長期致力于大型工程結(jié)構(gòu)（設(shè)備）安全保障技術(shù)研究，在大型工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與可靠性評價(jià)、智能材料與結(jié)構(gòu)、TBM施工技術(shù)與故障診斷和教育教學(xué)研究等方面取得重要成果。獲得省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)15項(xiàng)[2] ，其中獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；獲得省部級教學(xué)成果獎(jiǎng)6項(xiàng)，其中國家教學(xué)成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；獲國家發(fā)明專利4項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文160余篇，其中被SCI、EI等收錄70余篇。被評為鐵道部、河北省具有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，河北省優(yōu)秀省管專家，國家級教學(xué)名師和國家杰出專業(yè)技術(shù)人才。鐵道部火車頭獎(jiǎng)?wù)芦@得者，享受國家政府特殊津貼，社會(huì)兼職有國家教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員、國際結(jié)構(gòu)控制與健康診斷學(xué)會(huì)中國分會(huì)常務(wù)理事、鐵道部鐵道工程與運(yùn)輸委員會(huì)副主任委員、中國工程機(jī)械維修學(xué)會(huì)副理事長、河北省高等教育學(xué)會(huì)常務(wù)理事。
讓科技開出安全效益之花
——訪石家莊鐵道學(xué)院副院長杜彥良
杜彥良，一個(gè)普通人的名字，石家莊鐵道學(xué)院副院長、教授、博士生導(dǎo)師；同時(shí)，這又是一個(gè)連續(xù)獲得國家重大工程獎(jiǎng)項(xiàng)的名字。
在舉世矚目的青藏鐵路建設(shè)中，他主持的“青藏鐵路多年凍土穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)”，作為青藏鐵路工程重要的研究成果，獲得2008年度國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。在這之前，他還獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，省部級獎(jiǎng)12項(xiàng)，去年，又摘取了“國家名師獎(jiǎng)”的桂冠。杜彥良深有體會(huì)地說：“交通運(yùn)輸領(lǐng)域一直面臨兩大難題，一是安全，二是效益。作為以土木、交通、機(jī)械專業(yè)為主體的高等院校，讓科技開出安全與效益之花是我們的責(zé)任。”
為“大動(dòng)脈”配置“健康診所”
2000年春天，跨世紀(jì)中國第一座公鐵兩用大跨高墩矮塔斜拉橋——蕪湖長江特大橋正進(jìn)行通車前的各項(xiàng)安全檢測。橋上，先有火車通過，由每小時(shí)5公里、10公里、80公里逐步提速；又有50輛載重汽車穿行。隆隆的馬達(dá)聲、滾滾的車輪聲在江面上回響。大橋下面就是杜彥良和他領(lǐng)導(dǎo)的研究所科研人員，正在進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。從這天起，杜彥良的團(tuán)隊(duì)——大型結(jié)構(gòu)健康診斷與控制研究所（簡稱“大型診所”）就成為我國現(xiàn)代化大橋的監(jiān)護(hù)者和“醫(yī)生”。
回想10年前，在大橋建設(shè)之初，需要建立長期、實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)。起步不久的大型診所敢不敢參與眾多科研高手的激烈競標(biāo)呢？所內(nèi)的一些人員猶豫不決。所長杜彥良則認(rèn)為，只有登高才能攬?jiān)?；只有高科技、大?xiàng)目，才能展示研究所的科研實(shí)力。于是，他們厲兵秣馬、反復(fù)論證，交出了蕪湖長江大橋長期監(jiān)測、安全評估及報(bào)警系統(tǒng)的論證報(bào)告，經(jīng)過4輪公開競標(biāo)，贏得了大橋的安全監(jiān)護(hù)權(quán)和健康診斷權(quán)。
經(jīng)過長達(dá)5年的監(jiān)測實(shí)踐，2005年12月，鐵道部科技司在蕪湖主持召開了該成
果評審和驗(yàn)收會(huì)。專家組認(rèn)為，課題組研究路線正確，監(jiān)測設(shè)備先進(jìn)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，總體達(dá)到國際先進(jìn)水平。2007年，該成果獲得鐵道部國家科技成果一等獎(jiǎng)。
創(chuàng)新是科技的生命，創(chuàng)新是科技的價(jià)值，創(chuàng)新是科技的法寶。在短短10年的科技服務(wù)和科技實(shí)踐中，大型診所始終以創(chuàng)新為靈魂、為動(dòng)力，跟蹤世界前沿，配合重大工程，推動(dòng)科技進(jìn)步。
這些年來，他們又進(jìn)行了深層次開掘，相繼研制了聯(lián)通式動(dòng)態(tài)撓度儀、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集儀、光纖應(yīng)變傳感器、光纖溫度傳感器、光纖傳輸監(jiān)測通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立了多個(gè)不同結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程、自動(dòng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，解決了長期監(jiān)測過程中多種信號(hào)采集、整合、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)、查詢等技術(shù)難題，特別是攻克了適用于野外惡劣環(huán)境條件下監(jiān)測系統(tǒng)的長期、穩(wěn)定、可靠性等技術(shù)難題。
這些創(chuàng)新性的科研成果，在蕪湖長江大橋、秦沈客運(yùn)專線遼河大橋、鄭州黃河鐵路大橋、寧夏吳忠黃河大橋等高大工程中得到廣泛運(yùn)用，解決了一系列施工生產(chǎn)中的困擾，保證了交通運(yùn)輸安全，研究所成員們也被用戶譽(yù)為“安全與效益的使者”。如今，他們坐在辦公室或?qū)嶒?yàn)室的計(jì)算機(jī)旁，就可以遠(yuǎn)程監(jiān)測橋梁的健康狀況，結(jié)束了長期以來橋梁安全健康靠人工監(jiān)護(hù)的歷史。該項(xiàng)成果于2008年獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
青藏鐵路上的“心電圖”
戰(zhàn)勝了多年凍土、生態(tài)脆弱和高寒缺氧等世界鐵路建設(shè)“三大難題”的青藏鐵路，2006年7月1日全線開通運(yùn)營以來，其安全狀況備受矚目。國務(wù)院青藏鐵路領(lǐng)導(dǎo)小組常務(wù)副組長、鐵道部副部長孫永福坦言：“對于大氣升溫和列車重復(fù)荷載影響青藏鐵路凍土工程的問題，我們已經(jīng)建立了凍土工程長期監(jiān)測系統(tǒng)，可以及時(shí)解決新問題。”
孫永福言之所指，就是大型診所承擔(dān)的重大攻關(guān)項(xiàng)目——青藏鐵路多年凍土路基區(qū)工程穩(wěn)定性長期監(jiān)測系統(tǒng)。
在格爾木中心的一幅拓?fù)鋱D大屏幕上，有規(guī)律地閃動(dòng)著一串串字符。杜彥良介紹說，這些數(shù)字是通過分布在青藏鐵路550公里凍土區(qū)沿線近萬個(gè)無線傳感器組成的監(jiān)測系統(tǒng)自動(dòng)檢測、自動(dòng)采集、自動(dòng)傳輸而獲得的；正是這些不起眼的數(shù)字，為青藏鐵路凍土區(qū)的安全運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)維修提供了及時(shí)、有效、準(zhǔn)確的依據(jù)。
如果按照傳統(tǒng)的人工檢測方式，在青藏鐵路這樣特定的環(huán)境中對路橋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修可不是一件輕松的事。最初，青藏鐵路建設(shè)有關(guān)方面曾設(shè)想購置高檔越野車，專門安排工程技術(shù)人員常年進(jìn)行巡路檢測。這種方法花費(fèi)巨大、難度不小，青藏鐵路凍土地貌的特殊性更對檢測技術(shù)提出了特殊要求。2003年，杜彥良課題組大膽提出了運(yùn)用現(xiàn)代傳感測試技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)、遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)測的設(shè)想。
然而，青藏鐵路在前期施工總干線中并沒有預(yù)留用于此類數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫|，這就意味著他們不能采用有線光纜，只能改用無線遠(yuǎn)程傳輸。這就帶來了很多問題：遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量問題、電源問題、測試設(shè)備的防盜問題、使用壽命及可靠性問題……杜彥良課題組迎難而上，成功破解一個(gè)個(gè)技術(shù)難題。
說起青藏鐵路多年凍土路基穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)，杜彥良臉上滿是幸福和自豪：“青藏鐵路建在凍土層上，鐵路的安全性就取決于凍土層是否穩(wěn)定。深埋在凍土層下數(shù)米的傳感器自動(dòng)采集到的凍土溫度和路基變形這兩組數(shù)據(jù)，是專家決策的重要依據(jù)，它們隨時(shí)提醒著我們線路維護(hù)部門要做什么、該怎么做。”
杜彥良和團(tuán)隊(duì)用自己的創(chuàng)新性成果，為青藏鐵路凍土區(qū)安裝了一套全天候24小時(shí)“動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測儀”，大型診所也因此被同行們形象地稱作青藏鐵路“安全運(yùn)營的‘千里眼’”。
“穿山甲”帶來的經(jīng)濟(jì)效益
2006年1月9日，北京人民大會(huì)堂，無數(shù)關(guān)切的目光聚焦這里。本世紀(jì)的第一次全國科技大會(huì)隆重開幕。人們感嘆著，“又一個(gè)科技的春天向我們招手”。
在全國科學(xué)技術(shù)大會(huì)上，以石家莊鐵道學(xué)院為主持單位的“長大隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)（TBM）掘進(jìn)技術(shù)研究與應(yīng)用”，獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
從十年前正式接觸全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)開始，杜彥良的學(xué)術(shù)生涯及隨后的輝煌成就與之密切相關(guān)，而這個(gè)被簡稱為TBM的龐然大物所負(fù)載的創(chuàng)新故事無疑更引人注目。
兩點(diǎn)之間直線最近?？稍谥袊F路建設(shè)上，實(shí)現(xiàn)這個(gè)最簡單的命題卻走了近百年。
100多年前，詹天佑在為京張鐵路選線時(shí)，不得不“拐彎抹角”——火車在青龍橋附近要通過“之”字形路線，笨重地“爬”上八達(dá)嶺，以縮短穿嶺隧道的長度。
新中國成立后的近半個(gè)世紀(jì)，修建穿越崇山峻嶺的鐵路、公路，大多選擇九轉(zhuǎn)十八彎的盤山路。
一百年后的今天，隨著全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)（TBM）在我國的應(yīng)用，長大隧道修建能力的增強(qiáng)，鐵路也終于可以“直來直去”了。
“TBM就是一只巨大的鋼鐵穿山甲。”人們感慨，TBM在長大隧道的技術(shù)應(yīng)用是中國隧道建設(shè)史上的一次巨大革命，而杜彥良和他的科研團(tuán)隊(duì)正是這一革命歷程的參與者、見證者，他們的科研之路也是TBM在我國的“掘進(jìn)”軌跡。
1996年10月，為保證我國最長隧道——秦嶺隧道的順利貫通，我國從德國維爾特公司引進(jìn)兩臺(tái)直徑8.8米的TBM。機(jī)器買回來了，如何使這龐然大物安全高速地運(yùn)轉(zhuǎn)起來？請外國專家來指導(dǎo)，不僅費(fèi)用高達(dá)400萬美元，而且我們什么也學(xué)不到。面對復(fù)雜地質(zhì)、洋機(jī)器和工期壓力，杜彥良和他的課題組深感責(zé)任重大。
可箭在弦上，不得不發(fā)。
在巖石最硬、埋深最大、地質(zhì)最復(fù)雜的秦嶺隧道施工中，他帶領(lǐng)70余人的科技隊(duì)伍，在半年多的時(shí)間里，完成了36卷、約兩千萬字的技術(shù)資料翻譯和整理任務(wù)，承擔(dān)了設(shè)備引進(jìn)、監(jiān)制、施工、檢測、維修等10多個(gè)研究課題，提供了從科研到生產(chǎn)的全過程服務(wù)，為秦嶺隧道的順利貫通作出了貢獻(xiàn)。以他們?yōu)橹饕獏⒓訂挝煌瓿傻?ldquo;秦嶺特長鐵路隧道修建技術(shù)”，獲得了國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和國家重大工程獎(jiǎng)。而后，他們又相繼參與了西安至南京鐵路建設(shè)關(guān)鍵控制性工程——桃花鋪、蘑菇嶺長大隧道的修建，以及長達(dá)85公里、直徑8米的世界最長的遼寧大伙房引水隧洞等多項(xiàng)長大隧道及引水隧洞的修建，創(chuàng)建了開敞式掘進(jìn)機(jī)既能掘進(jìn)硬巖、又能掘進(jìn)長距離軟弱圍巖的施工技術(shù)，并取得了8米直徑TBM月進(jìn)尺1111米的世界最好成績，破解了多起重大事故隱患，保證了TBM完好率，達(dá)到了故障診斷率88%、掘進(jìn)作業(yè)利用率超過40%的世界先進(jìn)水平。
“我們的事業(yè)前景廣闊，而責(zé)任重大。”面對成績，杜彥良說：“科技之路沒有終點(diǎn)，圍繞交通運(yùn)輸‘大動(dòng)脈’的安全與效益，我們將永不止步。”
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