針對既有線提速鐵路、高原高寒鐵路、重載鐵路和高速鐵路等重大工程，杜彥良率領他的團隊進行著開創性研究，在長期自動監測、安全評估、預警預報、快速修復等方面完成一項項突破，創建了鐵路橋梁、路基、隧道等關鍵基礎設施安全保障技術體系，被譽為我國鐵路安全的“把脈人”。
石家莊鐵道大學的杜彥良院士總是很忙。近日，我們終于在他的辦公室見到這位集中國工程院院士、教授、博士生導師等“光環”于一身的專家。
“重載和高速，是我國鐵路未來發展的兩個方向。目前，我們正圍繞這兩個方向，開展整體的鐵路安全監測系統研究。”杜彥良臉上始終掛著謙和的微笑，談起從事30多年的鐵路研究事業，他臉上的疲倦一掃而光。
針對既有線提速鐵路、高原高寒鐵路、重載鐵路和高速鐵路等重大工程，杜彥良率領他的團隊進行著開創性研究，在長期自動監測、安全評估、預警預報、快速修復等方面完成一項項突破，創建了鐵路橋梁、路基、隧道等關鍵基礎設施安全保障技術體系，被譽為我國鐵路安全的“把脈人”。
馴服龐然大物“穿山甲”
1975年，年僅19歲的杜彥良參軍入伍，成為鐵道兵9師43團的一名推土機手。1977年，他以全團第一名的優異成績考取了鐵道兵工程學院（石家莊鐵道大學前身），畢業后留校成為機械系教研室一名普通教師，從事大型工程機械狀態監測與故障診斷研究。
回想起當年在零下40攝氏度條件下修建大興安嶺鐵路時的艱苦情形，杜彥良滿臉自豪。“一日從軍，終身受益。是那段經歷鍛煉了我強健的體魄和不怕吃苦、敢于挑戰的性格。”
1996年，我國開始建設秦嶺隧道。這條隧道全長18.46公里，是當時國內最長的鐵路隧道。“原來我們的鐵路隧道一直采用人工開掘的方式，然而秦嶺地形、地質構造條件十分復雜，有些巖石抗壓強度已經接近鋼鐵的硬度。”杜彥良介紹，為保障秦嶺隧道的順利貫通，我國從德國維爾特公司引進兩臺直徑8.8米的TBM全斷面巖石掘進機。“TBM就是一只巨大的鋼鐵‘穿山甲’。”
機器買回來了，但國內幾乎沒有人見過這個龐然大物，更不用說如何使用。請外國專家來指導，開掘2公里的技術指導費就高達400萬美元，可2公里之后學不會怎么辦？面對復雜的地質、陌生的洋機器和緊迫的工期壓力，杜彥良和他的課題組毅然接受了挑戰。
杜彥良帶領70余人的科技隊伍，在半年多時間里，完成了36卷、約2千萬字的技術資料翻譯和整理任務，承擔了設備引進、監制、施工、檢測、維修等10多個研究課題，提供了從科研到生產的全過程服務。在他們強大的技術支持下，作為施工單位的鐵道部第18工程局和隧道局創下了月掘進突破500米的速度。聽到這一消息，維爾特公司總裁羅特斯竟激動地打來電話祝賀。
1999年秦嶺隧道完工，為了讓這兩個價值3億多元的“穿山甲”發揮更多作用，開鑿西安至南京鐵路磨溝嶺隧道和桃花鋪隧道的重任又落在了它們“肩”上。
然而，這兩臺“穿山甲”是專為硬巖設計的敞開式掘進機。“磨溝嶺和桃花鋪軟巖超過了50%。”杜彥良說，在國際上，軟巖超過20%就要使用雙護盾掘進機。“在軟弱圍巖中掘進，極易產生塌方。一旦發生嚴重塌方，不僅會將掘進機埋在隧道中，而且很可能造成整條線路的報廢。”
果然，在桃花鋪隧道，由于圍巖承載力不足，不能給TBM撐靴提供正常的支撐力，重達4000多噸的機械如老牛掉進了泥塘，有勁使不出來。杜彥良經過反復實驗，對撐靴壓力的技術參數進行調整，最終成功實現了正常掘進，創建了開敞式掘進機既能掘進硬巖、又能掘進長距離軟弱圍巖的施工技術，并達到故障診斷率88%、掘進作業利用率超過40%的世界先進水平。
2006年，全國科學技術大會上，杜彥良主持的“長大隧道全斷面巖石掘進機(TBM)掘進技術研究與應用”，獲得國家科學技術進步獎二等獎。
為“大動脈”配建“健康診所”
2000年9月，被譽為中國第一座公鐵兩用大跨高墩矮塔斜拉橋——蕪湖長江大橋建成通車。從這天起，杜彥良和他的團隊就成為這座現代化大橋的健康診斷“醫生”。
上世紀以來，隨著跨江大橋不斷向大跨徑、深水域和外海發展，不僅建設難度增大，而且維護難度也極大增加，一些橋梁已處于“亞健康”狀態。杜彥良在國內率先提出“工程結構狀態監測與控制”這一概念，并于1999年組建了大型結構健康診斷與控制研究所。
“橋梁的長期監測、安全評估及預警系統在國內沒有先例，一切都要從零開始。承接這一項目時，所里一些人有畏難情緒。”石家莊鐵道大學大型結構健康診斷與控制研究所黨支部書記孫寶臣清晰地記得，那段時間，杜彥良和大家一起從白天忙到晚上，有時一干就到了后半夜，連周末都是如此。“當時他住單位的高層宿舍，晚上11點就停電梯，回去晚了還要爬樓梯。”
針對蕪湖長江大橋特點，杜彥良和他的團隊研發了具有自主知識產權的嵌入式無線網絡采集智能終端，創建了適用于新建特大型橋梁的長期監測、安全評估與預警報警的安全保障體系。利用這套技術，工作人員只需坐在辦公室或實驗室的計算機旁，就可以遠程監測橋梁在運營中的健康狀況，一舉結束了長期以來橋梁安全健康靠人工監護的歷史。
經過長達5年的研究與實踐，2005年12月在原鐵道部召開的該成果評審驗收會上，專家組認為，這一項目填補了國內空白，總體達到國際先進水平。2008年，憑借此項成果，杜彥良再次獲得國家科技進步獎二等獎。
近年來，他們又進行了深層次開掘，相繼研制了聯通式動態撓度儀、網絡數據采集儀等設備，解決了長期監測過程中多種信號采集、整合、數據處理及存儲、查詢等技術難題。這些創新性的科研成果，在秦沈客運專線遼河大橋、鄭州黃河鐵路大橋、寧夏吳忠黃河大橋等工程中得到廣泛應用，保證了交通運輸的安全。
為青藏鐵路裝上“千里眼”
在青藏鐵路凍土工程監測中心的大屏幕上，有規律地閃動著一串串字符。在鐵路人眼中，這套系統是青藏鐵路“安全運營的‘千里眼’”。
“青藏鐵路550公里凍土區沿線近萬個監測點組成的監測系統，可以自動采集和傳輸凍土溫度和路基變形兩組數據，隨時提醒線路維護部門做什么，怎么做。”杜彥良介紹，凍土就像一個大冰塊，對環境冷熱變化極為敏感，容易產生凍土路基熱融沉陷和凍脹變形等不良現象，從而影響鐵路線路的運營安全。
起初，青藏鐵路建設有關方面曾設想購置高檔越野車，專門安排工程技術人員常年進行巡路檢測。且不說這種方法花費巨大，在高寒缺氧環境下人工作業之艱難可想而知，青藏鐵路凍土地貌的特殊性更是對檢測技術提出了特殊的要求。2003年，杜彥良大膽提出運用現代傳感測試技術進行動態、遠程、實時監測的設想。
在青藏鐵路前期施工中，并沒有預留用于此類數據傳輸的光纜，這就意味著杜彥良不能采用有線光纜，只能改用無線遠程傳輸?？蔁o線傳輸的數據容量問題、電源問題、測試設備的防盜問題、使用壽命及可靠性問題，都是隨之而來的待解難題。特別是如何保證監測系統在高寒高原野外惡劣環境條件下安全長期穩定運營，同時做到防水、防盜、防雷、自診斷、自校準等問題……一個又一個挑戰接踵而至。
經過反復實驗、改進，杜彥良和他的團隊集先進成熟的計算機技術、通信技術、數據采集技術及傳感器技術于一體，研制出了高精度的數據采集器、安全可靠的傳輸裝置、功能齊全的數據分析軟件以及科學的現場施工技術，建立了“青藏鐵路多年凍土區路基穩定性長期監測系統”。
進入新世紀以來，隨著高鐵客運專線的不斷開通，我國鐵路開始向高速和重載兩個方向發展。杜彥良緊跟最新發展動向，先后承擔了“嚴寒地區客運專線線路長期監測系統及狀態評估技術研究”、“基于光纖傳感的重載鐵路在途運營安全實時監測技術”等多項重大研究課題。
“原來鐵路貨運單節車廂最高載重44噸，現在我們在朔黃鐵路建立了一個50公里試驗段，單節載重達到了120噸，貨運量提高了近3倍。”杜彥良表示，科技之路沒有終點，未來他會一直致力于鐵路運輸監測系統的研究，為祖國的鋼鐵大動脈系上“安全帶”。
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