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        40載時空變幻 看中國鐵路的新篇章
        ——記中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理兼總工程師孫樹禮

        2019-10-10 03:46:34蔡巧玉
        科學(xué)中國人 2019年17期
        關(guān)鍵詞:京津城際高速鐵路

        □ 蔡巧玉

        專家簡介:

        孫樹禮,1961年10月生,中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理兼總工程師,正高級工程師。享受國務(wù)院政府特殊津貼,是全國工程勘察設(shè)計大師、全國優(yōu)秀科技工作者、原鐵道部勞動模范、第十二屆詹天佑鐵道科學(xué)技術(shù)獎大獎獲得者。兼任中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會常務(wù)理事,天津市鐵道學(xué)會理事長,中國鐵路BIM聯(lián)盟常務(wù)理事、專家委員會副主任,中國勘察設(shè)計協(xié)會科技創(chuàng)新工作委員會副主任委員,中國鐵道學(xué)會工程分會副主任委員,中國鐵道學(xué)會橋梁委員會副主任委員等。

        他長期從事鐵路尤其是高速鐵路工程技術(shù)研究和工程實踐工作,主持京津城際鐵路、京滬高速、北京南站、京廣高鐵京鄭段等多項高速鐵路工程建設(shè)重大科技攻關(guān)及規(guī)劃與設(shè)計,解決了多項關(guān)鍵技術(shù)難題,在高速鐵路工程設(shè)計技術(shù)、橋梁設(shè)計技術(shù)等方面取得了重要創(chuàng)新成果,為我國鐵路工程技術(shù)躋身國際先進(jìn)行列做出了突出貢獻(xiàn),在鐵路建設(shè)領(lǐng)域具有較高知名度。

        榮獲國家科技進(jìn)步獎特等獎2項、一等獎1項,作為中國高速鐵路技術(shù)攻關(guān)核心成員榮獲首屆全國創(chuàng)新爭先獎,全國優(yōu)秀工程勘察設(shè)計金獎1項,省部級科技進(jìn)步獎40項;授權(quán)中國發(fā)明專利3項,出版專著3部(第一作者2部),發(fā)表CPCI論文1篇、EI期刊論文3篇、中文核心期刊論文11篇。

        1979年,孫樹禮18歲。那一年,他考入西南交通大學(xué)鐵道工程專業(yè),從河北定興的家中到位于四川的學(xué)校,乘綠皮火車走了一天兩夜。如今已是中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司(原名“鐵三院”)副總經(jīng)理兼總工程師的孫樹禮坐在記者面前回憶,綠皮火車“哐當(dāng)……哐當(dāng)……”的聲音在腦海中揮之不去——這也承載了幾代中國人關(guān)于鐵路的共同記憶。

        從綠皮火車到高鐵動車組列車;從每小時80公里至100公里的車速,到每小時300公里以上的運行速度……中國的鐵路事業(yè)發(fā)生了翻天覆地的大變革。用時間換空間,高鐵也帶來了中國人生活方式的變遷。

        從踏入專業(yè)門檻算起,從事鐵路科研工作已有40年的孫樹禮是中國鐵路不斷延伸的見證者、參與者。京津城際鐵路、京滬高鐵、拉薩河特大橋……這一系列在我國鐵路發(fā)展史上有著重要意義的工程背后,都有他的身影。

        2016年12月30日,住房城鄉(xiāng)建設(shè)部公布第八批全國工程勘察設(shè)計大師名單,孫樹禮名列其中。公示文件中這樣介紹:他在主持京津城際、京滬高速、北京南站、上海虹橋站等多項高速鐵路和大型綜合交通樞紐的勘察設(shè)計和技術(shù)創(chuàng)新活動中,主持解決了高速鐵路橋梁、無砟軌道建設(shè)等一系列關(guān)鍵技術(shù),多項成果填補了我國高鐵技術(shù)領(lǐng)域空白,并主持了包括國家原“863”課題在內(nèi)的大量科研課題,出版專著3部,為我國鐵路建設(shè)做出了杰出貢獻(xiàn)。

        令人驚嘆的“中國速度”

        中國鐵路的變遷史,既是一部交通的發(fā)展史,也是一部時代的進(jìn)步史。中國鐵路的變化,是改革開放41年來輝煌成就的縮影,始終伴著國家發(fā)展的鏗鏘腳步。尤其是近10余年來,高速鐵路帶來的“中國速度”,舉世驚嘆。

        其實,早在2008年,《紐約時報》專欄作家托馬斯·弗里德曼在一次旅行后,就對中國的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展印象十分深刻,他甚至發(fā)文督促美國重啟包括交通在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)勢。

        數(shù)年后,中國依舊既是當(dāng)今世界交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度最快的國家,又是交通需求增長最快的國家。僅從鐵路來看,從“八縱八橫”骨架的建設(shè),到六次提速,再到具有跨越性意義的高鐵接連建成……中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃更是明確,到2025年,中國高速鐵路通車?yán)锍虒⑦_(dá)到3.8萬公里。

        這些數(shù)字背后是10多年來中國交通運輸發(fā)展的巨大成就和令人驚艷的“中國速度”,當(dāng)然,這也見證了鐵路科技的巨大發(fā)展。與此同時,中國鐵路伴著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度不斷成長,又為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供及時的服務(wù)。

        回顧中國高鐵發(fā)展歷程,2003年是一個重要的時間節(jié)點。也正是在2003年,孫樹禮被任命為鐵三院總工程師,主持京津城際鐵路、京滬高鐵、北京南站等重大項目的勘察設(shè)計工作。

        彼時,孫樹禮擔(dān)任橋梁總設(shè)計師的秦沈客運專線剛剛建成通車。這是基礎(chǔ)設(shè)計時速達(dá)250公里的第一條鐵路客運專線,其山海關(guān)站至綏中北站區(qū)間線路條件可進(jìn)行300公里/小時的試驗。從某種程度上來說,這條專線充當(dāng)了我國高速鐵路建設(shè)技術(shù)與裝備的試驗基地。

        “從1999年開工建設(shè),到2002年12月建成通車,秦沈客運專線用實踐證明了此前業(yè)界爭論數(shù)年的高速鐵路構(gòu)想的基本理論。”孫樹禮介紹,秦沈客運專線的建設(shè),為我國后來修建高速鐵路積累了寶貴經(jīng)驗。而在京津城際鐵路建設(shè)期間,他亦汲取秦沈客運專線建設(shè)經(jīng)驗,從源頭上進(jìn)行研究控制,大大提升了新線路的建設(shè)和運行品質(zhì)。

        2005年,我國第一條時速350公里/小時的高速鐵路——京津城際鐵路正式開工,鐵三院承擔(dān)了這條鐵路的設(shè)計工作,也從此奠定了中國高速鐵路發(fā)展的基調(diào)。

        “肩上的擔(dān)子明顯重了,責(zé)任越來越大。不像原來僅僅搞橋梁,這個項目開始,其他各個專業(yè)都要管,要想辦法調(diào)動大家的積極性。重大問題要親自研究,經(jīng)常跑現(xiàn)場,發(fā)現(xiàn)問題又要趕緊回來組織研究,一刻不能耽誤。”孫樹禮回顧剛走上管理崗位的時候,感慨道。

        2008年,奧運會開幕式前夕,京津城際鐵路開通運營,中國鐵路從此掀開高鐵時代的新篇章。

        深入施工現(xiàn)場

        高光時刻:從構(gòu)想到現(xiàn)實

        2008年8月1日,全長120公里的京津城際鐵路開通運營,這是我國最早開工建設(shè)并最先建成的第一條高標(biāo)準(zhǔn)鐵路客運專線。從此,中國鐵路一躍登上時速350公里的平臺,實現(xiàn)了“陸地飛行”。同一年,孫樹禮主持并參加了京滬高速鐵路的技術(shù)研究和實踐。在他的帶領(lǐng)下,京滬高鐵勘察設(shè)計攻破了一道道難關(guān)。

        接踵而至的兩個大項目,是中國鐵路跨越時代的標(biāo)志,它們讓我國高速鐵路的構(gòu)想真正投射到了現(xiàn)實,也讓孫樹禮的職業(yè)生涯迎來了高光時刻。

        時光回到2008年以前。當(dāng)時,通過秦皇島至沈陽客運專線建設(shè)和既有線提速,我國已建立了時速250公里鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,但時速350公里的高速鐵路建設(shè)仍是空白。不僅如此,國外也沒有時速350公里的鐵路商業(yè)運營先例。

        “要建設(shè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的時速350公里高速鐵路,面臨著巨大挑戰(zhàn),技術(shù)難題一大堆!”孫樹禮回憶道。果不其然,在主持京津城際鐵路工程設(shè)計研究時,孫樹禮和團(tuán)隊遇到了一系列科研難題。

        首先便是需要突破深厚松軟土區(qū)域高速鐵路土建工程建造技術(shù)。時速350公里高速鐵路的平順性、穩(wěn)定性比時速250公里鐵路要求更高,對軌道、橋梁及路基的變形要求更加嚴(yán)格,其軌距偏差不能大于1毫米,10米范圍高低,軌向不能大于2毫米,工程精度需達(dá)到毫米級。

        其次,京津城際鐵路需解決高速鐵路系統(tǒng)集成及各系統(tǒng)間的合理匹配問題。高速鐵路是一項系統(tǒng)工程,集線路軌道、動車組、牽引供電、通信信號、運營調(diào)度、客運服務(wù)等于一體,需解決各系統(tǒng)合理匹配、相互兼容、整體優(yōu)化、協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)等技術(shù)難題,需要建立驗證系統(tǒng)整體是否安全、平穩(wěn)、可靠運行的綜合評價體系。

        孫樹禮組織團(tuán)隊積極攻關(guān),他們創(chuàng)新了高速鐵路深厚松軟土地基路基、橋梁沉降控制技術(shù),提出了樁筏基礎(chǔ)聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù),首次實現(xiàn)了一般路基工后沉降小于15毫米、不同結(jié)構(gòu)物之間差異沉降小于5毫米、折角小于1‰,解決了9米×50米高寬路基建設(shè)時間短、沉降控制標(biāo)準(zhǔn)高等技術(shù)難題;首次提出了變形過程指數(shù)法預(yù)測橋梁沉降公式,實現(xiàn)了深厚松軟土地基橋梁墩臺均勻沉降不大于20毫米、相鄰墩臺差異沉降不大于5毫米,攻克橋梁沉降預(yù)測和控制難題,實現(xiàn)了路基、橋梁沉降控制精度達(dá)到毫米級,為高速鐵路高平、高穩(wěn)、高安全奠定了基礎(chǔ)。

        此外,孫樹禮和團(tuán)隊還組織實施了北京南站房橋合一結(jié)構(gòu),研究解決了房建、橋梁、地下一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)匹配問題。

        回顧攻關(guān)歷程,孫樹禮笑道:“難題有時候就像一層窗戶紙,捅破了就覺得豁然開朗,也忘了當(dāng)初攻克的過程有多煎熬。對于那些難題,我其實心懷感激。要不然,京津城際鐵路還不一定能有今天這樣大的魅力呢!”

        自2008年開通運營以來,京津城際鐵路工程項目先后獲得國家科技進(jìn)步獎一等獎、中國鐵道學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎特等獎、詹天佑土木工程獎等20余個獎項,無論是行業(yè)內(nèi)的認(rèn)可,還是乘客的口碑,都讓中國第一條高速鐵路收獲了巨大的聲望與榮譽。作為我國第一條時速350公里高速鐵路和京滬高速鐵路的試驗線,其創(chuàng)新成果和實踐經(jīng)驗,為我國大規(guī)模、高標(biāo)準(zhǔn)高速鐵路網(wǎng)建設(shè)提供了指導(dǎo)、奠定了基礎(chǔ)。

        組織專家踏勘鐵路項目現(xiàn)場

        打造自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

        2008年開始參與技術(shù)研究和實踐,并于3年后通車運營的京滬鐵路項目中,孫樹禮組織研發(fā)的高速鐵路Ⅱ型板式無砟軌道技術(shù)體系,更是一舉打破境外技術(shù)壁壘,形成了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

        作為設(shè)計單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人和該項目的總設(shè)計師,在主持京滬高速鐵路工程設(shè)計研究過程中,孫樹禮研究制訂了主要設(shè)計參數(shù)、原則、工程方案,指導(dǎo)工程設(shè)計。他創(chuàng)新長橋景觀設(shè)計,研究提出的梁部、墩身流線型方案,使橋梁從細(xì)節(jié)到整體線形平順過渡,橋梁視覺流暢、景觀效果突出,廣泛應(yīng)用于中國高速鐵路。

        伴隨著這個項目中的技術(shù)難題逐個被攻破,一系列創(chuàng)新技術(shù)浮出水面。孫樹禮在研究無砟軌道岔區(qū)高架結(jié)構(gòu)時,提出了道岔尖軌與橋梁支點的合理位置關(guān)系及結(jié)構(gòu)剛度標(biāo)準(zhǔn)。這一構(gòu)想,不僅解決了高速岔區(qū)設(shè)置高架結(jié)構(gòu)的難題,還實現(xiàn)了土地集約使用和節(jié)省造價。他主持研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的Ⅱ型板式無砟軌道布板、打磨及精調(diào)三大核心軟件,實現(xiàn)了制造精度0.3毫米、鋪設(shè)精度1毫米的毫米級工程精度,保證了高速動車組運行高速度、高平順、高安全,攻克了境外技術(shù)壁壘,促進(jìn)了技術(shù)裝備國產(chǎn)化。

        京滬高鐵是當(dāng)時世界上一次建成里程最長、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路,其研究成果及實踐經(jīng)驗,廣泛應(yīng)用于中國高速鐵路大規(guī)模、高質(zhì)量建設(shè)?!熬咚勹F路工程”榮獲國家科技進(jìn)步獎特等獎,“高速鐵路Ⅱ型板式無砟軌道技術(shù)體系研究”獲天津市科技進(jìn)步獎一等獎。此外,項目還獲發(fā)明專利2項,軟件著作權(quán)3項……

        2008年,除了兩個重大高鐵項目接踵而至,讓構(gòu)想投進(jìn)現(xiàn)實外,孫樹禮還收獲了另一個重大項目——青藏鐵路拉薩河特大橋項目帶來的一系列榮譽。

        提起青藏鐵路拉薩河特大橋工程的設(shè)計,孫樹禮饒有興趣,他認(rèn)為這是自己設(shè)計生涯中較為得意的作品。

        多年的橋梁設(shè)計經(jīng)驗,讓孫樹禮特別重視橋梁美學(xué)與工程技術(shù)的結(jié)合。在主持青藏鐵路拉薩河特大橋設(shè)計研究中,孫樹禮提出橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計、景觀設(shè)計共同創(chuàng)新的設(shè)計理念,他采用主橋五跨三拱組合結(jié)構(gòu)體系和中孔雙層疊拱模式,填補了國內(nèi)大跨度橋梁建設(shè)多項技術(shù)空白。

        這一作品也給孫樹禮帶來了諸多榮譽。“拉薩河大橋工程”榮獲中國土木工程詹天佑獎,“青藏鐵路拉薩河特大橋設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)試驗研究”榮獲2008年中國鐵道學(xué)會科技進(jìn)步獎一等獎,項目所屬的“青藏鐵路工程”更是獲得了2008年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎特等獎。此外,孫樹禮還基于此項目主編出版了專著《青藏鐵路拉薩河特大橋》。

        如今,拉薩河特大橋已成為一道風(fēng)景線,成為青藏鐵路最具標(biāo)志性的工程。遙看造型新穎別致的青藏鐵路拉薩河特大橋,宛如鋪入雪域高原美麗風(fēng)光畫卷中的一抹點睛之筆。它的主橋的系桿拱以其白色柔美流暢的曲線,與剛毅的山巒背景剛?cè)嵯酀?jì);主梁白色變截面仿佛連綿起伏的雪山……獨特的設(shè)計,不僅實現(xiàn)了橋梁建筑美學(xué)、橋梁結(jié)構(gòu)先進(jìn)性與地域人文環(huán)境的有機融合,還體現(xiàn)了民族特色和時代氣息。

        從設(shè)計理念、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造施工、站后接口及建筑材料等方面進(jìn)行了一系列高速鐵路勘察設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)的自主創(chuàng)新工作……孫樹禮和他的團(tuán)隊還為我國高速鐵路勘察設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。

        至今,孫樹禮參加編制工作的行業(yè)重大規(guī)程規(guī)范已有10余項。其中,尤其值得一提的是《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》。作為規(guī)范主要起草人和主編單位的技術(shù)負(fù)責(zé)人,他充分借鑒國外高速鐵路設(shè)計經(jīng)驗,在秦沈客運專線設(shè)計研究成果的基礎(chǔ)上,集京津城際鐵路、京滬高速鐵路等研究成果,組織研究形成了技術(shù)先進(jìn)的中國高速鐵路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),支撐了我國大規(guī)模、高標(biāo)準(zhǔn)的高速鐵路網(wǎng)建設(shè)。

        參加學(xué)術(shù)會議

        從高鐵時代到智能時代的新征途

        談起選擇鐵道工程專業(yè)的原因,孫樹禮笑了:“理由很簡單,因為鐵道工程專業(yè)排在學(xué)校的第一位。”

        熟悉孫樹禮的人都知道他的性格特征——好學(xué)又追求卓越。選專業(yè)的原因大體也與這一性格特征有關(guān)。1979年,孫樹禮以高出重點分?jǐn)?shù)線70分的成績考入西南交通大學(xué),成為全縣兩名重點大學(xué)學(xué)生之一。

        對于孫樹禮來說,學(xué)習(xí)從來不是負(fù)擔(dān),而是具有濃厚興趣的事兒。他喜歡解難題,如果遇到難題,就是不睡覺也想解答出來。

        但是進(jìn)入大學(xué)后,孫樹禮一度情緒低落?!耙贿M(jìn)大學(xué)就懵了。對專業(yè)和學(xué)習(xí)感到了前所未有的迷茫。雖然鐵道工程專業(yè)在學(xué)校排名第一,但其他專業(yè)的同學(xué)都說這個專業(yè)成天往深山老林里鉆,又苦又累,沒啥出息?!?/p>

        后悔和沮喪的情緒在這個剛滿18歲的青年心中徘徊。就在此時,老師在一節(jié)課上的一句話鼓舞了他?!袄蠋熣f,我們這個專業(yè)知識面很寬,培養(yǎng)的是工程建設(shè)的總體性人才。就是這句話,一掃我心中陰霾?!边@段迷茫往事也成了日后孫樹禮自嘲的趣事。此后40年,他再也沒有過任何猶豫與顧慮。

        孫樹禮說,工作后,小項目出差一兩個月,大項目出差三五個月。尤其是鐵路線外業(yè)勘測工作,往深山老林里鉆是家常便飯,但他從來沒有覺得苦和累,反而對鐵道工程建設(shè)的認(rèn)識與體會不斷加深,對這份事業(yè)的愛不斷加深。

        縱橫在九州大地上的鐵路線,正是靠著一代又一代鐵路人在深山老林里用雙腳丈量出來的。正是有這些不怕苦和累,不斷提升技術(shù)水平、攻克難關(guān)的鐵路人,中國鐵路里程才得以不斷延伸,才能實現(xiàn)從綠皮火車到高速鐵路的跨越。

        從踏入專業(yè)門檻算起,從事鐵路科研工作已有40年的孫樹禮是中國鐵路不斷延伸的見證者、參與者。京津城際鐵路、京滬高鐵、拉薩河特大橋……這一系列在我國鐵路發(fā)展史上有著重要意義的工程背后,都有他的身影。

        不斷創(chuàng)新,讓中國高鐵站到了世界鐵路建設(shè)的前列;也是不斷創(chuàng)新,讓孫樹禮站到了中國高鐵設(shè)計的前沿?;厥阻F路發(fā)展變遷的歷程,孫樹禮為自己能參與其中并做出積極努力感到由衷自豪。他說:“高鐵時代,我們恰逢其時。未來的中國鐵路,還將在一代又一代鐵路科技從業(yè)者的共同努力下,在智能時代的新征途上大有所為。”

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