这些高校科技，助力冬奥！

重庆大学 2022-06-11

HAPPY NEW YEAR

2022年北京冬奥会顺利召开，据不完全统计，重庆大学、清华大学、哈尔滨工业大学、大连理工大学、北京林业大学、东北大学等国内多所高校贡献了科技智慧，助力冬奥。

重庆大学

Olympic Winter Games

研发监测系统随时为临时设施“体检”

为保障大规模临时设施的安全，重庆大学“科技冬奥”团队成员、土木工程学院刘纲教授研发了严寒山区复杂地形下大面积高容量临时设施安全运维监测系统。他告诉记者：“通过在临时设施上安装温度、湿度等环境传感器，以及振动、倾角、应变等结构响应传感器，实时监测临时看台的状态，随时对设施进行‘体检’”。

小插销带来大保障

冬奥会临时设施大多都建在脚手架上，所以每一个连接点的安全牢固就非常重要。在实验室检测现场脚手架上的每一个连接处，都插着数个插销来实现的固定和链接。为此重庆大学“科技冬奥”团队研发了一套设备，实现用无人机给整个赛场的脚手架做体检。仅仅拍一张照片，就能够检测出拍照范围内的插销是否安装到位。据刘纲教介绍，每一片插销都预先涂上了特有的反光材料，一旦有安装不到位的情况，通过无人机拍照就能够立马在显示屏中看到反馈。这样，既节约了时间、人力，也最大程度地保证临时设施的安全牢固。

目前，重庆大学“科技冬奥”团队已在崇礼和延庆赛区，共计安装了30套设备对临时设施安全进行监测，设备要等冬奥会和冬残奥会结束后才会拆除，期间所有的监测数据都会实时发给现场的运维人员，对临时设施架体进行及时维护。

关键专利技术保障临时设施安全运行

另外，赛场下都是冻土，如何保证建筑安全？重庆大学“科技冬奥”团队研发了适用于严寒山区大面积复杂结构荷载的抗冻融循环冻土地基快速处理专利技术新型桩。

通俗来说就是气温到了零下，土壤里面的水变成了冰，随着气候变化，冻土在不断冻胀融沉。当地基土壤变化莫测，那么打下的地基也将受到影响，地上的建筑物也就不会稳固。刘纲教授说，“新型桩桩身采用螺旋叶片式设计，这是便于机械旋螺钻进施工，从而到达实现快速、弱扰动施工，单桩施工仅需十余分钟；可反向旋拧回收再利用，实现绿色办奥运的理念。”

不仅如此，所研发的新型桩除可显著提高承载力外，最大特点在于桩身深入冻土地层段采用隔离套设计，将中心承载钢管与周围冻土隔离，消除了地基土冻胀融沉的影响。

清华大学

Olympic Winter Games

智能加热装备

冬奥会期间，无论是工作人员还是现场观众，冬季室外低温都是个大麻烦。在极寒条件下如何温暖观赛？清华大学建筑学院副教授曹彬团队专门开发了极寒环境下的“热保障”，研发出了极寒环境下的“温暖装备”——智能加热服和加热坐垫，可以在短时间内迅速发热、锁热。配上手机App的模式选择，就能对人体重要部位进行补热。同样，黑色坐垫打开开关，也能短时间内迅速发热、锁热。

场馆设计

北京2022年冬奥张家口赛区整体及全部场馆和北京赛区首钢场馆的规划设计工作，由清华大学建筑学院团队主导。清华大学建筑学院院长张利担任北京冬奥会张家口赛区和首钢滑雪大跳台总设计师，国家跳台滑雪中心“雪如意”和首钢滑雪大跳台就是由他主持。

据悉，以往冬奥会跳台场馆的跳台落差超百米，普通人无法使用，也提供不了很好的观光体验。对此，张利团队沿用了城市设计中常用到的“2.5小时慢行体验”原则。在场馆群之间，附加做了步行桥“冰玉环”，西半环总长1.7公里，距地面高7米，便于观众往返于场馆间，形成一个慢行体验。“雪如意”顶端，是一个具有环状空间的顶峰俱乐部，借助VR技术打造环形共享空间。在首钢滑雪大跳台的设计中，张利称，“我们借助人因技术，从东南方向开始，每5度做一个测试场景，请志愿者被试帮助判断。”过程中，测试人的皮电，以及对跳台、冷却塔和西山的注视时长等，根据测试数据确定跳台的最终方位。

哈尔滨工业大学

Olympic Winter Games

冰壶机器人系统

自动夹取、释放冰壶、准确击中目标……冰壶机器人将在北京冬奥会亮相，不仅在冰壶比赛期间进行表演，还将在群众体验场与观众进行互动。哈尔滨工业大学联合黑龙江省体科所、哈尔滨体育学院等体育专业队伍组成20多人的研发团队，构思和设计一款能够与人协作共同完成冰壶比赛的机器人，实现人工智能赋能冰雪体育。研发团队还将进一步研制面向大众体育的冰壶机器人系统。

“坐着高铁看冬奥”

京张高铁智能动车组正线全长174公里，实现世界首次350km/h全自动驾驶，是复兴号的智能升级版，实现了“坐着高铁看冬奥”的愿望。京张高铁的两款车头“龙凤呈祥”和“瑞雪迎春”的蒙皮，就是哈工大材料学院王国峰教授团队采用快速超塑成形工艺助力实现制造生产的。“龙凤呈祥”和“瑞雪迎春”采用仿生学与空气动力学原理，分别仿生于“鹰隼”与“旗鱼”。其流线型的仿生车头模型能够有效减少气体分流，降低空气阻力，减少内耗，保证时速。

水立方变冰立方

“双奥场馆”国家游泳中心在2019年首次通过“水冰转换”制出4条冬奥标准的冰壶赛道，使该场馆可在“水上功能”和“冰上功能“之间自由切换，同时具备开展水上、冰上运动及各类大型活动的能力。

哈尔滨工业大学土木学院张文元教授团队从无到有，提出了一种转换冰场的结构方案，所有钢结构、混凝土面板都是组装的，可以随时进行安装，10到20天就可以完成，不仅效率高、经济性好，而且可以重复使用。

哈尔滨工业大学建筑学院陆诗亮教授带领的科研团队对国家游泳中心顶棚膜结构，进行了遮蔽改造，构建冰立方所需要的低湿低温环境，为冬奥会冰壶比赛保驾护航。

大连理工大学

Olympic Winter Games

航天科技赋能滑雪头盔

据了解，这款滑雪头盔运用了航天薄壁结构设计科技。大连理工大学科研团队运用了曲线加筋变刚度的设计技术，头盔的材料也有所创新。在保持冲击韧度的同时将刚度提高了4倍，拉伸强度提高了3倍，大幅提升了头盔的抗冲击吸能效率，对运动员形成更好的保护。如今，这款头盔已经通过欧洲滑雪头盔安全标准测试，并在我国雪上空中技巧项目专业队的训练当中投入使用。值得一提的是，它的重量只有700克左右，在不大幅增加厚度和重量的前提下，防护性能比欧洲标准还高出至少20%。

北京林业大学

Olympic Winter Games

北京林业大学科技服务北京2022年冬奥会张家口赛区崇礼核心区生态景观建设。技术团队按照空间线（全域）、时间线（全时）两条主线开展工作，构建了核心区生态景观赛区场馆圈层、配套设施圈层和生态基底圈层三大空间圈层；对森林绿地树木开展全过程精准监控和施策，集成创新系列关键技术，保证存活率。团队还修复山体破损区，实现了全域不留白、绿色全覆盖。

目前冬奥核心区已构建起完整的生态景观体系，森林覆盖率达80%以上，生态环境不断优化，空气质量领跑全省，为冬奥会保驾护航。