王長進在檢查實驗室裝備
現在我們用北斗衛星完成控制測量,用國產高分辨率衛星進行遙感和測圖,用機載激光雷達和無人機進行地形測繪,用地球物探進行地質勘查。
王長進
中國鐵路設計集團有限公司副總工程師、城市軌道交通數字化建設與測評技術國家工程實驗室主任
在鐵路勘測領域,提起王長進,大家都說他是“技術控”。
這位中國鐵路設計集團有限公司(以下簡稱中國鐵設)首席專家、副總工程師,城市軌道交通數字化建設與測評技術國家工程實驗室(以下簡稱實驗室)主任對新技術抱有濃厚興趣,并能很快將其掌握,學以致用。
“所謂鐵路軌道勘測,就是測量鐵路軌道平直與否,我的工作就是讓建成后的鐵軌平直精度與圖紙盡可能保持一致,把誤差降到最小?!蓖蹰L進說,給高鐵鋪上最平直的軌道,就是他的目標。
記者見到王長進時,他正在為實驗室接受國家驗收做準備工作。
“實驗室成立不到4年,所有課題都密切結合工程實際需要,并融合了云計算、大數據、人工智能、物聯網等最新技術,部分成果已投入應用?!蓖蹰L進說。
1986年,22歲的王長進從西南交通大學畢業后,加入中國鐵設。此后34年,他不斷把最新的技術應用到勘測設計上,逐步成為該領域的頂尖專家。
不久前,王長進被評為2020年度全國勞動模范。
讓測量精度從厘米級升至亞毫米級
1987年,王長進剛參加工作不久,當時他勘測鐵路時,用的最多的就是經緯儀、大板尺、平板、手工測繪地形圖,現代化工具十分匱乏。
“工具不給力,導致工作效率很低,鐵路建設速度自然也快不了?!蓖蹰L進回憶道,當中國鐵設前身鐵道第三勘察設計院(以下簡稱鐵三院)首次引進第一代臺式電腦時,他是院里最早吃透相關應用的人,成功把設計文件轉換成計算機語言,并很快將其應用在勘測實踐中。此外,他還在院里第一個使用計算機輔助制圖,期間發表數篇相關論文,并因此在行業中嶄露頭角。
1989年,王長進又參加了首批GPS(全球定位系統)技術應用培訓,隨即加入以GPS技術為主導的鐵路航測試驗項目,探索出最初的精密工程測量技術,寫出了該技術在鐵路行業應用的第一篇論文——《GPS在鐵路航測外控測量中的應用初探》。
2006年4月,建設中的中國第一條高速鐵路——京津城際,遭遇重大技術難關:施工控制的導線測量精度,達不到無砟軌道板鋪設和軌道精調的毫米級精度要求。
“要保證列車高速平穩運行,無砟軌道板的定位精度必須控制在毫米級以下。相應地,施工坐標系的投影變形每公里不能大于10毫米。”王長進說,當時我國高鐵建設技術還達不到現在的水平,采用的都是傳統測量方法,根本無法滿足高鐵施工標準,必須建立勘測、施工、養修三階段平面和高程基準都統一的精密測量控制網。
關鍵之際,王長進團隊貯備的京滬高鐵前期精密測量技術,首次讓中國鐵道測量精度從厘米級到亞毫米級躍升,確保了京津城際在2008年建成通車。
如今,一張統一基準的高精度測控網,正支撐著高鐵網絡向各地不斷延伸。
提出“空天地一體化”勘察設計理念
京津城際鐵路建成后,王長進團隊又參與了京滬高鐵、哈大高鐵的勘察設計工作,期間他們創建了中國高速鐵路精密工程測量技術標準體系。
這個標準體系結合了當時最新的技術,也融入了王長進提出的“空天地一體化”的勘察設計理念。
自2005年開始,中國高鐵建設規模和建設速度突飛猛進,令鐵路勘察設計壓力空前。如何提高勘測效率、縮短外業勘測周期?
“向新技術要答案?!蓖蹰L進是這樣說的,也是這樣做的。
進入21世紀,衛星、機載激光雷達、無人機和高分辨率衛星影像制圖技術陸續進入王長進的視野,“空天地一體化”勘察設計理念在他腦中醞釀。
“天上,高分辨率衛星測圖、遙感判釋;空中,用飛機(低空為無人機)、機載激光雷達照相;地面,應用移動貫導小車等設備?!蓖蹰L進說,將這些新技術應用到測繪上,形成一個“空天地一體化”的勘察設計新體系。
“現在我們用北斗衛星完成控制測量,用國產高分辨率衛星進行遙感和測圖,用機載激光雷達和無人機進行地形測繪,用地球物探進行地質勘查?!蓖蹰L進說,從手工描圖到計算機輔助成圖,從二維設計到三維設計,從單專業單個人設計到跨專業、多學科的協同設計,這些使鐵路勘察設計效率比他入行時提高了幾十倍。
在效率大幅提升的同時,一系列新發明相繼誕生。王長進主持研究的基于高鐵結構特征的結構體PS點提取算法及INSAR(合成孔徑雷達地面監測)與高鐵沉降監測方法的融合技術,均獲得國家發明專利,并已得到推廣應用;他組織研究團隊完成了鐵路各專業協同設計方法,提出三維排水設計和路基設計新方法,研究成果在國內同行業中處于領先水平。
誓把中國鐵路BIM打造為國際標準
已于2020年年底全線開通運營的京雄城際,是新時代高速鐵路建設的標桿工程,其建設全過程采用BIM(建筑信息模型)技術實現虛擬建造,為全國鐵路建設首次。
“從可研、初設階段開始,設計人員利用衛星影像、航空攝影以及無人機數據,建立模型,為方案可視化比選、大臨工程與施工便道的可視化選址等提供三維基礎場景?!蓖蹰L進說。
2013年底,為實現智慧鐵路目標,中國國家鐵路集團有限公司發文,將BIM確立為鐵路信息化的主要技術框架,牽頭成立中國鐵路BIM聯盟,推動鐵路BIM研究與應用。
2014年,中國鐵設成立了由王長進任經理的BIM研發項目部(以下簡稱項目部),并確立研發目標:集BIM標準編制、協同設計研究、生產應用“三位一體”,按照“標準先行、平臺支撐、試點驗證”的技術路線,依托工程項目大力推進BIM研發應用,研發目標——中國鐵路BIM標準框架,將涵蓋技術標準和實施標準。
“中國鐵路BIM,要當國際鐵路標準‘領頭羊’。”項目部成立的第一天,王長進就給團隊設定了這個目標。
通過兩年多的艱難探索和攻關,項目部發布了《鐵路工程信息模型分類和編碼標準》(IFD)、《鐵路工程信息模型數據存儲標準》(IFC)兩項標準,并斬獲2018年獲國際基礎設施BIM設計特別獎。
“雖然BIM技術在鐵路領域應用已取得可喜成果,但仍處于起步階段。”王長進說,未來團隊將努力打造出世界先進的BIM協同設計平臺,為數字鐵路、智慧鐵路發展和鐵路“走出去”戰略作出貢獻。