冬奧會人工剖面賽道建造精度實現釐米級

助滑、起跳、騰空、落地、滑行,冬奧會競技雪上項目具有極強的觀賞性,在人工剖面賽道場館舉辦的這類冬奧會項目,其比賽精彩程度、運動員成績都與賽道的建造精度密切相關。

如何保障國家跳臺滑雪中心“雪如意”、首鋼滑雪大跳臺“雪飛天”等賽道場館的精細建造?清華大學建築設計研究院牽頭承擔國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項“競技型人工剖面賽道精細建造技術研究”課題,與其他參與單位組成科研團隊,在賽道設計、施工運維全週期過程中展開科研攻關,將賽道建造精度推進至釐米級。

數字化技術助力我國跳臺賽道達到奧運比賽標準

“此前,我國並不掌握符合奧運標準的跳臺賽道設計與建造技術,此次通過無人機航測、BIM(建築信息模型)、VR(虛擬現實)等數字化技術,對場館所處的複雜山地環境、賽道曲面進行數字建模,並在賽道選址、設計、施工過程中實時模擬分析指導,有效幫助我國首次完成符合奧運比賽標準的跳臺賽道設計與建造。”課題負責人、清華大學建築設計研究院教授級高工張銘琦在接受科技日報記者採訪時說

在賽道建造過程中,科研團隊對複雜節點重點難點部位,通過數字模型立體化展示進行技術交底,保證施工前的預控和施工後的檢驗;對工程中的複雜工序運用數字仿真模擬技術,將施工工序及施工方法在計算機中事先進行演示,確保施工技術的可行性正確性;對施工過程中的運維管理,通過雲平臺系統實現過程的可視化精準化,從而大大提高施工精度與效率。

首鋼滑雪大跳臺與國家跳臺滑雪中心賽道分別於2019年年底與2020年年底順利通過國際雪聯的認證,並在2021年初和年末成功接受“相約北京”系列測試活動與測試賽的檢驗。國際雪聯北歐兩項競賽主任拉瑟奧特森先生稱讚國家跳臺滑雪中心是最令其“印象深刻併爲之讚歎”的跳臺場館。

新冠疫情暴發初期,我國跳臺運動員無法出國訓練。因爲冬奧場館賽道的成功示範,科研團隊臨危受命,爲設計建設中的淶源國家跳臺滑雪訓練科研基地提供數字化技術應用。僅用時307天,科研團隊便爲我國運動員的備戰訓練提供了符合奧運比賽標準的賽道設施,結束了國家隊跳臺以往必須出國訓練的歷史。

智能檢測裝備爲賽道精度控制提供科學依據

除運用數字化技術指導施工,科研團隊研發了多種針對賽道的檢測與監測技術,爲賽道精度控制提供科學依據。

“人工剖面賽道常以人工結構支架支撐基準面後再加堆雪完成,因此基準面表面的平整性對於賽道的建造精度和運動員高水平發揮具有重要意義。”張銘琦介紹,課題參與單位河北工程大學團隊研發了具有鋪層表面平整度智能分析評定功能的智能檢測車,可在10分鐘內完成首鋼滑雪大跳臺賽道的檢測,檢測精度達到毫米級。在國家跳臺滑雪中心、淶源國家跳臺滑雪訓練科研基地,智能檢測車同樣成功完成了與賽道相關的指標檢測。

賽時,跳臺助滑道的表面材料爲冰,課題參與單位瀋陽建築大學團隊針對冰材料特性,分析冰雪混合物的最佳配比,在特定溫度下研發摩擦力相對較小的冰以及冰面溫度位移智能監控系統,對助滑道的整體使用情況進行實時監測,溫度監測精度爲0.1℃,位移監測精度爲毫米級。“監測數據可爲運動員制定競技策略以提升運動成績提供依據,也可爲助滑道冰面維護提供數據支持。”張銘琦告訴記者,該技術被用於淶源國家跳臺滑雪訓練科研基地,有效保障了國家隊運動員的備戰訓練。