千方科技对北京冬奥会赛事期间交通做出哪些准备工作？...
千方科技对北京冬奥会赛事期间交通做出哪些准备工作？
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自北京 2022 年冬奥会盛大开幕后，各种前沿黑科技不断展现，助力冰雪运动，我们一起来了解一下吧。冬奥会从1924年发展到现在，项目也是逐渐在发展演进当中，不断变化的。到目前为止一共有7个大项，所谓大项是由国际奥委会承认的，国际单项体育组织所负责管理的体育项目。分项是一个大项所包括的不同的分项。小项实际上就是我们看到的金牌数，有多少块金牌就有多少个小项。冬奥比赛项目按照习惯也称之为冰上项目和雪上项目。其中，冰上项目包括滑冰、冰球、冰壶等。雪上项目，一般指的是滑雪、雪车、雪橇，还有冬季两项。北京冬奥会的项目包括了所有7个大项，15个分项，以及109个小项。其中雪上项目相对占的比例比较多。如果把冬季两项，包括雪车、雪橇都划分到雪上项目，那么雪上项目占整个项目60%以上。北京冬奥会共分为三个赛区，包括北京赛区、延庆赛区，以及河北的张家口赛区。其中北京赛区包括了六个竞赛场馆，七个非竞赛场馆。延庆包括两个竞赛场馆和三个非竞赛场馆，河北张家口包括四个竞赛场馆和四个非竞赛场馆。北京赛区包括大道滑冰和短道速滑以及冰球、冰壶，其中首都体育馆承担了短道速滑、花样滑冰比赛；五棵松体育中心主要承担的是冰球比赛；首钢滑雪大跳台承担的主要是单板和双板的大跳台比赛，也是北京城区内唯一的室外比赛项目。延庆赛区包括高山滑雪、雪车，还有雪橇的比赛。位于北京延庆区小海陀山区，一共有五个竞赛和非竞赛的场馆。其中有高山滑雪中心和雪车雪橇中心，还专门建有延庆赛区冬奥村。河北张家口的崇礼赛区，进行滑雪、越野滑雪、冬季两项、自由式滑雪和单板滑雪等项目。位于河北省张家口市的崇礼区，一共有八个竞赛和非竞赛的场馆，像国家跳台滑雪中心，设计上非常独特，并取了个名称叫“雪如意”，很好地体现了在冬季项目设计方面的中国文化特色。下面简单盘点一下本次冬奥会所用到黑科技。（1）世界第一“冰丝带”2020年12月25日，国家速滑馆顺利通过五方联合验收，建设任务圆满完成。这是北京冬奥会的标志性场馆，也是2022年冬奥会北京赛区唯一一个新建的冰上竞技场馆。它就像一条冰雪织就的丝带，闪烁着灿烂如银河般的光芒。别看它现在如此美丽，当初建造的时候可是费了不少力气。“冰丝带”的主要屋顶结构，也就是今天我们赞不绝口的“丝带”是目前世界体育场馆中规模最大的单层双向正交马鞍形索网屋面，它的核心部件是一种叫“高钒密闭索”的零件。起初计划建造时，国内还没有这种部件，建设团队没有选择国外进口，而是励志自主创新，希望“冰丝带”能像“鸟巢”“水立方”一样，完完全全的中国制造。国家速滑馆“冰丝带”总工程师也是曾经执掌“鸟巢”项目的“双奥总工”——李久林工程师，借鉴“鸟巢”全钢结构的经验，带领团队一起，联合厂家进行技术攻关，创新性地采用了索网结构体系，仅用三个月就突破了瓶颈，掌握了技术核心，实现了高钒密闭索国产化的巨大科技创新突破。李久林总工曾经说过：“沿用国外技术虽然风险低、压力小，但成本高，建设周期也受制于人。我们建设的是北京冬奥场馆，希望能够突破技术壁垒，推动高端材料国产化。”今天他真的实现了自己的梦想，同时也成功填补了中国大吨位、大面积的超大跨度单层正交索网同步张拉技术的空白。（2）第一次大规模使用当今世界最环保二氧化碳制冰技术刚刚我们介绍的“冰丝带”不仅拥有世界上最大跨度的正交双向马鞍形索网屋顶，它还具有接近1.2万平方米的冰上面积，是亚洲目前最大的室内冰场。维持这么大面积的冰面，需要的能源可不是一个小数目，世界各方都在期待中国会采用何种方式。最终国家速滑馆的制冰系统选择了二氧化碳制冰法。一是我国的二氧化碳直冷制冰技术已经处于世界先进水平，二是使用二氧化碳做制冷剂更加绿色环保。使用相同数量的传统制冷剂会比使用二氧化碳增加3985倍的碳排放量，这个数字可以说是极其惊人！未来，在“冰丝带”投入使用后，全面运行一年可以节约大概200万度电。除了第一次使用当今世界最环保的二氧化碳制冰技术外，我们的制冰速度也堪称目前“最快的冰”。此外采用二氧化碳制冰技术，可以对冰层进行精准控制，温差小于0.5℃，制出的冰面又平整又光滑，希望运动健儿们能赛出更好的成绩。（3）全绿色冬季奥运会除了我们的冬奥场馆技术、制冰技术等实现了许多“第一次”的突破，本次冬奥会也首次全部使用绿色清洁电力。目前，北京冬奥会11个场馆全部取得了绿色建筑认证。首都体育馆旧貌换新颜，内部由“一代氟+乙二醇”的间接制冷方式，转变为二氧化碳跨临界直接制冷，在制冷过程中减少了一次热交换，节能效率可达50%。此外，2022年冬奥会建设项目的玻璃大量采用碲化镉发电玻璃，这种发电玻璃不但能发电，还是一种新型绿色环保建筑材料，既符合绿色奥运的理念，同时还兼具了美观与艺术性。打造出了“冰丝带”、“水晶鞋”等一系列美轮美奂的冬奥场馆。其中赤城奥运走廊使用的碲化镉发电玻璃总体容量为12MW，成功成为目前亚洲第一大碲化镉发电玻璃电站。碲化镉发电玻璃的应用，标志着半导体技术的一次跨界合作，解决了材料的研发和装备国产化，以实际行动为双碳目标做出了巨大贡献。（4）冬奥会运动员高科技战袍运动员的比赛服不仅要好看，还需要具备一定的功能，除了要满足吸湿排汗、保暖等舒适性方面的基本需求外，同时还要考虑运动特点具有兼备提升运动表现等多重功能。一件好的“战袍”，还能为运动员取得好成绩提供有效的辅助。2022年冬奥会上运动员的“战袍”可谓是集结了科学家们的心血，一件“战袍”运用了许多现代高科技技术手段。富含科技力量的比赛服也早已运用到众多比赛项目中了，如速度滑冰、短道速滑、高山滑雪、雪车等。根据比赛项目运动的特点及着装需求，作为包裹运动员身体面积最大的竞赛装备，比赛服也各有其特点。比如，冬奥会竞速类的项目，运动员对比赛服的要求主要是四大类：快、护、暖、美。一、快减阻冬奥会竞速类的项目，为了最大限度地提高运功员的速度，这些运动员大都是穿紧身运动服。而运动员对紧身衣的主要要求就是减阻。单个运动员的空气阻力包括摩擦阻力与压差阻力。减阻效果受比赛服装面料的影响。空气动力学中，一般用阻力系数来判断布料的减阻性能，阻力系数越大，受到的阻力越大，减阻效果越不好。而阻力系数又与布料的气动阻力成正比。这样看来，布料的气动阻力越小，阻力系数越小，运动受到的阻力也越小，那这块布料的减阻效果也越好。气动阻力=1/2阻力系数×气体密度×迎风面积投影×气流速度2科学家们通过开展面料空气摩擦阻力研究、风洞试验等，模拟各比赛项目的场景和风速、运动员的比赛姿态，对不同材质的服装面料进行探究，从它的空气摩擦阻力、气动阻力系数等指标来判断这块布料是不是具有良好的减阻效果。以速度滑冰紧身服为例，面料采用类似高尔夫球上的蜂窝结构的粗糙纹理结构，可以减少尾流的湍流现象，从而达到减阻效果。打个比方，高尔夫球和乒乓球，将它们用同样的力甩出去，高尔夫球能飞得更远，一是因为高尔夫球的质量比乒乓球大，二是高尔夫球表面粗糙，阻力较小。不信，可以甩乒乓球试一试，将它大力甩出去，乒乓球不是直着飞出去的，而且你想要它直着飞出去，就要使劲投掷。因为乒乓球表面光滑，它在空气中运动时会产生尾流湍流现象，所以受到空气阻力较大。而高尔夫球表面凹凸不平，避免在空气中运动是出现尾流的湍流现象，所以受到的空气阻力也较小。一定规律的粗糙表面可以使滑雪服降低10%的阻力，表面粗糙的面料在50-60km/h的风速之间，阻力系数骤减。所以这跟我们的常识中的面料越光滑，阻力越小的认知相反。这主要是，在一定程度上，略微粗糙的材料能够使得空气在材料表面以较为平稳的方式流过，以较好的方式引导风的流动，有助于降低压差阻力。此外，科学家发现裁剪、拼接也是减少阻力的关键。面料接缝方向与气流方向一致或远离迎风位置，可以减少拼接处褶皱而增加阻力。紧身服对能量代谢、肌肉的影响其实，一件好的紧身服装可以减少运动中的软组织振动，在运动员做一些转向、跳跃等高速、高冲击力的动作时，压缩性较好的紧身服可以紧紧地包裹住软组织和肌肉，减少它们的晃动，从而减少运动员的软组织或肌肉损伤。同时，适当并合理分布的服装压力，有利于减少不必要的肌肉振动，从而运动员可以减少体能消耗，有助于提升速度。来源丨张谦. 滑雪服曲线设计研究. 北京服装学院.就像图中展示的那样，紧身衣的曲线分割线从胯骨往大腿内侧倾斜，将该部位平行排列的大腿伸肌群（股外侧肌、股内侧肌、股直肌）紧紧地束在一起，使它们有效地捆绑成一个整体，这样可以减少运动员不必要的肌肉振颤，同时还能优化运动员流线型，减少阻力。图片来源：张谦. 滑雪服曲线设计研究. 北京服装学院.可能看到这，小伙伴们就不禁思考，压迫感十足的衣服不会影响运动员的发挥吗？那运动员想动一动是不是要比之前更费力呢？科学们也在思考这个问题，针对这种情况，他们对运动员在下肢紧身压迫条件下，测量其三种肌肉收缩模式（等长、等动、等速）以及落地反跳动作的力量输出和肌肉激活参数，结果显示，紧身衣不仅没有影响运动员的肌肉力量、爆发力和纵跳高度等，反而在维持相似的力量输出下降低肌电活动。换句话说，紧身服不仅对运动员的动作没有影响，还可以减缓长时间运动产生的疲劳。优化运动员技术动作在对紧身衣进一步的调查中，研究者发现紧身衣还可以优化运动员的技术动作。结果显示，穿着压缩裤时，垂直地面反作用力可以减小9%，压力中心移动速度降低14%且压力中心位置更靠近内测脚掌。这是动态平衡能力提升的表现，从优化运动员技术动作来提升速度。二、护冬奥会的项目大多具有冲撞性。像速度滑冰，冰刀要比普通冰刀长。稍不留神运动员就会受伤。高山滑雪项目也充满了各种危险。因此，对冲撞性项目的运动服，要特别注意“护”。短道速滑采用的比赛服整体使用高弹性切割面料，大家想象一下，我们用刀切割纸张和切割泡泡糖是不是两种结果？弹性越高，越不容易被划烂。在高山滑雪项目中，运动员被要求穿过旗门，这样就会不可避免地产生一些冲撞，很多运动员的四肢经常被旗门的软杆抽打出现淤青。在最新研发的高山滑雪训练防护服里，就采用新型柱状排列式抗冲击结构和新型吸能缓震材料。这种材料的面料可以有效减缓冲击，缓解运动员穿越旗门时受到的抽打。三、暖因为是在冰雪上比赛，我们不得不考虑运动员保暖的问题。科研人员思来想去，寻找到了两种方法。一是从衣服面料下手，提升纤维的保暖率；二是利用主动加热技术，将电能转化为热能，所以运动员衣服里装电池可真不是一句玩笑话。在赛前、赛后和日常，我们的科研人员研发了“堡垒”综合保暖系统，给运动员的衣服上装上电池。来源
央视频：科学家们在运动员衣服里塞电池但是，对于竞速类项目来说，暖是科研人员放在最后考虑的问题。而且有的项目，如高山滑雪，它是要求衣服面料必须达到一定透气性才被允许穿上场。因为对于比赛来讲，运动员在上场之前已经热好身了，在赛场上他们只需要不受伤害，一直往前冲冲冲。比赛过程一般进行的较快，寒冷对运动员来讲影响并不大。所以当“快”和“护”与“热”有冲突时，科研人员会优先考虑“快”和“护”。四、美对于冬奥会运动员的服装，大家第一反应可能是：衣服设计的漂亮不加分，衣服就是给观众看的。其实不是，在比赛中，赛服的美观有时也会给运动员加分。例如在自由式空中滑雪技巧中，运动员在腾空时，衣服的美观会影响评委的打分。特别是衣服的色彩、图案都有可能影响着比赛成绩。来源
央视频 滑雪项目服装色彩模拟当然也有人表示，不想再看到番茄炒蛋经典配色了。我们都希望2022年冬奥会上的服装可以是美丽、新颖、新潮的。对此，设计师刘延岭表示：在服装版型上，将会更加时尚化，往国潮方向看起；在设计上，将会更加现代化，也许会采用更加现代化和抽象化的图形；而在颜色和搭配上，将会挑选更加靓丽的色彩，体现我们独特的国韵。虽然这一件战袍功能强大，但不妨碍它平易近人，科研人员表示这件衣服可手洗也可机洗。（5）5G智慧观赛在“冰丝带”国家速滑馆，北京联通通信保障团队已完成了5G信号覆盖、专线开通等通信保障和技术支撑，旨在向广大观众提供丝滑顺畅的观赛体验。其中，最大的亮点，还在于将画面传输做到极致的“5G智慧观赛”。在“冰丝带”，5G网络速率下行最高可达900M/S、上行可达200M/S。此外，在多个冬奥场馆，都将设立示范“冬奥5G智慧观赛”产品，开通调试200M互联网专线及1.5G点对点专线，为用户提供自由视角观赛、子弹时间精彩回放、个性化视频分享等多种服务，真正实现“冬奥5G智慧观赛”的要求。除了新场馆，建成于上世纪60年代的首都体育馆也因冬奥会注入新活力。在前不久的一场花样滑冰公开赛上，首都体育馆的冰场上围绕了一圈40台4K摄像机阵列和3台8KVR相机。目前，首都体育馆不仅实现5G信号全覆盖、下行带宽最高可达千兆，还可以在满足赛事举办、高速上网的同时，开展超高清直播、智慧观赛等信息应用。围绕“疫情防控”，北京冬奥会已为“冰立方”国家游泳中心等场馆提供了多项方案，旨在实现防疫与高效运行的双重目标。“冰立方”实现了在闭环区域内的5G机器人送餐服务，避免人员之间接触，严格遵守防疫要求。可手持的“沃智护”智慧防疫一体机将帮助工作人员提高安检效率，通过扫描身份证即可查验身份、健康码和核酸检测等情况，并即时打印凭证，方便注册人员在24小时内反复进出场馆。在智慧安保方面，北京相关信息通信平台充分发挥大数据优势，打造“体育赛事智慧安保”平台。基于5G网络高速率低时延的优势，冬奥场馆内人流数据将以最快速度在“智慧安保”平台传送，再通过大数据统计出场馆核心区、控制区和缓冲区实时人数并同步以热力图展示，便于工作人员在突发情况下做出决策和采取应急措施。此外，位于北京冬奥村广场区B1层的北京冬奥村中国联通体验中心占地100平方米，将在北京冬奥会和冬残奥会期间为各国运动员、随队官员和冬（残）奥村内其他利益相关方提供优质的通信服务，包括业务咨询、手机套餐、数据流量、全球漫游和其他增值服务等，可满足村民的日常生活服务和娱乐休闲需求。（6）厘米级精度赛道场馆清华大学建筑设计研究院牵头承担国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项“竞技型人工剖面赛道精细建造技术研究”课题，与其他参与单位组成科研团队，在赛道设计、施工、运维全周期过程中展开科研攻关，将赛道建造精度推进至厘米级。图为国家跳台滑雪中心“雪如意”赛道数字化技术助力我国跳台赛道达到奥运比赛标准“此前，我国并不掌握符合奥运标准的跳台赛道设计与建造技术，此次通过无人机航测、BIM、VR等数字化技术，对场馆所处的复杂山地环境、赛道曲面进行数字建模，并在赛道选址、设计、施工过程中实时模拟分析与指导，有效帮助我国首次完成符合奥运比赛标准的跳台赛道设计与建造。”课题负责人、清华大学建筑设计研究院教授级高工张铭琦在接受科技日报记者采访时说。在赛道建造过程中，科研团队对复杂节点等重点难点部位，通过数字模型立体化展示进行技术交底，保证施工前的预控和施工后的检验；对工程中的复杂工序，运用数字仿真模拟技术，将施工工序及施工方法在计算机中事先进行演示，确保施工技术的可行性、正确性；对施工过程中的运维管理，通过云平台系统实现过程的可视化与精准化，从而大大提高施工精度与效率。首钢滑雪大跳台与国家跳台滑雪中心赛道分别于2019年年底与2020年年底顺利通过国际雪联的认证，并在2021年初和年末成功接受“相约北京”系列测试活动与测试赛的检验。国际雪联北欧两项竞赛主任拉瑟奥特森先生称赞国家跳台滑雪中心是最令其“印象深刻并为之赞叹”的跳台场馆。在新冠疫情爆发初期，我国跳台运动员无法出国训练。因为冬奥场馆赛道的成功示范，科研团队临危受命，为设计建设中的涞源国家跳台滑雪训练科研基地提供数字化技术应用。仅用时307天，科研团队便为我国运动员的备战训练提供了符合奥运比赛标准的赛道设施，结束了跳台国家队以往必须出国训练的历史。智能检测装备为赛道精度控制提供科学依据除运用数字化技术指导施工，科研团队研发了多种针对赛道的检测与监测技术，为赛道精度控制提供科学依据。“人工剖面赛道常以人工结构支架支撑基准面后再加堆雪完成，因此基准面表面的平整性对于赛道的建造精度和运动员高水平发挥具有重要意义。”张铭琦介绍，课题参与单位河北工程大学团队研发了具有铺层表面平整度智能分析评定功能的智能检测车，可在10分钟内完成首钢滑雪大跳台赛道的检测，检测精度达到毫米级。不仅如此，智能检测车还在国家跳台滑雪中心、涞源国家跳台滑雪训练科研基地中同样成功完成了与赛道相关的指标检测。赛时，跳台助滑道的表面材料为冰，课题参与单位沈阳建筑大学团队针对冰材料特性，分析冰雪混合物的最佳配比，在特定温度下研发摩檫力相对较小的冰以及冰面温度位移智能监控系统，对助滑道的整体使用情况进行实时监测，温度监测精度为0.1℃，位移监测精度为毫米级。“监测数据可为运动员提升运动成绩制定竞技策略提供依据，也可为助滑道冰面维护提供数据支持。”张铭琦告诉记者，该技术被用于涞源国家跳台滑雪科训基地，有效保障了国家队运动员的备战训练。（7）滑雪机器人灵活避让障碍、身姿矫健通过旗门、人机交互并肩滑行……和机器人一起滑雪，相信大多数人都没体验过。由上海交通大学设计研发的六足滑雪机器人完成了初级道、中级道以及与人共同滑雪实验，通过了稳定控制、智能感知、规划决策等多方面的测试。这款滑雪机器人是在“科技冬奥”的号召下，由上海交通大学高峰教授领衔，上海交通大学机械与动力工程学院和电子信息与电气工程学院组成的足式机器人研究团队研制，获得了科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项支持。据介绍，上海交通大学足式机器人团队研发的这款滑雪机器人是六足机器人，采用双板滑雪。中间的四条腿分成两组，每两条腿固定在一个滑雪板上，用于控制滑雪板的位置和姿态，两侧的两条腿分别加装了滑雪杖，用以模仿人，实现点杖的功能。每个滑雪板具有五个自由度，通过控制滑雪板的位姿可以实现滑雪的速度控制、转弯和制动等功能。滑雪对人的稳定性和灵活性要求极高，设计机器人并研发控制系统参与滑雪活动，挑战不小。本次测试的滑雪机器人由上海交通大学自主研发，研究团队经过多次科研攻关，在机器人性能操控、感知规划等关键算法设计上取得了创新突破，自主完成了从机构设计、系统框架、稳定控制到智能感知、自主规划等一系列环节的关键核心技术研发，最终使滑雪机器人集人机交互、环境感知、轨迹规划、智能决策和稳定控制于一体。研究团队首先进行了机器人机构设计和驱动器设计制造方面的研究，并为机器人建立了“大脑”——智能系统。这个系统包括动态平衡稳定控制、智能感知和智能规划，通过设计智能和行为智能的有机融合，使得机器人能够分析人的滑雪行为数据，模仿人的滑雪动作，适应户外雪面的环境特性，实现了自主快速稳定地滑行。在设计过程中，研究团队分别以人工遥控和自主规划的方式在滑雪机上对机器人身高、身体俯仰角、重心前后位置、重心左右位置、左右雪板夹角、左右腿高低、左右雪板前后位置进行控制，完成速度控制和转向控制的测试。其中，人工遥控稳定转向滑行最高速可达3.2 m/s；自主规划匀速直线滑行最高速可达5.17 m/s，稳定转向滑行最高速可达2.45 m/s。正是这些关键技术的集合，使这款滑雪机器人通过无线远程人机交互控制，能在真实环境中实现在滑雪人群中穿行，在初级雪道和中级雪道完成高速滑雪和避障安全控制。它也能够在户外初级和中级雪道自动完成启动、滑行、转弯、制动，无须人为干预。（8）“AI教练”智能冰上运动训练分析系统该系统由复旦大学工程与应用技术研究院教授、智能机器人研究院常务副院长张立华教授所在团队研制，采用基于人工智能计算机视觉算法对滑冰运动员的动作、姿态、速度等信息进行智能分析对比，从定性、定量再到定制化分析每个运动员的特点，提高科学化训练水平与效率，有效减轻教练员工作负荷，实现科学训练、有效提升运动员训练效果和竞赛成绩的目的。（9）用航天级技术造中国雪车雪车是冬奥会中的一个传统项目，是冬奥项目中的“速度担当”，受到冰雪运动爱好者的关注与喜爱，也被称为冬季运动项目中的“F1”。但直到2018年，中国雪车运动员的身影才首次出现在冬奥会的比赛中。　　由于起步晚，中国一直没有自己的国产雪车。又因为雪车装备制造技术含量高、制造工艺复杂，一直为国外所垄断。为加快推进雪车等冬奥亟需冰雪装备攻关，2021年，工业和信息化部组织中国航天科技集团联合中国一汽集团，组成攻关联合体，成功研制双人雪车、四人雪车，实现国产雪车“零”的突破，并于2021年9月交付国家体育总局冬运中心。用造火箭的技术来造雪车 雪车也被称为“有舵雪橇”，在1924年第一届冬奥会时便已是正式比赛项目，但直到2016年，中国才成立了自己的雪车国家队。成立之初，这支队伍只能去国外找场地训练，没有自己的雪车装备，就只能从国外租赁或进口。　　雪车作为体育装备中科技含量较高、研发制造难度较大的大型运动装备，国外一般都由本国著名的研究机构或公司定向研发。“我们能够买到的雪车，与欧美强队使用的定制版雪车，许多技术都相差悬殊，放在冬奥赛场上，竞争难度极大。”中国航天科技集团一院703所高级工程师周宇说。　　拥有自己的雪车，不仅关系到运动成绩的提升，也是提升中国装备制造核心竞争力的要求。　　2019年，科技部发布了第二批科技冬奥科研项目申报指南，其中就包括雪车装备的研发制造。中国航天科技集团一院703所随即着手突破冰雪运动装备“卡脖子”技术。　　项目研发立项之初，因为没有专业的赛道，国家队训练和比赛的进口车也都寄存在国外，可查到的有用技术资料极为有限，团队面临着从“零”开始的难题。　　“光从纸面上知道雪车样式、规范肯定不够，必须搞到实车进行比对验证。”通过团队的不懈努力，终于在2020年5月从国外引进了一台即将退役的雪车，“虽然即将退役，但因为是某冰雪运动强国的专用装备，比市场版雪车的技术性能要好很多，研究价值很大。”　　这辆雪车被拉到703所车间的当晚，各小组负责人从四面八方赶来“解剖麻雀”。经过一个通宵的忙碌，终于心中有底了。在周宇看来，这台雪车的气动外形虽是经过精心设计的，但从航天人的视角看，还有较大的优化空间。比如，在工艺材料方面，团队还能在航天领域找到重量更轻、强度更大的复合材料。联合攻关让国产雪车不再“卡脖子”　　2021年1月，第一代国产雪车研制成型。在接受中国雪车队的阶段性审查时发现，相比国外产品优势明显，但不足也依然存在，包括底盘结构不够先进、操控性能有待提升、人机尺寸有待优化等。要想让国产雪车真正驰骋在北京冬奥赛场上，必须加以改进。　　底盘技术哪里找？团队将目光投向了中国一汽集团。2021年，在工信部和体育总局共同推动支持下，中国航天团队与中国一汽组建攻关联合体，以703所为核心的原有团队与中国一汽集团成立联合攻关组，以“安全可靠、人机操控和气动减阻”为重点，启动第二代国产雪车（含2人和4人车两种车型）的攻关研制与生产。　　双方分工明确，703所主要负责自主低风阻高可靠碳纤维车体及其他复合材料零部件的设计与制造，一汽集团主要负责雪车底盘、车架及其他金属零部件的设计与制造。　　终于，在2021年9月，第二代雪车成功交付国家体育总局冬季运动管理中心。　　相比第一代国产雪车，第二代雪车有全链条全方位的提升，结构设计更精细，模具设计更合理，材料性能进一步提升，成型工艺进一步优化。周宇介绍，雪车结构上主要包括复合材料车身和金属车架两大部分。国产雪车的研制，成功借鉴了航天产品研制流程及管理经验，融合应用了3项先进的航天核心技术。　　第一项是国产T800级碳纤维复合材料技术。这种材料密度只有钢的1/5，强度是钢的2倍，在火箭和波音787飞机上大量使用，它能最大幅度减轻雪车车身的重量，比如，双人雪车车身重量只有50kg左右。这降低了雪车重心，使雪车滑起来很平稳。这种材料的高强度和独特的破坏吸能特性，还能保护运动员在撞车事故中不受到伤害。　　第二项是复杂结构高精度整体制造技术。这项技术确保了外形复杂雪车的高质量制备，整个雪车车身只有3个大部件，分别是前车身、后车身和前车盖，连接结构少，外形精度高。　　第三项是气动外形设计技术。利用流体力学计算和风洞测试，经过多轮次迭代，设计舵身融合的流线形外形，能够使空气风阻系数较进口雪车小5%以上，经测算可提高竞赛成绩0.3~0.5s。　在中国自主研发、制造的雪车装备支撑下，中国雪车项目将开启新的篇章。周宇认为，未来，雪车有望从“冬奥平台”出发，在后冬奥时代，融入大众生活，成为一项大众休闲娱乐项目。（10）极端天气冬奥交通保障应急联动演练北京冬奥会极端天气综合交通保障应急联动演练共设置四大板块，包括涉奥公路地质灾害处置、铲冰除雪、冬奥公路交通事故救援、公共交通应急服务保障，涵22个科目，涉及7个演练场地。40余家单位参加演练，共投入参演力量近600人、机械设备187台套、救援直升机1架。先进装备处置公路地质灾害便携式高通量卫星站、无人机、雷达工程侦察车、全地形车、机械化桥等多种先进通信保障设备和应急抢险装备……演练模拟了北京延庆区古龙路突发山体塌方，塌方量达1万余立方米，道路全幅阻断情况。据演练指挥部相关负责人介绍，涉奥公路地质灾害处置板块包含灾情侦察、滑坡体清理、机械化桥架设等多个科目。由多种先进装备汇集的数字化、信息化手段，为指挥部准确提供了灾害现场各类信息，使决策人员迅速做出“降坡排险、立体协同、对向清理、先通后拓”的行动方法，快速清理塌方体。分类施策完成多场景铲冰除雪“始终保障赛时1条行车道基本通行条件”，是交通运输部冬奥公路铲冰除雪的要求。演练模拟了一场因强降雪导致京礼、京藏、京新等高速公路，以及松闫路、京青线等多条涉奥公路积雪严重，急需开展铲冰除雪作业场景。针对降雪强度，指挥部门分别采用预撒固态环保融雪剂、喷洒环保融雪液、“除雪车推雪+水车喷洒融雪液”、“除雪车推雪+水滚刷刷雪+水车喷洒融雪液”等多种作业方式，消融并清除道路积雪，确保1条行车道通行。值得一提的是，本次演练中使用的融雪剂全部为不含氯化物、无腐蚀性的绿色环保融雪剂，最大限度降低对环境的影响和破坏。多种运力高效疏解大量滞留旅客社会公共交通保障也是冬奥交通保障的重要内容。演练模拟了受暴雪天气影响，京张高铁清河站出京方向16车次延误取消、5000余名旅客滞留的情形。北京市交通运输主管部门立即组织相关部门启动接续运输应急保障机制，迅速开展运力筹措。经过交通、应急、交管部门和公共交通企业通力合作，通过增加各种上运力，加密轨道交通车次、缩短运营间隔方式等，滞留旅客疏散任务结束，清河站恢复正常运行。其间，地铁公司共加开区间临客9列，运输管理部门共调度出租汽车423辆，公交集团加派地面公交、摆渡车36班次。演练还设置了AED急救处置、疫情突发事件先期处置等科目，模拟了地铁昌平线清河站乘客突然晕倒昏迷以及出现新冠肺炎密接乘客等突发情况。协同联动 全力开展交通事故救援冬奥公路交通事故救援板块演练了交通疏散、现场救援、舆情引导等科目。演练模拟了公路养护人员在涉奥公路开展铲冰除雪作业时，发现前方多车连环相撞，2辆轿车车身受损严重，司机被卡在车内需破门营救，另有1人昏迷、多人受伤，造成大量车辆滞留的情形。属地政府立即成立现场指挥部，安排辖区应急、交管、消防、医疗、交通等力量迅速到位，并协调武警专业救援力量赶赴现场，开展联动救援。消防部门通过开花水枪稀释漏油点，先排除安全风险，再通过破拆车门营救被困司机；医疗部门调派航空救援直升机转运重伤员到医院；武警官兵操作吊车，将救援车辆和事故车辆全部撤离现场……（11）保障冬奥场地安全，地质灾害“侦察卫士”上岗北京2022年冬奥会的主战场在雪上，其中国家高山滑雪中心位于延庆小海坨山上，共7条雪道，全长21公里，落差约900米。然而，延庆冬奥场地地理条件特殊，大规模的人类工程活动会对周围生态和地质环境产生一定的影响。为保障冬奥场地安全，需要全面覆盖的隐患排查和险情早期识别预警。“围绕冬奥赛前、赛时、赛后全阶段，在北京市科委、中关村管委会部署下，中关村智连安全科学研究院面向冬奥场地特殊地理条件及基础设施，在延庆冬奥场馆周边重要交通要道等区域，安装微芯智能传感，部署实时监测预警系统，通过专业的安全预警模型综合判断安全稳定程度，能够提前发现安全薄弱环节，进行预警提示，指导相关部门安全加固工作，保障场馆建设的顺利进行。”1月23日，北京中关村智连安全科学研究院有限公司总经理熊娟在接受科技日报记者采访时表示。如何对冬奥场馆（地）地理条件及基础设施的安全监测预警？熊娟答道，“我们通过航空航天遥感、远程激光测振、微芯智能传感等技术，基于风险隐患区域早期识别、远程定期检测、现场实时监测技术路线，开展天空地一体化安全监测预警服务，搭建安全态势感知网平台，基于专业模型、人工智能技术实现多源信息融合分析，大幅提升风险预测精度、预警有效性及信息送达精准度，实现科技冬奥、安全冬奥的目标。2021年10月，相关技术获得中国测绘学会颁发的测绘科学技术奖二等奖。”据介绍，针对灾害风险较高的区域，科研人员布设微芯智能传感，采集振动、倾斜、倾向等信息，把握岩土构筑物动态特征和发展的规律，通过动力学指标与运动学指标的实时监测与分析，确定岩土构筑物的稳定性状态及发展趋势，进行灾害失稳早期预警判断；险情通过手机App传至相关管理人员，为冬奥场地及周边设施安全提供远程监控服务。目前，已在延庆赛区国家雪车雪橇中心、冰雪小镇、松闫路、综合管廊等区域安装微芯桩，部署实时监测预警系统，实现每秒100—1000Hz的高频采样、数据无线传输、秒级应急响应、属地化报警，并依托云平台与手机App为相关管理单位提供安全态势监控及预警信息推送。提供7×24小时安全监测运维服务，为冬奥场地建设期、赛事服务期、赛后运营期提供全周期安全保障。（12）冬奥防疫“黑科技”可检测出空气中的新冠病毒“相比咽拭子等常规方式，迅速检测空气中的新冠病毒是非常大的难题。新冠病毒会通过空气里的气溶胶传播，而对气溶胶的采集一直没有很好的方法。由于空气中的病毒含量远低于人体内的含量，且新冠病毒为RNA病毒，稳定性较差，加上空气始终在流动，如果延迟太久，就失去检测意义，这就需要样本收集高效，检测灵敏精准。”1月19日，在北京市委宣传部和北京市科委、中关村管委会联合组织的“科技冬奥企业行”大型主题采访活动中，清华大学医学院研究员刘鹏向科技日报记者介绍说。为了解决气溶胶检测难题，按照北京市委市政府部署，在北京市科委、中关村管委会的大力支持下，清华大学医学院刘鹏、生命学院王建斌、药学院白净卫联合北京大学要茂盛和黄岩谊、中国医学科学院病原生物学研究所任丽丽和昌平实验室等单位，针对新冠疫情发展的新趋势和新挑战，开展应急攻关，经过8个月的努力，开发完成了公共空间生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统。 在北京昌平的生物气溶胶检测实验室里，清华大学医学院生物医学工程系的硕士生李保正在操作一台病毒核酸检测仪器。只见他取出1毫升待检测的样本，放进检测芯片，然后把芯片置入检测仪器中。他介绍，“这套系统可在45分钟内自动检测出结果，突出特点是灵敏度很高，能实现每毫升20拷贝，而常规方法需每毫升200至500拷贝才能检出。可以说，检测灵敏度比现有技术提升了一个数量级。并且它可以全集成自动化，把试剂存储、流体控制、生物分子检测等浓缩在芯片和配套的仪器之中，无须人工干预，省时省力。”
该检测系统在冬奥测试赛中进行了广泛的应用和验证，并针对赛时的防疫条件进行相应的优化，贴合冬奥比赛场景的要求。并且，通过测试赛的实操演练，相关产品已形成完整的闭环管理情形下的气溶胶新冠病毒监测操作规范，得到冬奥场馆防疫部门的认可。据介绍，冬奥会期间，将在各个比赛场馆进行气溶胶标本的采集，再把标本转移到检测站进行检测，能够在4个小时之内把结果反馈给防疫部门，协助他们根据结果采取进一步的措施。值得一提的是，据刘鹏介绍，这套系统不“挑”毒株，即使是最新突变的奥密克戎毒株，也同样逃不过它的检测。（13）“水立方”变“冰立方”水立方改造方案是一个大工程，有约70个独立施工区，50000平米的改造面积，前前后后包括建筑、结构、机电、防水、膜维修等工程领域。在改造过程中，最令人担忧的问题是如何实现核心要求——“水冰转换”，即既要保有“水立方”原有的水上功能，同时又要根据冬奥会的需求新增冰上功能。【1】来源丨网络 最终，“水冰转换”项目决定在比赛大厅中部搭建可转换结构，并安装可拆装制冰系统。这样的改变，令原本的泳池赛道化身为具有4条标准赛道的冰壶场地。【1】目前，冰立方的水冰转换，仅需要20天，相比首次转换耗时45天，其操作工期及工作效率都大大加速。这样的进步背后，是智能化改造全力支持的结果。有这样一组数据，清晰明了地向我们展示第二次转换搭建的巧妙之处：2600根薄壁H形钢和1570块轻质混凝土预制板组成的转换结构，同时每根钢梁和混凝土预制板都有自己独属的“数字身份”。来源丨见水印这样的设计，在复杂的结构中寻找出捷径，方便在转换施工中精准高效地将每个构件复位。与此同时，施工过程中还运用了运动捕捉技术，并将其与施工测量技术相结合，两者结合下，安装精度大大提高。【2】室内环境改造放在改造工作面前的另一个大难点就是室内环境问题，一方面要确保比赛用冰的质量，另一方面又要考虑到观赛观众的体感。对此，场馆改造采用了赛场温度分区控制。如比赛大厅一层及池岸层的出入口，不仅在进行物理改造后焕然一新，同时增加了室内外空气隔离设施，对赛区温度进行调控。为了更好实现环境效果，场馆还封堵了屋顶膜结构及墙面板之间的缝隙。整座场馆的“大脑”——全新的群智能系统会在比赛期间根据场馆内温度、湿度、声光环境的变化，来适时调节场馆内相关设备运行。在这一系列的改造工作完成之后，冰壶场馆比赛大厅将确保冬奥会和冬残奥会期间，在任何热负荷条件下，都能满足比赛需要。冰壶赛道冰面温度在零下4℃和7℃之间可精确调节，冰面以上1.5米处的温度则保持在10℃，露点温度-4℃，观众们所在的看台温度在16℃至18℃，保证人体舒适度。这样的温度设置与控制完美实现最初的构想，既可以为冰壶比赛营造符合要求的环境，又为观众提供舒适的观赛环境。【3】“冰立方”的应用场馆建设改造过程中，为实现“冰立方”的愿景，相关工作团队做了大量对冰的研究。一方面是出于制作完美的比赛冰面，另一方面也为冰壶训练积累数据和经验。在高手云集的奥运冰壶赛场上，冰面的每个微妙变化都是影响比赛的关键因素，会改变关键时刻的战术选择。在场馆建设中所积累的冰面判断经验可以增加冰壶训练的知识储备，为更好地参与比赛提供帮助。【3】来源丨郑方当 “水立方”改造成“冰立方”后，国家游泳中心将成为一座智能高效的场馆。比赛大厅将“一厅多用”，实现“冬夏场景转换”：既可以举办冰上赛事、水上赛事，还可以承办大型商业活动。作为拥有“水冰转换”能力的场馆，在赛后，我们可以欣赏到游泳季和冰上季的双季精彩。在春夏秋三个季节，这里是水上运动的乐园，为“水立方”；冬季，这里则是冰上运动的好去处，成为奥运场馆可持续利用的典范。同时，值得大众期待的改造还有南广场地下空间建立的两块冰面，分别为标准冰场和冰壶场地。在后续运营中，这里将成为大众参与冰雪运动的最佳舞台，即奥林匹克中心区冰壶项目体验基地。【1】水立方外景及地下空间俯瞰图来源丨郑方从“水立方”到“冰立方”，我们见识到了绿色奥运的精神，实现了场馆的高效利用，转换材料重复利用也大幅降低后期拆除改造成本。当然，这样的转换也是科技奥运的展现，科技进步令水立方快速便捷的转成冰立方，传统的体育场馆转变为一座真正意义上的智能场馆。参考文献地址：1、细数北京冬奥会的那些让人惊叹的“第一次”！2、减阻、防割、吸能......冬奥运动员的「战袍」中竟然有这么多高科技！3、冬奥通信“黑科技”，追求丝滑顺畅体验4、厘米级精度！冬奥赛道上的这项技术厉害了5、走近科技冬奥，体验赛场魅力！6、【冬奥进行时】科技冬奥！用航天级技术造中国雪车7、首都科学讲堂
第730期：冰雪筑梦——科技人文视角看冬奥8、极端天气下，交通如何护航冬奥？9、保障冬奥场地安全，地质灾害“侦察卫士”上岗10、身边的“水立方”什么时候竟然悄悄变成“冰立方”了？11、【1】央视新闻 《完工！“水立方”华丽变身“冰立方”》12、【2】北京体育广播 《冬奥场馆巡礼》第7集：冬奥场馆“水立方”变“冰立方”》13、【3】人民网 《“水立方”变身“冰立方”》}