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2019年度陜西省科學技術獎(科技進步獎)提名公示內容

作者:科技質量安全部 來源:科技質量安全部 時間:2019/6/20  

  項目名稱:公路路面主動抗滑安全保障技術、裝備及應用
  提名者:陜西省交通運輸廳
  提名意見:項目瞄準路面主動抗滑和安全保障,針對輪胎-路面高速作用機理不清楚、傳統抗滑測試設備與路面實際抗滑狀態不匹配、現有路面抗滑指標體系不完善、路面材料設計與主動抗滑需求不協調等四大技術瓶頸,歷時近20年“產-學-研-用”聯合攻關,設計和搭建了完全自主知識產權的高速足尺輪胎路面相互作用試驗平臺;成功研發了先進的室內外系列動態摩擦系數測試儀;開發了路表紋理數字化系統,建立了適應不同區域、覆蓋設計和施工及維護等不同階段的主動抗滑評價體系;揭示了路面滑水和抗滑衰減機理,提出了現役路面抗滑安全優化方法,創建了新型主動抗滑安全路面理論與建設成套技術,在國內外眾多重大工程中進行了應用推廣,取得了巨大的經濟和社會效益。
  項目簡介:
  本項目所屬科學技術領域為交通運輸建筑工程領域。
  事故猛于虎,安全大于天。據世界衛生組織統計,全球每年約125萬人死于道路交通事故,同時每年還有幾千萬人因此受傷或致殘;中國每年的道路交通事故死亡人數約為20萬,占全球的16%,造成的直接財產損失超過10億元。只要人們有出行,事故還發生,傷亡仍存在,如何減少交通事故、杜絕事故傷亡就是交通工作者永恒的創新主題。其中,作為交通出行載體的公路基礎設施,路面主動抗滑安全保障能力提升是降低道路交通事故的重要舉措。
  在國家自然科學基金項目、國家西部交通建設科技項目、以及陜西、吉林、西藏、廣東等省市交通科技與重大工程等一批科研項目的資助支持下,長安大學等單位歷時20年產學研用聯合攻關,瞄準路面主動抗滑和安全保障,針對輪胎-路面高速作用機理不清楚、傳統抗滑測試設備與路面實際抗滑狀態不匹配、現有路面抗滑指標體系不完善、路面材料設計與主動抗滑需求不協調等四大技術瓶頸,以重大裝備研發為牽引,圍繞基礎理論發展、核心技術創新和關鍵材料突破進行全鏈條研究,系統提出了公路路面主動抗滑安全的基礎理論、保障技術、重大裝備及關鍵材料,分別形成了以室內與現場抗滑安全檢測設備為核心、特殊區域和路段公路路面主動安全保障技術和材料設計核心評價指標的成套公路路面主動抗滑安全技術和體系,能滿足不同區域、不同路段路面抗滑安全的技術要求,并應用于國內外眾多實際工程中,取得了顯著的經濟效益和社會效益。
  主要研究成果為:
  (1)研發了國際上唯一的室內高速輪胎-路面相互作用重大基礎科學研究測試平臺,破解了室內難以定量評價復雜工況下路面高速抗滑安全特性這一核心問題,具有我國完全自主知識產權,多項指標達到國際領先水平,填補了國際上該領域的空白。該平臺可真實模擬汽車路面高速行駛的多種工況,最高運行速度100km/h,可將真實道路表面抗滑衰減時間縮減到1個月內完成;覆蓋了國內外典型的小汽車輪胎類型,可以開展不同輪胎尺寸、輪壓、表面花紋的模擬試驗;可以模擬不同降雨條件(達到暴雨級別,50mm/24h)、不同氣溫狀況(0-60℃)的路面抗滑狀態,并可以垂直、水平兩種加載方式之間自由切換。
  (2)揭示了輪胎-路面作用機理,提出了基于可靠度的防止車輛滑水風險的水泥混凝土路面紋理設計理論,基于路面抗滑性優化的瀝青混合料級配設計理論,改進完善了現有材料設計方法,為高速公路汽車安全行駛提供了保障。發現了行駛車輛滑水的動力機制,建立了不同紋理參數路面車輛滑水模型和輪胎胎底動水壓力預測方程;基于顆粒狀材料堆積行為和理論,揭示了顆粒材料幾何特性和混合材料內部組成特征參數對路面抗滑性的影響機理,構建了基于材料內部結構參數的路面表面宏觀構造和細觀構造預測模型。
  (3)國內首次創建了高抗滑露石水泥混凝土路面理論,形成了高抗滑露石水泥混凝土路面材料組成設計、現場成型控制和室內外性能評價技術,研發了可控調凝關鍵外加劑——露石劑,鋪筑了我國第一條露石水泥混凝土路面。提出了露石混凝土配合比設計和施工關鍵評價參數,形成了露石混凝土成套技術,比普通水泥混凝土路面抗滑耐久性提升50%以上;同時研發了露石劑噴灑車和刷洗車,促進了露石混凝土自動化施工技術發展,建立了高抗滑露石水泥混凝土路面設計流程、施工工藝和使用評價的完整體系。
  (4)面向路面抗滑耐久性問題,發展了多雨地區、大交通量路段抗滑功能層設計方法及耐久性評價方法,發展了北方地區冬季主動融雪抑冰瀝青路面材料設計方法,解決了特殊區域和路段路面主動抗滑安全性難題,自主研發了室內、現場路面兩個系列的便攜式摩擦系數測試儀,填補了國內公路路面低速動態抗滑的測試空白;提出了路面宏觀和細觀構造數字表征方法,構建了覆蓋低速和高速行車安全的公路路面抗滑評價體系,實現了公路路面抗滑紋理設計、施工過程監控、運營及維修階段路面抗滑性檢測全覆蓋,解決了目前只能工后評價的弊端;研制了輪胎-路面作用多因素耦合模擬加速加載磨耗系統,形成了包含了儀器設備、評價指標、評價方法的公路路面紋理構造耐久性評價體系,克服了現行規范缺乏模擬路面紋理真實磨損試驗方法和紋理構造耐久性指標和標準的困擾。
  依托本成果,培養博士、碩士研究生50余人次,累計發表論文百余篇,其中SCI/EI檢索50余篇;獲授權國家發明專利20余項。
  本成果已經在西藏拉貢機場路、廈門某戰備公路、內蒙古110國道、滬陜高速、西安咸陽國際機場專用高速公路等10個省(市、自治區)的高速公路和國省干線公路公路工程中得以應用,創造了巨大的經濟、社會和環境效應。同時,成果在新加坡樟宜機場等“一帶一路”國家的重點工程中進行了示范應用,展示了“中國道路”的技術實力和良好形象。
  客觀評價:
  1)鑒定結論及驗收意見
  2013年2月22日,河北省交通運輸廳主持召開了項目“河北省鹽化物抑制凍結瀝青路面施工技術研究”鑒定會,鑒定委員會認為研究成果社會經濟效益顯著,推廣應用前景廣闊,總體達到國際先進水平。
  2011年9月17日,交通運輸部西部交通建設科技項目管理中心在北京主持召開了項目“水泥混凝土路面表面功能研究”成果鑒定會,鑒定委員會一致認為,研究成果總體達到國際先進水平,其中在水泥混凝土路面雨天滑水分析模型方面達到國際領先水平。
  2010年12月30日,陜西省交通運輸廳組織召開了“高速公路隧道水泥混凝土路面抗滑降噪技術研究”項目成果驗收會,驗收委員會認為研究成果總體達到國際先進水平。
  2010年5月12日,國家自然科學基金委員會發出通知,認為項目“排水瀝青路面空隙率空間分布精細描述與衰變行為研究”滿足結題要求,準予結題。
  應用情況:
  項目的理論和技術成果已經在陜西省交通建設集團、陜西省高速集團、陜西省國道干線、內蒙古省道干線等多個實際工程中應用,具體如下:
  (1)陜西交通建設集團:該公司應用縱向刻槽防側滑技術,該技術廣泛應用于其管轄的長大隧道水泥混凝土路面工程中。
  (2)陜西交通建設集團:該公司應用隧道進出口抗滑提升技術和長大下坡冬季融雪抑冰路面材料,應用于滬陜高速藍商段,該項目于2007年開工建設,2009年通過工程竣工驗收。
  (3)陜西高速集團:該公司應用水泥混凝土路面薄層罩面技術提升隧道水泥混凝土路面抗滑性,該技術用于西漢高速公路隧道路面工程中。
  (4)陜西省公路局:應用高抗滑耐磨露石水泥混凝土新路面,該項目2000年開工建設,2001年通過工程竣工驗收,目前仍在服役中。
  (5)內蒙古交通投資集團:應用高抗滑耐磨露石水泥混凝土新路面,該項目2006年施工,2007年通過工程竣工驗收,解決了北方寒冷地區長大縱坡路面抗滑耐久性問題。
  (6)廈門某戰備旅游公路:應用高抗滑耐磨露石水泥混凝土路面,該項目2004年施工,目前仍在使用,為南方濕熱多雨地區修筑高抗滑水泥混凝土路面提供了示范。
  主要知識產權和標準規范等目錄:

序號知識產權類別知識產權具體名稱國家(地區)授權號(標準編號)授權(標準發布)日期證書編號(標準批準發布部門)權利人(標準起草單位)發明人(標準起草人)
1發明專利 立軸式汽車輪胎在路面上行駛特性模擬試驗裝置中國ZL200910254631.52011.7.20第812275號長安大學韓森 郁錄平 高巍徐鷗明, 李波 閆勝利 崔步安
2發明專利用于評價表面紋理對瀝青與集料粘附性影響的裝置及方法中國ZL201210394100.82014.9.3第1474765號長安大學裴建中;楊彤;孔維川;劉玉;張久鵬
3發明專利道路表面三維構造的評價方法中國ZL20121021455.72015.5.20第1672961號長安大學韓森;徐鷗明;劉亞敏;劉延強;趙晶;邵鵬康;彭鑫;高妮妮
4發明專利利用數字圖像獲取路面三維構造的裝置及方法中國ZL201210209065.82014.8.27第1470266號長安大學劉亞敏;韓森;劉延強;徐鷗明;趙晶;邵鵬康;陳杰;常嶸;武濤
5發明專利一種薄層瀝青混合料罩面耐久性的評價方法中國ZL201510464130.52018.12.18第3186158號長安大學韓森;高巍;劉亞敏;黃啟波;牛冬瑜;孫培;任萬艷;李微;陳德;漆祥;楊曉飛;王兆宇;勾俊芳;彭標
6發明專利半柔性路面灌注水泥漿中國ZL200910024197.12013.4.17第1177679號長安大學裴建中;陳祥峰;張紅;張志輝;張久鵬;常明豐
7論文(SCI檢索)Investigation of the relative abrasion resistance of concrete pavement with chip-sprinkled中國2017,382-383:95-101.Wear長安大學RenWanyan, Han Sen, Li Jun, Liu Mengmei
8論文(SCI檢索)Study on sliding layer of cross-tensioned concrete pavement中國2015, 16(3):18.ROAD MATERIALS AND PAVEMENT DESIGN長安大學Han Sen, Chen De, Ling Cheng, Zhang Dongsheng
9論文(SCI檢索)Design and evaluation of gap-graded asphalt rubber mixtures中國2012,35:873-877.MATERIALS & DESIGN長安大學Liu Yamin, Han Sen, Zhang Zhongjie, XuOuming
10論文(SCI檢索)Testing for low-speed skid resistance of road pavements中國2018Road Materials and Pavement Design長安大學Han Sen, Liu Mengmei, Fwa T.F.

  主要完成人情況:

姓    名韓 森排名1技術職稱教授
工作單位長安大學行政職務
完成單位長安大學
對本項目技術創造性貢獻:作為項目總負責人,對該項目“四、主要科技創新”所列第1、2、4、5、8項科技創新有重要貢獻,是該項目理論和思想的主要提出者,是該項目關鍵技術發明、技術研究的主要研究者。參與該項目研究的工作量占本人全部工作量的60%。旁證材料:授權發明專利ZL200910254631.5等10項。


姓    名裴建中排名2技術職稱教授
工作單位長安大學行政職務副處長
完成單位長安大學
對本項目技術創造性貢獻:項目主要成員,負責構建抗滑功能層設計方法及耐久性模型,對該項目“四、主要科技創新”所列第4 、6、8項技術創新有重要貢獻,是該項目關鍵技術發明、技術研究的主要研究者。參與該項目研究的工作量占本人全部工作量的60%。旁證材料:授權發明專利ZL201210394100.8等8項。


姓    名徐鷗明排名3技術職稱教授
工作單位長安大學行政職務
完成單位長安大學
對本項目技術創造性貢獻:項目主要成員,負責全速度域輪胎-路面作用機理研究,對該項目“四、主要科技創新”所列第1、2、3、7項科技創新有重要貢獻,該項目關鍵技術發明、技術研究和工程應用的主要研究者。參與該項目研究的工作量占本人全部工作量的60%。旁證材料:授權發明專利ZL201210210455.7等2項。

 

姓    名劉亞敏排名4技術職稱副教授
工作單位長安大學行政職務
完成單位長安大學
對本項目技術創造性貢獻:項目主要成員,負責顆粒材料堆積行為及理論研究,對該項目“四、主要科技創新”所列第3、4、6項科技創新有重要貢獻,是該項目路表紋理構造數字化及優化技術研究的主要研究者。參與該項目研究的工作量占本人全部工作量的60%。旁證材料:授權發明專利ZL201210209065.8等2 項。

 

姓    名韓霄排名5技術職稱助教
工作單位長安大學行政職務
完成單位長安大學
對本項目技術創造性貢獻:項目主要成員,負責路面低速抗滑性測試技術研究,對該項目“四、主要科技創新”所列第2項科技創新有重要貢獻,是該項目關鍵技術推廣應用的主要完成人。參與該項目研究的工作量占本人全部工作量的60%。

 

姓    名王琛排名6技術職稱正高級工程師
工作單位陜西省交通建設集團公司行政職務副總經理
完成單位陜西省交通建設集團公司
對本項目技術創造性貢獻:作為項目的主要參與人,對該項目“四、主要科技創新”所列第3項科技創新做出了重要貢獻。負責基于抗滑的SMA路面研究,參與級配優化,制定和負責實體工程方案,進行了路面主動抗滑保障技術——抗滑SMA路面工程化應用和推廣。

 

姓    名米  峻排名7技術職稱正高級工程師
工作單位陜西省交通建設集團公司行政職務總工
完成單位陜西省交通建設集團公司
對本項目技術創造性貢獻:負責隧道等特殊路段路面抗滑和耐久性研究,制定了隧道水泥混凝土路面抗滑提升方案,并在陜西省交通建設集團多條隧道中進行了實施,對應“四、主要科技創新”所列第4項科技創新中特殊路段抗滑標準制定以及第6項科技創新中路面抗滑耐久性評價。

 

姓    名李建軍排名8技術職稱高級工程師
工作單位陜西鼎邦實業有限公司行政職務董事長兼總經理
完成單位陜西鼎邦實業有限公司
對本項目技術創造性貢獻:負責新型抗滑路面材料推廣應用,以及現有路面抗滑性提升改善,對應“四、主要科技創新”所列第7項科技創新中融雪路面材料開發和應用,以及第8項科技創新中新型抗滑路面推廣以及提升路面抗滑性能特種材料開發。

 

姓    名張宗濤排名9技術職稱正高級工程師
工作單位陜西省高速公路建設集團公司行政職務
完成單位陜西省高速公路建設集團公司
對本項目技術創造性貢獻:負責特殊路段路面抗滑衰變機理與改善技術研究,以及新型抗滑路面結構與材料工程實施與應用,對應“四、主要科技創新”所列第6項科技創新中路面抗滑衰變行為和機理,以及第8項科技創新中既有路面抗滑提升材料與技術。

 

姓    名馬小偉排名10技術職稱正高級工程師
工作單位陜西省高速公路建設集團公司行政職務副總經理
完成單位陜西省高速公路建設集團公司
對本項目技術創造性貢獻:參與新型抗滑路面結構與材料工程實施與應用,對應“四、主要科技創新”第8項科技創新中既有路面抗滑提升材料與技術。

 主要完成單位及創新推廣貢獻:

單位名稱長安大學
排    名1法定代表人沙愛民所 在 地西安
單位性質學校傳    真029-82335965郵政編碼710064
通訊地址西安市南二環中段長安大學校本部
聯 系 人韓森單位電話029-82335965移動電話13709258916
電子郵箱[email protected]
  對本項目科技創新和應用推廣情況的貢獻:本單位立足國家戰略需求與經濟發展規劃,廣泛開展各學科齊頭并進的基礎研究與技術開發工作。我校韓森教授研究團隊在路面主動抗滑保障理論、技術及應用方面的研究具有鮮明特色,該方向涉及交通安全領域的關鍵技術,一直得到我校的重點支持。經過20年系統研究與產學研合作攻關,該項目在路面主動抗滑保障理論與技術方面形成了國內外同行與企業認可的理論與技術成果。該團隊發明并創立了新型高抗滑水泥混凝土路面、既有路面主動抗滑安全提升工藝以及輪胎-路面高速和低速作用室內外裝備,突破了制約路面主動抗滑安全的大型室內標志平臺、室內動態摩擦系數測試、覆蓋高低速和環境影響的評價體系、既有路面主動抗滑技術與新型抗滑路面材料制備與應用等8項關鍵技術。項目累計授權發明專利22件,發表相關論文105篇,總引用次數超過1000次。

 

單位名稱陜西省交通建設集團公司
排    名2法定代表人黃會奇所 在 地西安
單位性質國有企業傳    真029-88869333郵政編碼710064
通訊地址陜西省唐延路6號
聯 系 人雷甲單位電話029-88869506移動電話18602935896
電子郵箱[email protected]
  對本項目科技創新和應用推廣情況的貢獻:是陜西省委、省政府調整全省高速公路建設與運營管理體制、加快高速公路建設而成立的國有大型企業集團,2006年4月掛牌成立。主要負責高速公路及非封閉式收費公路的項目建設、運營管理、公路相關產業的開發等。負責建設及管理的公路里程已達3357公里;其中,已運營高速公路2703公里,一、二級公路177公里;在建高速公路477公里。陜西省交通建設集團公司與長安大學建立了良好的產學研合作關系,共同承擔了“高速公路隧道水泥混凝土路面抗滑降噪技術研究”、“鹽化物融雪瀝青路面技術研究”等多項陜西省交通廳有關路面抗滑特性研究項目,以工程應用為導向,凝練科學問題,如大型隧道路面橫向力及保持,隧道混凝土路面抗滑風險、隧道出入口抗滑差異性等問題;并積極對相關研究成果進行推廣應用,如在管轄的公路隧道積極應用項目研究成果——既有路面主動抗滑提升技術,山區隧道出入口抗滑兼容性改造和優化等。陜西省交通建設集團公司不僅為本項目研究和成果應用提供了經費保障,還促進了研發技術創新,實現了產學研結合,加速了科研成果轉化,產生了巨大的經濟效益與社會效益。

 

單位名稱陜西省高速公路建設集團公司
排    名3法定代表人靳宏利所 在 地陜西省西安市
單位性質國有企業傳    真029-87832158郵政編碼710065
通訊地址西安市太白南路9號陜西高速集團
聯 系 人楊永恒單位電話029-87832158移動電話13609256686
電子郵箱[email protected]
  對本項目科技創新和應用推廣情況的貢獻:陜西省高速公路建設集團公司(以下簡稱“陜西高速集團”)是由省政府授權省國資委履行出資人職責,省交通運輸廳負責業務管理,承擔陜西省高速公路重點項目建設和運營管理重要職能的大型國有獨資企業。目前,陜西高速集團擁有在建高速公路項目管理機構4個,運營公司15個,經營公司10個,在建高速公路規模348公里,養管里程2511公里,企業資產總額2067.8億元。陜西省高速公路建設集團公司與長安大學共同承擔了陜西省交通科技項目“隧道水泥路面超薄瀝青功能層設計及施工技術研究”,建立了良好的產學研關系,積極開展路面抗滑技術研究,圍繞解決隧道水泥路面超薄瀝青功能層易剪切破壞、層間易滑移等關鍵技術問題,通過對混合料設計空隙率、超薄功能層混合料級配試驗研究,提出了針對不同路段和路況要求的超薄功能層瀝青混合料質量評價體系,建立了層間粘結層性能評價方法體系,推薦了兼具抗剪性能和功能性要求的超薄功能層混合料級配范圍和混合料增韌補強技術措施,研制了滿足水泥路面超薄功能層層間粘結性能要求的高性能乳化瀝青。成功在西漢高速公路秦嶺1號隧道已有水泥混凝土路面進行了實體工程鋪筑,抗滑提升效果顯著,并編制了《施工技術指南》。研究成果為隧道水泥混凝土路面加鋪超薄瀝青混合料功能層的推廣應用以及設計與施工提供了理論基礎和技術支持。陜西省高速公路建設集團公司不僅為本項目研究和成果應用提供了經費保障,還促進了研發技術創新,實現了產學研結合,加速了科研成果轉化,產生了巨大的經濟效益與社會效益。

 

單位名稱陜西鼎邦實業有限公司
排    名4法定代表人李建軍所 在 地西安
單位性質民營企業傳    真029-8787000郵政編碼710019
通訊地址陜西省西安市碑林區長安路長安大街三號A座1901室
聯 系 人李建軍單位電話029-8787000移動電話13571810000
電子郵箱[email protected]
  對本項目科技創新和應用推廣情況的貢獻:陜西鼎邦交通科技有限公司是一家以公路路面、路基施工與養護為主體,以國際最先進的就地熱再生設備與技術為主導,結合多種新材料、新技術、新工藝,研發、生產、銷售瀝青再生劑、補強劑、HPS組合纖維、土木材料防水板、土工布等的多元化產業的創新型企業。公司與長安大學建立了良好的產學研合作關系,長安大學所擁有的多項專利技術也在本公司陸續實現產業化,強化了公司市場競爭力。依托長安大學的高能路面改性劑、新型路面材料、既有路面抗滑改造技術等,公司提升了產品科技水平和競爭力。近三年,公司利用該項目技術累計新增銷售額0.88億、新增利潤0.27億。

   完成人合作關系說明:
  本人作為項目第一完成人,現將項目完成人的合作關系說明如下:
  1)共同立項
  本人與完成人裴建中、徐鷗明、劉亞敏均為長安大學教師,是長安大學研究團隊的核心成員,共同承擔了項目“排水瀝青路面空隙率空間分布精細描述與衰變行為研究”、“水泥混凝土路面表面功能研究”和“特長隧道低噪聲抗滑水泥混凝土路面研究”等項目的的立項和研究工作。本人與完成人韓霄及其他成員共同完成了低速抗滑測試技術及表面紋理表征方面的研究。
  本人與完成人徐鷗明、劉亞敏、王琛、米峻共同承擔了項目“高速公路隧道水泥混凝土路面抗滑降噪技術研究”的立項工作。
  2)共同知識產權
  本人作為第1作者發表相關學術論文48篇,其中SCI/EI檢索32篇,授權發明專利10項(第1發明人),實用新型20項;完成人裴建中發表學術論文38篇,其中SCI/EI檢索27篇,授權發明專利8項,實用新型11項;完成人徐鷗明發表學術論文11篇,其中SCI/EI檢索5篇,授權發明專利2項,實用新型2項;完成人劉亞敏發表學術論文6篇,其中SCI/EI檢索1篇,授權發明專利2項,軟件著作權3項;完成人韓霄與團隊其他成員共同發表學術論文2篇,其中SCI/EI檢索1篇,軟件著作權 2項。
  3)成果推廣及應用
      完成人王琛、米峻和張宗濤、馬小偉分別為陜西省交通建設集團公司和陜西省高速公路建設集團公司的主要技術負責人,負責實體工程方案的制定、協調、實施和應用等工作。
  完成人李建軍為陜西鼎邦交通科技有限公司的主要負責人,與本人帶領的研究團隊建立了良好的產學研合作關系,主要負責將項目多項研究成果實現產業化,推動其進一步的應用。

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