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我会副理事长杨华勇院士荣获2021年度“最美浙江人·浙江骄傲”人物

发表时间:2022-01-26
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近日,由省委宣传部、浙江广播电视集团主办的2021年度“最美浙江人·浙江骄傲”人物评选结果揭晓。我会副理事长、中国工程院院士、浙江大学机械工程学院院长杨华勇荣获2021年度“最美浙江人·浙江骄傲”人物

 

杨华勇院士个人事迹

地铁是人们日常上下班通勤最便捷的交通工具,但你知道地铁隧道是怎样一点点挖出来的?靠的就是“大力士”盾构。地铁隧道被分成多段、一头一尾的车站,盾构机一头车站进,另一头车站出,隧道就通了。盾构机工作就好像蚯蚓钻洞,把泥吃进去,然后排出身体。盾构机挖隧道的过程就是“啃”地下的砂石、泥土和水等,然后变成泥浆或软泥块排出来,通过轨道车运出隧道。所以,有人把盾构比喻成“开往春天的地下铁”,地铁四通八达,隧道穿山越江,都离不开它。

1965年,中国的第一条地铁正式开建,由于当时缺少施工的现代化装备,北京地铁一号线从规划到开通花了十几年时间,而彼时的西方国家,在挖掘隧道时早已经用上了安全高效的盾构设备。20世纪90年代,中国经济还不发达,买不起新的盾构,只能用进口的二手盾构,德国6.3米直径的盾构在广州登陆要5000多万,到南京要5500万,到北京要6000多万!洋盾构一路北上一路涨价,且运输、装备、维护也都耗资巨大。常常是刚磕磕绊绊学会了怎么用,就碰上“水土不服、停机罢工”的事儿,不时造成装备损坏、工程延期、人员伤亡,中国企业只能担当 “施工队”与“整机装配队”的角色,一遇到问题只能干着急。1998年,杨华勇到广州参观德国海瑞克公司的盾构产品,适逢海瑞克公司有个工程师要到现场指导盾构的应用情况,这个一天要价3000美元、住五星级酒店的德国工程师,竟然只是一个二十多岁的阿根廷小伙子,他是德国公司派驻台北的工作人员,在台北工作一年半后来广州“指导工作”。

盾构是大型复杂工程装备,因为中国企业不懂使用和维护,所以请国外专家费用很高。从西方学成归来的杨华勇深刻体悟到了中国和发达国家之间的差距之大,对这一现状耿耿于怀的他下定决心,外国人能造的东西我们中国人也能造,必须做出属于自己的盾构。杨华勇于是义无反顾地带领产学研团队踏上了艰难的研发之路。当时中国企业已经能按图装配和正常使用,主要的挑战是自主设计制造与故障修理,目标是改变长期依赖国外的局面,争取掌握自主设计制造盾构的能力,不再受制于人。

但这个自主研制盾构机的项目遇到了重重阻力。

首先遭到了业内专家的反对,因为他们看到的、使用的都是国外做了几十年上百年的装备,机械行业的专家都不相信中国短期能自己做出来。几年里,杨华勇各处奔走呼吁,直到2003年,“863计划”机器人主题启动了对盾构项目的支持,多家企业和高校联合攻关。杨华勇领衔的浙江大学团队负责液压系统,中铁隧道做刀盘刀具,上海隧道做控制系统和后配套系统。

2005年,杨华勇的产学研团队研发出液压驱动和控制系统。这是盾构的“心脏”,也是国外技术封锁最严的部分。系统做好了,下一个问题也接踵而至——没有地方装主机试验。他们多方联系,屡屡碰壁。当时的环境下一般认为大学能说不能做,大学科研人员只能在实验室做事,不相信他们设计出来的东西能在施工现场派上用场。后来几经周折,杨华勇联系到上海地铁二号线延长段的工程队,想把团队研发的液压驱动和控制系统并行到德国盾构上试验,但工程部并不信任他们。工程部说施工是有时间限制的,提前通了隧道有奖金;拖延进程,是要挨罚的。所以工程部觉得他们是在干涉工程进度,是在添乱。最后杨华勇说破了嘴皮,施工方才给通上了电。杨华勇团队设计出的系统试用了100米,效果和德国盾构完全一样,这样信任感就产生了。当时他的团队适时将产学研实地结合了一把,尽管经费申请很难,但国家最后还是批了三千万的经费用来研制样机。2007年,产学研团队终于研制出首台具有自主知识产权的复合盾构样机,这台样机就是“中国中铁一号”。

样机出来了,谁是第一个吃螃蟹的呢。盾构只能朝前打,不能往后退,而地铁线路又是定点的,不允许废弃重来。新研发的国产盾构带来的未知风险使得施工企业起初并不愿意尝试。但苦心人,天不负。最终还是等来一个“机会”——天津地铁施工,国产盾构样机被当成了德国造进入了现场。在天津地铁3号线营口道—和平站标段施工中,它穿越了瓷房子、渤海大楼等对地表变形特别敏感的标志性建筑,地表局部变形小于2毫米,地面建筑完好无损,圆满完成了该标段的掘进任务。

这台盾构样机“一战成名”。“中国设计中国制造”的盾构产品能当大用。杨华勇带领团队成员经过近二十年的产学研联合攻关,攻克了盾构自主设计制造关键技术,给盾构装上了“中国心”,中国终于打破“洋盾构”一统天下的局面。2013年1月,杨华勇主导的“盾构装备自主设计制造关键技术及产业化”项目获得了2012年度国家科技进步奖一等奖。今天,他们团队长期合作的中铁装备和铁建重工已经成长为台量最大、全球数一二的盾构设计制造龙头上市企业,各种系列盾构与硬岩掘进机产品占领了全球新增市场的60-80%份额,出口到五大洲25个国家(包括欧洲等发达国家)。

今年,杨华勇团队准备开始设计制造直径18米的超大盾构机,它的横截面有6层楼那么高,如果挑战成功将成为新的世界记录。杨华勇团队经过近二十年的努力实现了中国在盾构领域的“跟跑”到“并跑”,还将争取引领发展。

未来,中国地下空间开发的规模会越来越大,不仅有交通轨道、市政网络,还会有更大规模的地下综合体,形成“地下城市”。可以预见,盾构这个“国之重器”将继续在华夏大地上穿山过江、大显身手。

   来源:流体动力与机电系统国家重点实验室

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