日前,我校“重交通道路耐久与安全协同创新平台”通过交通运输部的认定,成为其首批协同创新平台。据了解,这个由高校为主体协同创新平台将以“综合、绿色、平安、智慧”四个交通发展为目标导向,按照“行业急需、世界一流”的总体要求,以交通运输行业基础性、战略性和前沿性的共性关键科学问题为研究重点,完善产学研协同创新体制机制,汇聚培养科技创新人才,激发科技创新活力,全面提升交通运输行业科技创新能力。

“重交通道路的耐久与安全研究迫在眉睫”,孙立军开门见山,随着我国经济活动的日渐活跃,道路运输特别是重载交通运输量猛增。尤其是煤炭、钢铁等大宗原材料的运输,各种道路上的大卡车往往是数十吨甚至上百吨“排山倒海”而来,道路的损伤越来越严重,安全越来越令人担忧。“重载车比例高和超载影响了道路的耐久性,我国道路路面寿命普遍比国外少15-20年;重交通还带来了严重的道路安全问题,大型车辆导致的特大事故占76%,死亡人数接近40%。”孙立军介绍说,交警部门提供的一份材料显示,超载超限运输被称为头号“公路杀手”,是造成道路损害、引发道路交通事故的主要原因。他解释,车辆超限重量增加和其对路面的损害呈几何倍数增长,超限10%的货车对道路的损坏会增加40%,一辆超载2倍的车辆行驶一次,对公路的损害相当于不超限车辆行驶16次;一辆36吨的超载车辆对道路的毁坏程度相当于9600辆1.8吨小汽车对公路的破坏,“超载货车每赢利1元钱,就会造成公路损坏100元的代价”。
作为我国第一位道路交通工程专业博士,上世纪八十年代开始孙立军便瞄准了道路损坏机理展开研究。2004年,研究成果《高速公路早发性损坏机理分析和设计理论研究》报告,得到上海市科委的高度重视,这篇报告解决了传统路面设计规范下多年来难以解决的一大难题——高速公路的早发性损坏问题。报告从性能角度进行分析,对高速公路早发性损坏机理分析和设计理论进行了系统、全面、深入研究,详细解释了高速、多雨、重载作用下路面受损坏的过程,建立了基于性能的路面全寿命分析设计系统,统一了路面分析设计理论。据了解,此项成果在延长路面寿命、减少养护维修频率、道路材料产业等方面可产生数百亿元产业潜力,还将催生出现代意义上的公路企业等等。因此成果一出,便得到了包括交通部西部交通科技项目、广东交通集团和国家杰出青年科学基金项目在内的众多项目和公司的资助。
“与传统的道路损坏类型不同,重交通道路的损坏产生于路面使用初期,损坏起于面层,开裂向下传播,且快速发展。”孙立军说,团队针对性积累了北京、广东、山东、浙江、江西、河北、辽宁等100多万个道路数据,北京的数据积累了10年,还采集了20多条高等级公路路面数据。
在此基础上,团队综合道路结构、材料特性、交通实际,甚至车辙纹理特点展开重交通道路的设计,最终形成创新中心的四个交通战略研究领域,即综合性政策和共性技术,全过程、全环节绿色理念和长寿命的工程技术,全路域、全时程的安全,高起点、智慧引擎。“包含政策、规划、管理、技术在内的综合性研究是统领,智慧的设施、运营和管理是研究的驱动力。”孙立军说,耐久稳定、资源循环、低碳节能和环境友好是研究的根本原则,安全的设计、施工、运营和养护是研究前提。按照这一思路,中心将集中精力开展长寿命、低成本、高可靠、低风险的绿色和平安交通研究,形成人才、学科和科研三位一体的协同创新研究联合体,中心内设立包括路基长期性能、长寿命路面与养护、材料耐久性与资源化、路域环境安全和道路营运安全等5个分中心,大数据中心、培训中心等两个中心。
“我们的使命是要解决重载交通条件下道路的基础性科学技术问题。”孙立军介绍,已经或将要开展的研究包括重载交通条件下,路面的结构行为、损伤机理和使用性能的全寿命演变基本规律;面向百年寿命的路面结构与材料的一体化设计方法;重车运行特征、重车驾驶行为和智慧安全管理技术;多尺度试验及其与工程性能的关系;海量实验数据、工程实测数据的融合分析方法等课题。近期任务与目标是研发重交通长寿命道路结构与耐久型材料,实现结构寿命50年、功能寿命10-15年的目标并发布技术指南;突破耐久导向的路面大中修与再生利用技术,实现结构的精准化评价和耐久性结构转换,提出再生和资源循环利用;建立重交通道路安全设计理论体系,揭示重车驾驶员的行为,形成智能型设施安全评价、设计和智能监管;创建开放型大数据中心,覆盖近10年的研究数据和重点区域重点公路性能数据;成立技术培训中心,形成每年300人培训能力,建设10门网络开放课程;形成交通行业可持续自主创新的文化氛围。

据悉,按照这些目标,协同创新中心由我校牵头,联合华南理工大学、哈尔滨工业大学、重庆交通大学、东南大学、交通运输部公路科学研究院、交通运输部科学研究院、中交第二公路勘察设计研究院有限公司、中国路桥工程有限责任公司、北京交通安全科技股份有限公司组建而成。“平台是遵循长期研究及合作基础、优势互补的基础上,注重覆盖主要气候环境地区、产学研用完整技术链的延伸,同时聚集国内道路工程领域的高端人才,形成产学研一体、技术链和产业链相融合的创新体系,目前平台设有5个协同分中心、13个PI负责制创新团队。”孙立军表示,团队在重交通沥青路面设计理论体系、关健技术及工程应用技术领域,高速重载路基变形分析理论与控制技术,固体废弃物循环利用新技术及其在公路工程中的应用,公路运行速度体系、安全性评价与工程应用技术研究方面都已取得了一系列重要进展。
