​湖南交通科研70年,从小小材料室走向大智慧交通

  记者丨蔡立平  通讯员丨景蕊

  如果说路面、桥梁、隧道是一条公路的"面子",那么路基构造、排水结构也许可以称作公路的"里子"。

  相比起整洁宽敞的路面、宏伟高耸的桥梁这些一眼能看到的"面子",公路主动抗冰融雪技术、废旧沥青再循环利用技术、公路交通噪声控制技术、超大跨径桥梁结构健康监测系统关键技术……这些专业性很强却又不为人熟知的"里子",最能展现一条路的"生命力"。

  一条路,见证一段历史。从坑洼难行的泥砂路,到不断延伸的国省道,到连线成网的高速公路,再到如今实现人车路协同的智慧道路,湖南公路网络不断迭代升级、日臻完善,"面子"颜值更高,"里子"内涵丰富。

  湖南公路最初的"面子"现在看来也许不算光亮鲜明,从新中国成立初期实施的砂石路"黑色化"工程的艰难攻关起步,到在全国交通发展史上留下了浓墨重彩的一笔,这背后有着一段鲜为人知的奋斗历程,一个企业也从此迈入了蓬勃发展的新时期……

  △京港澳高速殷家坳互通

  大庆油田渣油改性试验

  湖南交通科研迈出重要一步

  1949年12月24日,湖南省交通科学研究院有限公司(以下简称"湘交科")的前身——湖南省公路局材料实验室(后更名湖南省交通科学研究所)正式成立。湖南交通科研工作在新中国的征程也由此拉开序幕。

  △湖南省交通科学研究院有限公司大楼

  新中国成立之初,百废待兴,交通运输面貌十分落后。全国铁路总里程约2.2万公里,公路里程仅8.1万公里,没有一条高速公路。全国重要干线公路都是泥结碎石路面,"晴天一身灰,雨天一身泥"不说,还不能全天候通行。由于进口限制,国内沥青路面在当时是个稀罕物。

  道路通,则百业兴。上世纪六十年代,随着大庆油田的全面开采,炼制汽油、柴油、煤油后,产生了大量渣油,沥青国产化迎来了转机。

  "当时我国路用沥青很少,而大庆渣油产量很大,如何处理渣油是一大难题,另一方面,改善通行状况、修筑沥青路面刻不容缓,而提高和改善大庆渣油的路用性能就能很好地解决这一矛盾。"交通科研所退休干部吴善周提起亲身经历,印象尤为深刻。

  从业内角度来看,大庆渣油是高含蜡量的重油,路用性能较差,铺设路面夏天严重泛油,冬天又容易开裂。但它的产出在当时的历史条件下,可以很好地缓解我国路用沥青紧缺的状况。因此,改善大庆渣油路用性能、铺筑渣油路成为了当时交通运输部、石油部共同攻关的课题,更是交通科研人员的重要任务。

  彼时,成立有20年的湖南省交通科学研究所一直专注于公路路面结构材料组成、施工和养护方法及危桥改造等方面的研究,培养了一批专业技术人员,形成了一定的技术积淀。1971年,交通运输部长沙公路工程研究所与湖南省交通科学研究所合并,可谓如虎添翼。前者是当时全国五大公路工程研究所之一,隶属交通运输部,负责湖南、湖北、江西等整个中南地区公路工程技术研究。

  △上世纪80年代的湖南省交通科学研究所

  △原长沙公路工程研究所

  作为当时全国以较大规模的公路、桥梁研究为主的综合性交通科研机构,湖南省交通科学研究所责无旁贷承担起了中南地区渣油路推广应用的重任。

  从零攻关

  把"黑色化"推广至中南

  在湖南省交通科学研究所,一个科研骨干牵头的材料攻关小组迅速成立。从南京师范大学化学系毕业的吴善周被分配到长沙公路工程研究所后,一直专注于道路材料的化学试验与材料研究工作。这次,他主动请缨开展大庆渣油路用性能改善试验研究。

  当时,没有现成的技术可供参考,研发试验过程异常艰辛,吴善周一头扎进了试验室里,一遍又一遍地进行配比试验、数据分析。"从零开始是最难的。"说起那段艰难创业的历程,如今年过八旬的老党员吴善周依然十分感慨,"没有试验方法,自已摸索建立;没有试验设备,就用土办法上马,自己动手画图设计制作,大家都是不计个人得失,一心一意把工作干好。"

  经过上千次的氧化、半氧化试验,最终,项目组破解了技术瓶颈和难题,采用外掺氧化剂(如硫化试验)等工艺,大大提高了大庆渣油的软化点和低温延度,使5℃延度由不到2厘米提高至5至8厘米,将大庆渣油与石料的黏附性由原来的2至3级,提高到了4至5级。"党和国家的需要就是我的志愿,在当时这不是一句口号,而是我们科研工作者内心坚定的信仰。"回忆起当年艰难攻关的经历,吴善周动情地说。

   "黑色化"试验成功后,吴善周和团队一起把攻关成果拿到长沙市井湾子炼油厂进行了扩大试验,并提出了一套沥青材料性能理论和技术标准。很快,他们开始在常德、益阳等地区进行"黑色化"试验推广,并迅速应用到全省,随后又推广到了整个中南地区。"砂石路‘黑色化’得到了国家领导和全国人民的支持。"吴善周回忆。胜利油田、克拉玛依油田开发后,更多、质量更好的渣油被生产出来,逐步取代大庆渣油用于城市路面"黑色化"。

  1972年5月,时任国务院业务组副组长的华国锋指示:"渣油路面是个好办法,渣油路面搞起来,养路可以省好多事……湖南今年修六百公里,全国修一万公里。" 数据统计显示,截至1976年底,全国公路里程增长到82.3万公里,铺有路面里程增长到57.9万公里,其中高级、次高级路面(主要是渣油表处路面)达到10.8万公里。

  砂石路"黑色化"技术攻关,是老一辈交通科研工作者在当时的历史条件下,自力更生、艰苦奋斗的一个缩影,在新中国交通运输发展史上写下了重要一笔,也为当时经济社会发展作出了举足轻重的贡献。

  △1989年3月湖南省交通科学研究所干部员工合影

  跳出粗放建设老路

  资源、环境两手抓

  

  时光荏苒,从砂石路"黑色化"为代表的这一重要科研课题起步,湖南公路系统的科研创新始终紧密结合国家交通发展需求开展,持续注入新鲜活力,在经过漫长的量的积累阶段,逐渐实现质变,开始书写更加辉煌的新篇章。

  当时光的指针走向21世纪,主导砂石路"黑色化"试验的湘交科在新时代的浪潮里,也肩负起了新的使命与责任。

  这一时期,高速公路交通量成倍增加,湖南早期高速公路典型路面结构缺乏长寿路面设计理念的不足开始显现,特别是重车多的路段经常出现车辙、坑洞等问题,交通部门意识到:高速公路必须跳出过去粗放型建设的老路子。

  2009年,交通运输部提出将长湘高速公路(今京港澳高速长沙至湘潭段,也称长潭高速)列为首个以"资源节约、环境友好"为主要内容的科技示范工程项目。湘交科凭借着长期以来富有前瞻性、公益性、基础性的交通科学研究技术积淀,成为长湘高速公路科技示范工程的总牵头单位,联合湖南大学等科研院所和高校进行项目关键技术攻关和推广应用。

  △交通运输部长湘高速"两型"科技示范工程专家咨询会现场

  长湘高速沿线具有多雨、高温、交通量大的特征,在这样的环境条件下修筑出一条高品质、长寿命的高速路,有多道难关要闯。课题组详细调研了湖南省14个气象站10年的气象资料,收集了湖南所有高速公路计重收费数据,系统研究全省重载高速公路交通量和交通荷载的分布情况,作为课题的基础数据资料。课题组负责人之一、湘交科副总工程师钟梦武回忆:"整个课题组三十多个人,光围绕这些数据分析研究、试验就花了一年多时间。"

  士不可以不弘毅,任重而道远。从结构设计、原材料技术要求、混合料组成设计、施工等各个环节进行分析总结,课题组经过了长达三年的技术攻关,试验过成千上万次,最后提出了三种适用于高温、多雨、大交通量条件下高速公路沥青路面典型结构型式及配套工程技术。钟梦武说:"这一课题的技术成果在之后湖南高速公路修建中得到了推广应用,而且课题中所收集的基础数据为后来耒宜高速修建提供了精细可靠、具有价值的参考资料。"

  △长湘高速构建安全之路

  值得一提的是,围绕"建设‘两型’公路,服务‘两型’社会"理念,湘交科牵头实施了17项科技攻关与推广应用课题,重点攻克了高速公路建设土地资源保护与集约利用技术、高速公路建设土地资源保护与集约利用技术、高温多雨大交通量典型沥青路面结构和高速公路生物隔离栅等多项技术难题,总结形成了系列施工技术指南26项、地方标准1项,申请专利22项、软件著作权5项,发表学术论文150篇,示范工程创造的综合经济效益达8亿元。

  湘交科党委委员、副总经理李志勇介绍,2013年,长湘高速公路"两型"科技示范工程实施的成功经验在交通运输部交通科技大讲堂上作经验交流。"我们为湖南交通行业‘两型’建设树立了典范,为建设‘低碳、高效、耐久、友好’型现代交通探索出了一条行之有效的路径。"

  △交通运输部交通科技大讲堂经验交流现场

  回过头来看,砂石路"黑色化"代表了一个特殊年代自力更生、艰苦奋斗的初创精神,在湘交科人看来,长湘高速则是湘交科秉承红色年代的奋斗精神,在新时代里交通科研成果和科研实力的集大成展示。

  把握时代发展脉搏

  科研输出赋能经济发展

  无论是砂石路"黑色化",还是长湘高速公路"两型"科技示范工程,背后是湘交科科研工作者凭着那股"于满是荆棘的荒野里踏出一条路"的闯劲,坚定不移开展科研攻关的故事。

  这样的故事,在湘交科的企业档案里数不胜数。

  1949年,与共和国同龄的湘交科从仅有三个人的小材料室起步,如今成长为具备交通运输建管养运全过程技术咨询服务能力的综合型科研单位。他们始终把握时代脉搏,以推动交通事业发展为己任,持续为行业发展输出优秀科研成果,为地方经济发展提供新供给、新动能。

  新中国成立初期,承担维护和改善公路技术状况;

  上世纪五六十年代,围绕低等级公路路面结构材料组成、施工和养护方法及危桥改造研究等开展研究;

  进入上世纪80、90年代,以全面提高公路通行能力为重点,开展公路建、管、养、运等方面的综合研究,期间设计了我国第一座板拉桥和悬带桥,研制出我国第一台核子密度计,参与非洲卢旺达、塞拉利昂、马里等援外公路工程建设;

  △1993年省交通科研所组织技术力量研究开发核子密度仪

  进入21世纪,在高速公路路面、路基、边坡等方面开展深入研究。其中,山区公路边坡地质灾害危险源识别与灾害预警研究、全风化花岗岩路基动态特性及稳定性、土工合成材料在边坡处治中的应用等项目,都达到国际先进或国际领先水平;正在实施的国家重点研发计划"长江中游典型城市群多源无机固废集约利用及示范"项目影响深远。

  今天,湘交科更立足行业前沿,全面进军"智慧交通"产业,承建的湖南省取消高速公路省界收费站工程,深度应用自主研发的智慧交通产品和技术集成,多项指标位居全国前列,主持的"智慧交通提效保畅创新技术研发与应用"获评湖南省属国企"十大创新工程"。

  △2019年8月7日,由省交通科研院牵头组建的联合体成功中标湖南省取消高速公路省界收费站施工设计总承包项目,合同金额27.35亿元。

  志之所驱,无远弗届。70年是历史长河中的一瞬,却足以让一家企业历经市场洗礼和岁月磨砺破茧成蝶。湘交科先后承担了国家级、省部级科研项目400余项,获科技奖项158项,包括国家技术发明奖二等奖1项,国家科技进步奖三等奖1项,省科技进步奖一等奖4项,交通运输部重大科技成果一等奖1项,全国性学会科学技术奖一等奖4项等;获技术质量奖75项,包括中国土木工程詹天佑大奖2项,国家优质工程奖3项,亚瑟·海顿奖1项,全国公路交通优质工程一等奖1项,全国优秀工程咨询二等奖1项,省级优秀工程勘察设计一等奖5项等;获专利授权87项、软件著作权47项,主编、参编专著及行业规范标准20余部。

  △左:主线分流点防撞、警示、逐级限速措施  右:基于自然光调节的隧道入亮度递减技术

  △左:2010年11月,湘交科承担了潭邵高速公路沥青路面就地热再生工程路面技术咨询工作。  右:2018年5月,湘交科承担监理的张家界大峡谷玻璃桥荣获世界桥梁最高奖亚瑟·海顿奖。

  70年风雨兼程,几代湘交科人携手绘就了这条既有"面子"又有"里子"的发展之路。展望未来,湘交科党委书记、董事长王维信心十足:"老一辈筚路蓝缕,艰苦探索,新一代接力传承,以启山林。在湘交科党委的领导下,我们有底气、有能力、有决心,推动企业的高质量发展,为交通强国建设贡献更多湘交科力量,助力湖南交通发展继续跑出加速度。"

  顾问丨黄高荣  曾长秋

  终审丨谢功梅  二审丨黄上润

  校审丨小亿  编辑丨听听

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