做引领潮流的筑路人 访全国工程勘察设计大师,中国铁路设计集团有限公司首席专家、副总工程师王长进
2022-03-03撰文王懿霖李沛潇摄影卢达美术编辑丁国明赵霞
撰文/王懿霖 李沛潇 摄影/卢达 美术编辑/丁国明 赵霞
REPORTER'S
NOTES
人物素描
春运,一个伴随着春节应运而生的中国特有文化现象,它标志着旧的一年走向尾声、新的一年即将到来。
1980年,《人民日报》上首次出现了“春运”一词。伴随着改革开放的春风,人员流动的限制逐渐放宽,越来越多的人选择离乡外出务工、求学,而这些“异乡人”又集中在春节前返回家中,形成了堪称“全球罕见的人口流动”的春运。据统计,30 多年来,春运大军从初期的1 亿人次增长到约37 亿人次,这相当于让非洲、欧洲、美洲、大洋洲的总人口搬了一次家。
回家过年,是中国人最朴素的期盼,是根植于每一个人骨子里的“执念”。在每年大约40 天的时间里,几十亿人在960 万平方公里的土地上,呈钟摆式、潮汐式地迁徙。
人数多、范围广、时间密集……每年的春运都是对我国交通运输能力的一次考验。为了能让每一位在外漂泊奋斗的人迅速、平安、温暖地抵达家中,有许许多多的铁路人一直在默默地努力和奉献着。正是因为有他们的付出,如今无论是机场、车站还是公路,都不复往日的拥挤和“狼狈”,人们回家过年变得轻松且“体面”。
本期的受访者王长进——全国工程勘察设计大师,中国铁路设计集团有限公司首席专家、副总工程师。这位有着30 多年工龄的铁路人是我国高铁建设与发展的参与者,他用精进的技术守护着每一位“归家人”的平安路。
1987年,从西南交通大学航空测量与遥感专业毕业的王长进,进入了中国铁路设计集团有限公司的前身——铁道第三勘察设计院。那时,外出务工正值兴盛,面对春运大军,我国的铁路运输能力显现出明显的不足,车站的售票大厅里挤满了人,广场上是“黑压压”的一片;站台上“绿皮”火车响着汽笛,有人迫不及待地扛着包袱“翻窗户”上车……一票难求,上车就行,那时候的春运是名副其实的“人在囧途”。
提起曾经不堪重负的中国铁路,王长进至今难忘。身为彼时中国铁路的青年一代,他义不容辞地担起了时代赋予他的使命。
“刚参加工作时,我们勘测铁路用得最多的就是经纬仪、大板尺、平板、手工测绘地形图,几乎没有现代化工具。”技术和工具的落后势必导致工作效率很低,铁路建设速度自然也快不了。王长进那时一边用手画图,一边就想:如果能用计算机处理这些数据或制图,不仅人力可以得到解放,效率也会有飞速的提升。“没想到不久后,铁三院真的就引进了第一代的台式计算机。”王长进回忆道,当时他得知该消息后非常兴奋,马上申请学习并使用计算机进行测绘工作。
在那个信息不发达的年代,学习新鲜事物是非常难的一件事,为此王长进下了很大的功夫,聪明好学的他也因此成了院里最早吃透计算机相关应用的人。“我尝试将设计文件转换成计算机语言,非常成功,于是我迅速地将其应用到之后的勘测工作中。”尝到了甜头的王长进对此并没有满足,“后来,我还自学了计算机辅助制图,这在院里也是首次。”为了能更好地交流和推广,其间王长进发表了数篇与此相关的论文。很快,大家都知道铁三院有这么一个敢想敢拼的年轻人。
然而,王长进并不安于做院里“第一个吃螃蟹的人”,他的目标是要成为行业内的“领跑者”。1989年,王长进参加了首批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》。
这次培训不仅让王长进打开了眼界,也让他有了新的努力方向。“直觉告诉我,铁路精密测量是未来中国现代化铁路建设中的关键技术,我们一定要把它拿下。”在这之后,王长进带领团队开始了对铁路精密测量这一“无人区”的探索。
“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。相应的,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。“通过研究,我认为,未来中国铁路必须要建成勘测、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。
大家虽然认可王长进提出的观点,但建设精密测量控制网谈何容易,有人甚至对此提出了质疑。“没有经验,我们就自己试;没有参考,我们就自己研究。”凭借着一股韧劲和冲劲,2003年,王长进带领团队在京沪铁路北京至徐州段建立了中国首个由8 个GPS 基准框架网点组成的铁路平面基准控制网,这一实践为未来我国高速铁路的建设打下了最为稳固的基础。
2006年4月,正在建设中的中国第一条高速铁路——京津城际高铁遭遇重大技术难关,王长进作为测量专家受邀参加解决该难题的专门会议。“会议的中心议题是商讨如何解决高铁建设中无砟轨道板铺设和轨道精调的问题,有了之前的研究与实践经验,我信心十足。”王长进将自己之前做过的京津城际高铁精密工程测量技术方案提前准备好,在商讨期间分发给了与会人员。“对于当时的中国铁路工程来说,这是一个从未有过的全新方案,是一个集现代最新测量技术为一体的系统解决方案。”王长进通过翔实的阐述和科学的论证说服了现场所有中外专家。他自信而坚定地说:“我以铁三院一名测量专家的名义承诺和保证,我们完全有能力满足京津城际高铁工程精测网技术要求,精测网越早建立对工程越有利。”与会专家听了王长进的介绍后,当场认定了该方案,随即,建设单位也表示委托铁三院完成此项工作。
在接下来的几个月里,王长进带领团队日夜工作。“京津城际高铁毕竟是国内第一条时速要达到350 公里的高速铁路,我们要面对没有相应规范作参考、铁路沿线区域地面沉降不均匀、难以保证高程控制的稳定、精度要求非常苛刻、观测数据量大等诸多困难。”立下“军令状”又怎能退缩?王长进迅速组织技术人员,成立相关课题攻关小组展开深入研究,组织制定了全国第一个高速铁路精密工程控制测量技术方案,并顺利通过了国内外专家评审。
凭着多年的积累和不懈的努力,王长进实现了目标、兑现了诺言。这一次,他领跑了中国铁路精密测量,让中国铁路测量精度首次实现了从厘米级到亚毫米级的跃升,确保了京津城际高铁在2008年建成通车。
近几年来,中国的高速铁路像一张越织越密的网,贯穿了大江南北,连接了万千城市。这期间,王长进也并未止步,他先后主持完成了京九铁路线路复测、泛亚铁路柬埔寨缺失段(巴登至斯诺尔)工程初测、沪汉蓉通道合武铁路湖北段轨道控制网精密工程控制测量、京沪高速铁路精密工程测量等多个重点项目,并在主持参与的多项铁道部门重大专项课题中取得了丰硕的研究成果。而这些,都在我国的高速铁路建设中发挥了至关重要的作用。
作为一名在铁路工程测绘圈里公认的“引领潮流的人”,王长进现在又将目光聚焦在卫星、机载激光雷达、无人机和高分辨率卫星影像制图等最新技术上,在近几年的项目中还融入“空天地一体化”的勘察设计理念……
王长进说,人民铁路为人民,守护旅客的平安舒适,是铁路人的头等大事,也是铁路人的根本宗旨和行动指南。正是一代代像王长进一样的铁路人,肩负起了属于自己的使命和职责担当,不断攻克一个个的技术难关,我们才能享受到如今高铁带来的便捷与舒适,才能让家乡不再遥远,让城市地区联系紧密,让经济社会飞速发展。
EXCLUSIVE
DIALOGUE
独家对话
记者:除京津城际高铁外,还有哪些项目让您比较难忘呢?
王长进:其实,每个项目都有不同的难点。在完成京津城际高铁项目后,我又投入到了京沪高铁项目中,担任铁路精密测量技术的总负责人。
京沪高铁全长1318 公里,其路况比京津城际高铁复杂得多。第一,该项目线路过长,地形环境复杂,如何分级布设合理的平面施工坐标系成了头等难题;第二,由于线路沿线经过采空区、岩溶塌陷区、区域地面沉降区等,要建立稳定可靠的水准基点困难重重;第三,该项目标段多、施工队伍多、工期短,测量技术培训和管理难度大;第四,该项目要使用无砟轨道,轨道板的制造、打磨、铺设和轨道精调需要大批软件和检测装置,进口代价昂贵,急需开发具有自主知识产权的软件和测量设备。
面对这些问题,我积极组织相关技术人员根据项目特点制定了全线统一的精密工程测量技术方案。在方案中,我提出首级平面控制按每隔70—100 公里设置一个GPS 框架CP0点,每隔4 公里设置一个或一对GPS 点作为CPI 点,每隔600—800 米布设CPⅡ点,CP Ⅲ按50—70 米点对布设;高程控制尽量起算国家基岩点,基岩点密度不够的可新设,每隔8公里左右设计埋设深埋水准点一座,形成了一个遍布京沪高铁沿线的集勘测、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,最大限度地保证了高铁线路的稳定可靠,为京沪高铁建设的顺利推进打下了坚实的基础。此外,针对京沪高速铁路大规模铺设Ⅱ型板式无砟轨道的情况,我还主持开发了轨道基准点CP4 平差软件、TRIG2000 轨道板精调系统和TRIG1000 轨道几何状态测量仪,免去了从国外进口的代价,节约了大量的外汇。
记者:“空天地一体化”的勘察设计理念是基于哪些最新科技?它的应用又将为铁路勘测领域带来哪些突破和改变呢?
王长进: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、缩短外业勘测周期是我们亟需解决的问题。对此,我仍然坚持“向新技术要答案”。
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不断发展普及。随着对这些技术的了解和学习,“空天地一体化”勘察设计理念逐渐在我脑中酝酿,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。这些新技术的结合应用,就形成了一个“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。从手工描图到计算机辅助成图,从二维设计到三维设计,从单专业单人设计到跨专业、多学科的协同设计,新技术已经让铁路勘察设计效率比我入行时提高了几十倍。
记者:能否介绍一下您目前的研究重点?
王长进:现阶段,我们的关注重点是BIM(建筑信息模型)技术。已于2020年年底全线开通运营的京雄城际高铁,是新时代高速铁路建设的标杆工程,其建设全过程就采用了BIM技术实现虚拟建造,这是中国铁路建设上首次使用该技术。从可研、初设阶段开始,设计人员就利用卫星影像、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。
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,牵头成立了中国铁路BIM 联盟,推动铁路BIM 研究与应用。2014年,中国铁设成立了由我负责的BIM 研发项目部,并确立了研发目标,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。
“中国铁路的BIM,要当国际铁路标准‘领头羊’。”这是项目部成立的第一天,我给团队设定的目标。通过近几年的艰辛探索和攻关,我们发布了《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年国际基础设施BIM 设计特别奖。
虽然我们在BIM 技术领域已取得了可喜的成果,但其仍处于起步阶段。未来,我们将努力打造出世界先进的BIM 协同设计平台,为数字铁路、智慧铁路发展和中国铁路“走出去”贡献自己的力量。