评审会上，时任省交通运输厅副厅长的郭大进在会上向各位评审专家陈述了云南省在申报实验室方面的区位优势，同时表达了云南省发改委和省交通运输厅对实验室申报工作的重视及在政策和资金上的支持。通过交通部初审后，针对与会专家的意见和建议，2012年的清明节，云交设计院联合了铁科院、部公路院等共建单位的相关专家一起加班到凌晨2点修改《资金申请报告》。
功夫不负有心人。实验室在筚路蓝缕的艰难时刻，一帮人临危受命，为了一个当时还不确定的目标，倾心付出，终于在2012年的秋天，结出了累累硕果。陆地交通气象灾害防治技术国家工程实验室申报成功，不仅是云交设计院的荣誉，也大大提升了我省交通运输的科研水平和能力，为全省交通运输行业立起了一块闪亮的招牌。
实验室里的几位年轻人
“2012年国庆节，是个值得纪念的日子。我们正式有了实验室，正式有了第一批员工。”经过近3年的团队建设，实验室职工数量达到32人，研究生以上学历27人，平均年龄不到32岁。他们大部分是从各大院校挑选的优秀博士、硕士毕业生，也有从院其他部门遴选的业务骨干。实验室从2014年3月1日起，党、政、工、团各部门相继成立，成为一个独立的科研部门。2015年还获得了院先进集体荣誉称号。李亚军作为这个新生部门的首个当家人，对实验室的点滴变化都印象深刻。
王开洋，中科院地球物理研究所岩土专业硕士研究生，2012年进入设计院生产部门工作。“我们一块干吧！”李亚军对于第一个邀约的王开洋就是这么直接。以前是把设计工作做好就行，现在是一心做科研、做创新，工作性质和工作方法上与生产部门有着本质的区别，工作任务重而在待遇上可能还会下降。为了更好地完成实验室建设任务，李亚军从院内、行业内搜罗志同道合的人才。有着注册会计师、高级会计师职称的原院财务人员王翥超也加入到了实验室团队。问到为什么要这么强的人员配置时，李亚军说出了自己的心里话：“科研对财务的要求太高，必须是精兵。每个项目都要进行专项财务审计，若审计通不过，则整个项目通不过。特别是国家科研体制完善后，从项目预算到细化的经费管理，必须是专业的财务流程。”
郭彪，四川人，岩土专业的博士，毕业后在重庆一家设计单位工作。当时到云南出差，感觉设计院实验室的建设非常有前景，于是毫不犹豫地加入进来，成为实验室第二个博士，很快成长为项目负责人。“科研无套路，必须要有新点子、新思路。实验设备有时要自己动手设计、制作，有时做了很多基础工作，可能都是无用功。但当自己的努力得到证明时，又特别有成就感。”个子不高的郭彪话不多，经常在项目现场一呆就是十天半个月，但他热爱自己的选择，在每一次现场调研，每一次课题实验时都是全神贯注地投入。鲁甸地震后，第一时间跟随省厅调研组奔赴灾区，查看边坡和隧道受损情况。第一次身临地震灾区，走着走着边坡垮塌下来的震撼，让郭彪在做评估报告时格外用心，重建勘察设计图、施工图为灾区保通、道路复修提供了有效的依据和建议。2014年6月，郭彪到龙瑞高速建设现场进行边坡监测设备调试。这是院里承担的全省交通行业第一个国家863科技项目，着重关注隧道、边坡、新型防护技术的应用和监测。当时正值雨季，泥巴沾满鞋底，重到走不动路仍在坚持。2015年9月的一个周一，按照院里要求，周一必须要着正装。临时接到任务要到昆嵩路上查看现场，郭彪穿着笔挺的西装到现场后，爬土堆，用手刨土、捏土，根本忘记了自己穿的是什么样的衣服。下来时不慎摔跤，也是满身的红泥巴，弄得同行的人认不出来。“岩土专业，就是要捏泥巴！”郭彪面对自己“灰头土脸”的过往，很看得开。
张莹莹，东南大学岩土专业研究生，参与过实验室《资金申请报告》的编写。作为团队里面唯一女性，经过那段通宵达旦的奋战，她对实验室的感情更复杂，更深厚。“院里面用感情留人，人性化的管理很到位。我第一天来报到，院里老职工带着去租房。这个细节让我很感动。”就这样，人生地不熟的她毫无犹豫地选择与实验室同事一起见证实验室从无到有，慢慢壮大的过程。被分到实验室边坡中心后，张盈盈参与过新平到三江口二级路防灾减灾项目。2012年春节前后，在工地20多天，白天面对三四十米高的边坡，要看路面裂缝、桥梁桩基监测，晚上要写评估报告。这样紧张的日子下来，她觉得自己收获很多，不懂的地方打电话给专家、教授请教，不论是专业知识，还是实际动手能力都有很大提升。而三年前，在昆嵩项目做路面实验配比的那2个多月时间里，因为以前在学校没有做过相关方面的实验，所以对材料的配比，要反复摸索，最终经过4轮实验才把合适的配比做出来。
杨文臣，同济大学交通工程博士，研究方向为用信息化手段干预、引导，从而提升交通安全。他参与的“十二五”国家科技支撑计划《道路交通安全化管控关键技术与集成示范——大雾冰雪条件下行车安全与通行保障技术及设备开发》课题，分析低能见度条件下车辆安全通行需求，研究低能见度条件下以服务区或收费站为起始点的车辆带队通行机制与可靠管理流程，开发保证带队车辆安全的车载信息采集设备，保证车队安全行驶。制定适用于不同道路条件、不同交通流量、不同能见度条件下车辆安全通行管控办法，对行驶速度、安全车距、行驶位置、通行里程、车辆类型、车队容量、灯光使用、路径诱导范围等要素进行规范，提出安全通行管理综合策略。特别是从路政执法人员角度，分析恶劣气象条件下路政养护等巡逻车辆业务特点，集成购置的传感器，开发传感器数据采集、分析与发布的软件系统，进行备件模具加工与设备测试，从而实现管控车辆的车载辅助设备研发，以满足管控车辆安全带队功能，提升路政执法人员对恶劣天气下自身交通安全的关注。
实验室的金宝贝
国家实验室结合省情、院情，建设了气象灾害路基边坡毁坏防治实验中心、气象灾害路面功能性改善实验中心、气象灾害交通安全保障实验中心、气象灾害监测信息处理中心4个分中心，分别从边坡、路面、交通安全和信息处理4个方面着重进行科研创新。为提高科研的效率和水平，实验室既采购国际国内先进设备，又联合厂家研发符合实验要求的相关设备。这些动辄上百万甚至千万的设备成了实验的金宝贝。从采购、调试、安装到每一次应用，都是像呵护着一个刚出生的婴儿一样小心翼翼，倍加爱惜。
2015年6月初，实验室首个大型实验平台“恶劣交通气象条件模拟试验箱”开展了首次科研实验，大获成功。这是国家工程实验室开展的首次大型实验，也是对“恶劣交通气象条件模拟试验箱”这一实验平台的正式检验。一试成名的实验模拟箱对国家工程实验室的建设具有重要意义，再一次验证了实验室达到了预期的功能要求。
聚合改性水泥混凝土路面技术平台
当时历时10余天，实验室部分成员与同济大学组成的研究团队利用试验箱的温、湿度控制系统，覆冰系统，在封闭的试验区内，分别对AC沥青路面材料、OGFC沥青路面材料进行了降温覆冰，并利用摆式摩擦系数测定仪对材料表面进行了摩擦系数大小的测定，最终得出不同路面材料，在不同温、湿度、不同融雪剂浓度下摩擦力的变化数值。为下一步冬季冰雪路面的设计以及运营风险评价提供基础指标，使实验室在提升冰雪路面安全性能的研究方向又迈出了重要的一步。
据介绍，该实验模拟箱规格为4米×4米×2.5米的封闭式空间，能在封闭条件下模拟各种恶劣天气，还可以对雨、雪、冰、雾进行组合和叠加模拟，解决了露天情况下气象条件不可预判，导致实验不可控的弊端。实验室还申请了对雾霾的模拟专利，可以仿真模拟PM2.5爆表后的状况。实验平台成功为同济大学三部委重大专项课题提供2次交通设施研发实验，为北京工业大学提供3次实验。
实验室还有一个镇馆的实验平台——针对恶劣条件下的驾驶模拟仿真平台，它着重于极端天气对交通安全的影响。实验室购买了一辆两厢车进行改装，把道路现场恶劣气象数据观测采集、现场实车试验与室内模拟仿真技术紧密结合，通过应用道路三维仿真、多种恶劣气象条件仿真、道路模拟驾驶等软件技术，集成投影仪、图形工作站、显示屏（幕）等基础硬件装备，搭建“恶劣气象交通安全仿真分析平台”系统。它是我国第一个针对恶劣气象灾害的全三维交通安全仿真分析平台。通过软、硬件集成等技术和方法，实现多种恶劣气象条件与复杂公路几何线形相互叠加效果，以逼真、“沉浸式”仿真驾驶环境，实现各类复杂公路几何线形条件下的模拟驾驶操作，同时输出各种有效的参数。通过对采集到的信息进行处理、分析，为模拟驾驶提供接近真实的数据资料，为交通安全研究提供基础性支撑。
这项研究曾应用在楚南一级公路安全评价上，结合公路三维建模仿真技术以及微观交通仿真技术，评价路侧交通流接入及穿行位置以及路侧交通流组织方式的安全性和合理性，提出包括时间控制和空间控制在内的路侧交通流组织控制方案。同时，对楚南一级公路从平、纵、横线形设计指标，运行速度协调性及一致性，桥涵、隧道、交叉、交通工程设施等多方面进行系统的安全性研究，并对可能存在安全隐患路段、交叉口结合三维仿真模型进行深入研究，最终基于评价结果提出交通安全工程措施建议和交通安全综合处治对策。通过本项目研究成果的应用，有效提升了楚雄连汪坝至南华县城一级公路的运营安全性及其通行效率，有效降低了由路侧接入影响造成的拥堵及事故的发生，提升了公路建设与运营安全性。
排水沥青路面水文模拟机实验系统是路面中心的一个大块头，也是省内第一个排水沥青路面专用实验平台。由于没有现成的成套设备，实验室在部公路院专家的指导、建议下，与有研发能力的生产厂家进行联合研发。经过多轮调试，2016年初终于在实验室外场完成安装。
寒潮监测
成长路上的实验室
在实验室的建设中，云交设计院院并非孤军奋战，而是得到了各级政府部门和各共建单位的鼎力支持。为保障科研工作的高效开展，省交通运输厅将原安楚二级公路三合邑至长田段及羊老哨管理所划归作为实验室外场试验基地。现在，外场基地已成为实验室的优势和特色，吸引了国内外许多专家学者的关注。
此外，实验室还以“开放、流动、联合、竞争”的模式与省内外多家单位密切合作，充分利用共建、合作单位的技术、人才和管理优势，弥补不足，降低成本。2014年底，实验室作为主承担单位，顺利完成了我省交通行业内首个国家“863”项目。
从实验室筹建之初，就秉承“紧随前沿，避免重复”的理念。在管理上，以实验室为试点，率先推行部门经费预算制，为实验室经费的合理、合法使用奠定基础；在设备采购上，进行充分调研，坚决避免重复采购。目前实验室所采购的设备许多都是“国际先进、国内一流、省内唯一”，保证了实验室科研工作始终定位于前沿，避免浪费。在工作开展上，实验室积极与国内外知名专家学者交流合作，吸收最先进的理念和技术，力求通过最新科研成果的工程转化提升陆地交通气象灾害防治水平。
国家工程实验室对于云南省交通行业来说，是一个新生事物，现在还处于蹒跚起步的阶段，实验室的发展壮大任重而道远。完成基础设施建设和设备采购，优质高效的完成好在研项目，加强人才培养和引进工作，建立博士后工作站，为行业培养高层次人才，进一步优化人才配置，打造出一支业务素质过硬、创新能力较强的科研团队，引领行业发展方向，发挥科技创新的辐射作用，全方位提高恶劣气象条件对我国陆地交通影响的研究与防治水平，全面提升和拓展交通运输系统防灾减灾综合能力、提升我国交通运输保障能力和水平，打造国际一流的陆地交通气象灾害防治技术研发基地。
