寧靜：計(jì)算機(jī)模擬突發(fā)事件

寧靜 博士研究員，北京市計(jì)萍中心刮主任。主要從事計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)的基礎(chǔ)理論及算法研究，成功地把模擬退火方法引入到三維圖像重建中，把計(jì)算數(shù)學(xué)中的蒙特卡羅方法引入到計(jì)算機(jī)模擬醫(yī)學(xué)圖像中，2003年入選北京市科技新星計(jì)劃。

2008年2月，寧靜的“車輛撞橋計(jì)算機(jī)仿真及評價體系研究”課題結(jié)題并通過驗(yàn)收，而“車撞橋”只是她龐大仿真計(jì)劃的起點(diǎn)，她希望能用計(jì)算機(jī)仿真方法對城市立交橋的各種突發(fā)性事件進(jìn)行綜合研究，為決策部門制定應(yīng)急預(yù)案提供依據(jù)。

記者：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能解決“車撞橋”事故中的哪些問題?

寧靜：車輛撞擊帶給橋梁的損傷是無法估量的。通常說的損傷是表面上可見的，目前的橋梁監(jiān)測和檢修工作主要是針對這些“外傷”。還有些是“內(nèi)傷”，其危害不會馬上顯現(xiàn)，因此容易被忽視?！皟?nèi)傷”就像埋藏在橋里的炸彈，隨時都有可能引發(fā)橋梁的毀滅。由于代價高昂，用試驗(yàn)的方法研究超高車撞橋并不可行，而車撞橋的事故又非常普遍，2000～2008年，北京每年發(fā)生車橋撞擊事故100余起，其中不少立交橋被撞過多次。計(jì)算機(jī)仿真為研究車撞橋問題提供了工具，“車撞橋”的課題是用計(jì)算機(jī)仿真來模擬超高車輛撞橋的過程，也就是在計(jì)算機(jī)上建立車的模型和橋的模型，然后模擬不同重量，不同速度的車輛撞擊橋梁不同位置對橋梁產(chǎn)生的影響。

記者：能否簡要介紹課題的進(jìn)展情況?

寧靜：2006年，我們和市政工程研究院一起申報(bào)了橋梁結(jié)構(gòu)安全實(shí)時評價體系研究及計(jì)算機(jī)仿真的課題。市政工程研究院負(fù)責(zé)橋梁的實(shí)時監(jiān)測，我們負(fù)責(zé)仿真部分。仿真部分的工作大致分為三部分，首先是建模，包括橋的模型和車的模型，其次，選擇合適的力學(xué)軟件包，將模型放入軟件包進(jìn)行運(yùn)算，再根據(jù)需要對軟件包的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最后，將計(jì)算的結(jié)果可視化，也就是大眾所理解的仿真三維圖像。2008年2月，課題順利結(jié)題并驗(yàn)收。

記者：“車撞橋”的成果是否已經(jīng)應(yīng)用到橋梁維修中?

寧靜：這套技術(shù)已經(jīng)可以進(jìn)入應(yīng)用階段。一旦發(fā)生車撞橋的事故，拿到來自現(xiàn)場的一手資料，包括車的型號、速度和撞擊位置，我們就可以模擬重現(xiàn)撞擊過程，通過計(jì)算了解橋梁的損傷情況，然后，據(jù)此確定維修方案，是需要大修還是簡單維修。北京的城區(qū)和郊區(qū)共有立交橋1000多座，這些立交橋在城市環(huán)線交通中發(fā)揮了重要作用。我們正在爭取和呼吁，希望能由政府牽頭，建立一個北京市所有橋梁的數(shù)據(jù)庫。一旦有突發(fā)性事件發(fā)生，可以在最短的時間內(nèi)進(jìn)行仿真模擬，為決策提供依據(jù)。

記者：我們的研究在國內(nèi)和國際范圍處于什么水平?

寧靜：我們在申報(bào)課題之前查了大量的資料，當(dāng)時國內(nèi)對船撞橋的仿真研究比較多，而對車輛撞擊城市立交橋的仿真研究非常少。國外對于城市立交橋的仿真研究很多，在美國和歐洲，仿真為橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供了參考依據(jù)。

記者：結(jié)題后，是否會繼續(xù)關(guān)注“車撞橋”問題?

寧靜：計(jì)算機(jī)仿真的優(yōu)勢在于針對難以進(jìn)行真實(shí)試驗(yàn)的突發(fā)性事件。車撞橋只是突發(fā)性事件的一種情況，地震和火災(zāi)也會損壞橋梁。汶川地震后的交通中斷，就是因?yàn)楹芏鄻蛄涸诘卣鹬械顾?。我們希望能用?jì)算機(jī)仿真的方法對所有的可能的突發(fā)性事件進(jìn)行綜合的研究，然后據(jù)此制定出應(yīng)急預(yù)案，為突發(fā)性事件發(fā)生后的政府決策提供依據(jù)。