“关系国计民生的交通运输领域一直面临两大难题，一是安全，二是效益。作为以土木、交通、机械专业为主体的高等院校，让科技在该领域开出安全与效益之花，是我们的责任。”石家庄铁道大学副校长杜彦良教授说。杜彦良，这位被誉为“安全与效益的使者”的交通工程专家，为祖国铁路事业的发展，投入了自己的全部精力。

 

在举世瞩目的青藏铁路建设中，杜彦良主持的“青藏铁路多年冻土稳定性监测系统”作为青藏铁路工程重要组成部分，获得2008年度国家科技进步奖特等奖。在此之前，他还获得国家科技进步奖1项，二等奖2项，省部级奖12项之多，并摘取了“国家杰出专业技术人才”的桂冠。

 

杜彦良副校长同时还兼任石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所所长。

 

 

20世纪90年代以来，我国新建桥梁总数已占全世界的47%。尤其在跨江、跨海等长大桥梁建设领域，建造了一大批有代表性的跨江特大桥梁，我国已成为名副其实的桥梁大国和桥梁强国。

 

长大桥的跨越式发展为交通科技创新提供了新的历史机遇，也提出了新的挑战。跨江大桥不断向大跨径、深水域和外海发展，不仅建设难度大，而且处于特殊的恶劣环境中，维护难度极大增加，一些桥梁已处于“亚健康”状态。为保证桥梁结构的安全性、适用性和耐久性，采用何种技术方法来保证桥梁的健康状况并及时发现安全隐患，避免重大事故发生，确保大桥结构的安全运营，成为亟待解决的重大科学问题。

 

杜彦良审时度势，于1999年带头组建了石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所。十多年来，他带领的团队先后参与我国多项具有标志性的重大工程建设，在长大隧道施工新技术、大型结构健康诊断与结构评价、智能材料与结构、大型成套施工设备安全技术与故障诊断等方面作出了突出成就。

 

新世纪初，为了验证被誉为跨世纪中国第一座公铁两用大跨高墩矮塔斜拉桥——芜湖长江特大桥的设计理论，确保大桥的安全运营及为日常养护、维修提供技术依据，杜彦良团队攻坚克难，创建了芜湖长江大桥长期监测、安全评估与预警报警系统，他们的工作得到了铁道部的高度评价。

 

针对芜湖长江大桥结构复杂、荷载大、冲击大、梁体变形大等特点，杜彦良等自主研发了具有自主知识产权的嵌入式无线网络采集智能终端；建立了基于以太网的小集中分散式网络数据自动采集系统；提出了一整套大型桥梁状态监测、结构健康诊断和异常状态预警预报等技术方法，创建了适用于新建特大型桥梁的长期监测、安全评估与预警报警的安全保障体系。攻克了多参量多测点健康状态的远程自动监测、海量监测数据的实时分析处理、实时诊断和预测预报，以及监测系统在野外恶劣环境条件下的长期稳定可靠等关键技术难题，提升了我国工程结构的监测水平。该成果于2007年获得铁道部科技成果奖一等奖。

 

该创新成果除在芜湖长江大桥得到成功应用外，还在秦沈客运专线辽河特大桥、宁夏吴忠黄河大桥、山西新原高速公路小沟特大桥等特大型桥梁的长期监测中获得成功应用，为验证和完善新型桥梁的设计理论和确保运营安全提供了重要技术依据。

 

“拥有良好的科研基础条件和一支生机勃勃的创新团队，将研究与实体工程进行对接是我们的目标。”杜彦良对团队的发展十分自信。这些年来，杜彦良团队相继研制了“联通式动态挠度仪”、“网络数据采集仪”、“光纤应变传感器”、“光纤温度传感器”、“光纤传输监测通讯网络系统”，建立了多个不同结构的远程、自动、实时监测系统，解决了长期监测过程中多种信号采集、整合、数据处理及存储、查询等各种技术难题，特别是攻克了适应于野外恶劣环境条件下监测系统的长期、稳定、可靠等技术难题。

 

针对我国20世纪50年代修建的郑州铁路大桥、武汉铁路大桥等病害桥梁，他们建立了多个不同类型的远程、实时监测系统，构建了以状态监测、安全评估、养护维护、快速康复为核心内容的安全保障体系，通过实施及时发现预报了多起重大隐患事故，确保了交通大动脉的安全畅通，产生了巨大的科技效应。

 

如今，工作人员坐在办公室或实验室的计算机旁，就可以远程监测桥梁在运营中的健康状况，一举结束了长期以来桥梁安全健康靠人工监护的历史。上述成果于2008年获得国家科技进步奖二等奖。

 

 

战胜了多年冻土、生态脆弱和高寒缺氧等世界铁路建设三大难题的青藏铁路，于2006年7月1日全线开通运营，其运行安全状况备受世人注目。国务院青藏铁路领导小组常务副组长、铁道部副部长孙永福坦言：“对于大气升温和列车重复荷载影响青藏铁路冻土工程的问题，我们已经建立了冻土工程长期监测系统，可以及时解决出现的新问题。”

 

这个监测系统就是杜彦良带领的课题组所承担的重大攻关项目——青藏铁路多年冻土路基区工程稳定性长期监测系统。根据青藏铁路冻土路基的特点，他们成功研制出具有自主知识产权的适用于高原高寒恶劣环境的高精度测温传感链、冻土路基变形传感装置、远程自动监测仪等传感器和测试仪器；创建了具有自动采集、远程传输、自动分析处理功能的多年冻土区路基稳定性长期自动监测系统；攻克了高寒高原恶劣环境下监测系统的长期性、稳定性和可靠性等世界技术难题，实现了对550公里青藏铁路路基冻土病害及其稳定性的预测预报，为运营安全提供了技术保障。研究成果达到了世界领先水平，填补了国内空白。

 

在格尔木中心的一幅拓扑图大屏幕上，有规律地闪动着一串串字符。杜彦良介绍，这些数字是通过分布在青藏铁路550公里冻土区沿线的近万个无线传感器组成的监测系统自动检测、自动采集、自动传输而获得的；正是这一组组数字，为千里青藏铁路冻土区的安全运营和养护维修提供了及时、有效、准确的依据。

 

如果按照传统的人工检测方式，在青藏铁路这样特定的环境中对路桥进行养护维修可不是一件轻松的事。起初，青藏铁路建设有关方面曾设想购置高档越野车，专门安排工程技术人员常年进行巡路检测。且不说这种方法花费巨大，在高寒缺氧环境下人工作业之艰难可想而知，青藏铁路冻土地貌的特殊性更是对检测技术提出了特殊的要求。2003年杜彦良教授大胆提出了运用现代传感测试技术进行动态、远程、实时监测的设想。

 

但青藏铁路在前期施工的总干线施工中并没有预留用于此类数据传输的光缆，这就意味着他们不能采用有线光缆，只能改用无线远程传输。可随之而来的远程监测技术无线传输的数据容量问题、电源问题、测试设备的防盗问题、使用寿命及可靠性问题，特别是如何保证监测系统在高寒高原野外恶劣环境条件下安全长期稳定运营，同时做到防水、防盗、防雷、自诊断、自校准等问题……一个又一个挑战接踵而至，杜彦良及课题组迎难而上，在多年来重大路桥工程会战中积累的宝贵经验基础上不断创新，成功破解了一个个技术难题。

 

杜彦良说起所建立的青藏铁路多年冻土路基稳定性监测系统，眉宇间挂满幸福和自豪：“青藏铁路建在冻土上，铁路的安全性就取决于冻土是否稳定，通过深埋在冻土层下面数米的传感器自动采集到的冻土温度和路基变形这两组数据，它们是形成专家决策的重要依据，随时提醒线路维护部门做什么、怎么做。”

 

杜彦良等专家用自己的创新性成果，为千里青藏铁路冻土区安装了一套全天候24小时“动态心电图监测仪”，杜彦良率领的大型结构健康诊断与控制研究所，也因此被铁路科技部门的同行们形象地称作青藏铁路安全运营的“千里眼”。

 

 

2006年1月9日，北京人民大会堂，无数关切的目光聚焦这里。本世纪召开的第一次全国科技大会隆重开幕，人们感叹着“又一个科技的春天在向我们招手”。在全国科学技术大会上，以石家庄铁道大学为主持单位的“长大隧道全断面岩石掘进机(TBM)掘进技术研究与应用”，获得国家科学技术进步奖二等奖。

 

从1995年正式接触全断面岩石掘进机开始，杜彦良的学术生涯以及随后的辉煌成就就与之密切相关，而这个被简称为TBM的庞然大物所负载的创新故事无疑更引人注目。

 

在中国铁路建设上，实现这个最简单的命题却走了近百年。

 

100多年前，詹天佑在为京张铁路选线时，不得不“拐弯抹角”，火车在青龙桥附近要通过“之”字形路线，笨重地爬上八达岭，以缩短穿岭隧道的长度。

 

新中国成立后的近半个多世纪，修建穿越崇山峻岭的铁路、公路，大多选择九转十八弯的盘山路。

 

100年后的今天，随着全断面岩石掘进机(TBM)在我国的应用，长大隧道修建能力的增强，铁路也终于可以“直来直去”了。

 

全断面岩石掘进机在长大隧道建设中的应用无疑是中国隧道建设上的一次巨大革命，而杜彦良和他的科研团队正是这一革命历程的参与者、见证者，他们的科研之路也是TBM在我国的“掘进”轨迹。

 

杜彦良说：“TBM就是一只巨大的钢铁穿山甲。”

 

1996年10月，为保证我国最长隧道——秦岭隧道的顺利贯通，我国从德国维尔特公司引进两台直径8.8米的TBM全断面岩石掘进机。机器买回来了，如何使这台庞然大物安全高速地运转起来，我国请外国专家来指导，不仅技术指导费用高达400万美元，而且我们什么也学不到。面对复杂地质、洋机器和工期压力，杜彦良和他的课题组的同事们深感责任重大。

 

在岩石最硬、埋深最大、地质最复杂的秦岭隧道施工中，杜彦良带领70余人的科技队伍，在半年多的时间里完成了36卷约2000万字的技术资料翻译和整理任务，承担了设备引进、监制、施工、检测、维修等10多个研究课题，提供了从科研到生产的全过程服务，为秦岭隧道的顺利贯通作出了贡献。

 

杜彦良教授结合我国长大铁路隧道建设，在TBM掘进理论、系统设计、施工技术、状态监测、故障诊断及关键零部件国产化等方面进行了开创性研究。创建了具有自主知识产权的开敞式TBM选型设计、施工、监测、维护、管理为一体的长大隧道掘进技术体系，形成了国家级TBM施工工法。创造了开敞式TBM能够穿越70%以上软弱围岩或破碎带的新纪录，突破了国外开敞式TBM施工不能超过20%软弱围岩或破碎带的技术范例。取得了月进尺1111米的世界最好成绩。在TBM的状态监测与故障诊断方面，提出了以主机动力传递系统为重点兼顾其他系统的采用油液磨损分析、振动分析、无损探伤等方法的综合监测诊断技术，破解了多起重大事故隐患，保证了TBM完好率，达到了机时利用率40%以上、故障诊断率88％的世界先进水平。杜彦良教授及所在单位作为主要研究成员及主要参加单位完成的“秦岭特长铁路隧道修建技术”，2003年获得了国家科技进步奖一等奖和国家重大工程奖。

 

TBM施工技术在秦岭隧道的成功实施，翻开了我国隧道施工崭新的一页。之后杜彦良等又相继参与了西安至南京铁路建设关键控制性工程——桃花铺、蘑菇岭长大隧道的修建和长达85公里、直径8米的世界最长的辽宁大伙房引水隧洞等多项长大隧道及引水隧洞的修建，首次创建了开敞式掘进机既能掘进硬岩又能掘进长距离软弱围岩的施工技术，形成了自主的长大隧道TBM安全掘进技术。目前该技术已被国内外许多重大工程应用和推广。作为第一主持人，上述成果于2005年获得国家科技进步奖二等奖。

 

“我们所从事的事业前景广阔，而责任重大。”面对成绩，杜彦良说，“科技之路没有终点，围绕交通运输大动脉的安全与效益，我们将永不止步。”

 

《科学时报》 (2010-6-9 B3 人物)