來源：中央紀委國家監委網站發布時間：2021-08-16 08:28:25
北京冬奧會標志性場館“冰絲帶”——國家速滑館。 新華社記者 張晨霖 攝
五棵松體育中心開展冰上項目測試活動。 新華社記者 彭子洋 攝
編者按
隨著8月8日東京奧運會的落幕，奧林匹克再次進入“北京時間”：172天后，北京冬奧會就將拉開帷幕，北京也將成為國際上唯一舉辦過夏季和冬季奧運會的“雙奧之城”。冬奧會籌辦的五年多來，綠色、共享、開放、廉潔的辦奧理念一以貫之，科技支撐也無處不在。從賽道和場館設計建造，到科學訓練與比賽，再到綜合服務保障等各個方面，一大批高科技成果交付應用，多項“奧運首創”就此誕生。
那么，2022，相約北京之時，將有哪些“黑科技”亮相？本版刊發系列報道，帶您一探究竟——
國家速滑館，22條“冰絲帶”飛舞飄揚；國家雪車雪橇中心，1.9公里的賽道如游龍盤臥；國家跳臺滑雪中心，“如意”亮相……
場館是辦好北京冬奧會、冬殘奧會的基礎，競賽場館更是運動競技、觀賽和展示城市發展水平的窗口。記者從前不久召開的北京冬奧會和冬殘奧會場館建設新聞發布會上獲悉，北京2022年冬奧會和冬殘奧會共使用39個場館，其中包括12個競賽場館。截至去年年底，12個競賽場館永久性設施完工。今年上半年，舉行了雪上項目和冰上項目測試活動，所有競賽場館順利通過考驗，設施運行表現出色。
藍圖變為現實背后，是工匠們2000多個日夜的拼搏奮戰，是無數項攻堅克難的專利設計，是生態修復、協同發展、賽后利用等多重考量。記者通過幾組關鍵詞，帶您感受場館建設中的“科技范兒”——
自主創新
“冰絲帶”榮獲國內行業最高獎項
1.9公里賽道混凝土一次性噴射澆筑成型
22條高低盤旋的“絲帶”，宛如速滑運動員冰刀劃過冰面的痕跡。在天安門以北14公里、奧林匹克森林公園西側，有著“冰絲帶”之稱的國家速滑館與鳥巢、水立方遙相呼應，成為北京城的新地標。
作為北京2022年冬奧會唯一的新建冰上競賽場館，“冰絲帶”曾被業內稱為“世界級建造難題”。2020年5月，它以最高分榮獲“2019年度中國鋼結構金獎年度杰出工程”大獎，這是國內鋼結構行業的最高獎項。而“天幕”的成功“編織”是其主要加分項。
據介紹，長200米、寬130米的大跨度屋頂是“冰絲帶”建設中面臨的首要難點。不同于一般建筑，其屋頂為不規則馬鞍形，更增加了建設難度。
不過，最終呈現給我們的，是目前世界體育場館中規模最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面，碗狀看臺頂部周圈環桁架上的鋼索網結構，最大跨度達到198米×124米，但用鋼量僅為傳統屋面的四分之一。
建設團隊將這張索網稱為“天幕”。通俗地講，就像是把一個“網球拍面”蓋在房頂上，作為“骨架”支撐。只不過這個“拍面”是由粗大的鋼索編織而成，不是平面而是馬鞍形。
而編織索網的關鍵“零件”是高釩密閉索。國內當時并無廠家生產這種“零件”，如果用“拿來主義”，沿用國外技術，對工程建設者來說會相對輕松。但國家速滑館項目團隊還是選擇了一條難走的路。
“我們更希望能突破技術壁壘，實現核心技術國產化。”國家速滑館項目總工程師李久林表示，就像芯片一樣，如果不能自主掌握，那么制造和運輸成本極高，建設周期也受限于人。
他們成功了！2018年5月，國內第一條相關生產流水線建成。5個月后，第一車成品索到達國家速滑館施工現場。當年11月16日，國家速滑館的屋面環桁架合為一體。同期，工人們開始在地面編織“天幕”。2018年12月28日，“網球拍面”在地面組裝完畢，開始往屋頂提升、張拉。2019年4月26日，完成索定，“天幕”工程完美收官。
北京城建集團國家速滑館工程總承包部項目經理李少華介紹，由于索網屋面的空間形態非常復雜，張拉以后每一個“方格”空間形態都不一樣，因此填充的每一塊單元體尺寸也不同，需要通過實測得到數據后再進行加工定制。
而這背后，離不開建筑數字信息BIM系統。據了解，“冰絲帶”上至8500噸的鋼結構，下到每一塊形狀各異的幕墻玻璃、弧度各異的看臺，都實現了數字化，在工廠進行精密生產和預制，在現場精準拼裝。因此，建設速度、建設質量成倍提升。
這只是冬奧場館建設中多項“自主創新”的一個例子。不僅是國家速滑館，“國產”新技術、新材料還被大量運用到其他冬奧場館建設中。
河北張家口，國家跳臺滑雪中心，因形似而被稱為“雪如意”。這是我國首座符合國際標準的跳臺滑雪場館，也是北京2022年冬奧會張家口賽區工程量最大、技術難度最高的競賽場館。
在“十三五”國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項“人工剖面賽道類場館新型建造、維護與運營技術”項目的支持下，依托這一工程實踐，我國首次掌握符合國際標準跳臺的設計方法與建造技術。
據該項目有關負責人介紹，國家跳臺滑雪中心建立運維云平臺統籌設計施工，實現自下而上的信息化集成和智能分析，同時研發了助滑道冰面準分布式智能監測系統和鋪面平整性智能檢測車，使得助滑道冰面精度與著陸坡表面達到厘米級精度，助滑道冰面溫度監測誤差小于0.5℃，填補了國際空白。
延慶賽區，雪車雪橇賽道是半U型混凝土澆筑結構，混凝土里預埋誤差不超過5毫米的冷凝管，通過在表面制冰最終形成賽道。看似并不復雜，但1.9公里長的賽道澆筑要一氣呵成，一次成型很難。各種彎度、各種落差交織在一起，更是難上加難。建設團隊也選擇放棄高薪聘請國外團隊，走自主創新之路：1.9公里賽道混凝土一次性噴射澆筑成型。
建設亮點都是難點，中國科技的自主創新為冬奧場館建設實力破題。
低碳環保
國際首次應用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術，碳排放趨近于零
所有場館實現100%綠電供應
“冰絲帶”的“黑科技”不只有“天幕”，其1.2萬平方米的冰面也創下亞洲之最。值得注意的是，它還在世界上首次應用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術，實現碳排放趨近于零，成為低碳綠色運動場館的樣板工程。
記者了解到，在冬奧會三大賽區的場館建設過程中，低碳環保成為主要發力方向。
“北京冬奧會將使用8座冰上場館、10塊冰面，除首體花樣滑冰訓練館因冰面未改造而沿用原有制冷系統外，其他7座場館9塊冰面，均使用環保型制冷劑。”北京冬奧組委規劃建設部部長劉玉民表示。
除了“冰絲帶”之外，首都體育館、首體短道速滑訓練館以及五棵松冰球訓練館也選用了二氧化碳跨臨界直接制冷系統。這是目前世界上最先進、最環保、也是最節能的制冷技術，在冬奧會歷史上尚屬首次。
據介紹，二氧化碳制冰技術是國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項2019年批復啟動的“國家速滑館智慧場館建設和應用關鍵技術研究與示范應用”項目重點研發成果之一。在國家速滑館，場館的多功能超大冰面亞臨界、跨臨界多工況并行二氧化碳直接蒸發制冰集中式制冷系統，亞臨界、跨臨界多工況并行二氧化碳集中式制冷中壓回油系統等應用均屬國際首次。
據國家速滑館制冰系統有關設計負責人介紹，二氧化碳制冷劑破壞臭氧層潛能值為0，全球變暖潛能值為1，并且無異味、不可燃、不助燃，是可持續性最好的冷媒之一。與傳統制冷系統比，能效可提升20%以上。通過場館的智能能源管理系統，還能夠把制冰過程產生的廢熱用于除濕、冰面維護、場館生活熱水等。全冰面模式下每年僅制冷部分就能節省200多萬度電，相當于約120萬棵樹實現的碳減排量，整個制冷系統的碳排放趨近于零。
延慶，雪車雪橇賽道宛如一條巨龍盤臥小海陀山南麓。據了解，雪車雪橇是冬奧會中速度最快的項目，被譽為冬奧會“雪上F1”。它的專業性強、危險性高，因此對場地要求非常苛刻。“綜合了各種因素之后，最終只有南坡的選址符合條件。”據有關負責人介紹，這是國內唯一一條雪車雪橇賽道，也是目前世界上唯一的南坡賽道。
場地位置向陽，陽光直射會影響冰面質量，怎么辦？項目團隊研發出一套獨特的地形氣候保護系統，賽道遮陽棚結合賽道形狀、地形等，實現了傳統木結構與現代鋼結構的完美結合，有效保護了賽道冰面，也最大限度降低了能源消耗。
不僅如此，北京冬奧會所有新建室內場館全部達到綠色建筑三星級標準，其他現有室內場館達到綠色建筑二星級標準。所有場館實現100%綠電供應，即電力均來自風力發電或光伏發電，北京冬奧會將成為百年奧運歷史上第一次全部使用綠色清潔電力的奧運會。
可持續可利用
鋼鐵冶煉廠變身滑雪大跳臺
多數場館簡單轉換就能進入賽后模式
夜色下，水立方絢麗多彩的燈光秀總是引人駐足。這個2008年曾驚艷世界的作品，因其出色的設計理念和科技創新，在北京奧運會過去十余年后，依然屬于地標性建筑。2022，它要再次綻放，驚艷世界——水立方變成“冰立方”，成為世界首個“水冰轉換”場館。
這是北京冬奧會場館建設貫徹可持續發展理念的一個縮影。其背后同樣離不開科技的支撐。
從高溫高濕的泳池環境，到低溫干燥的冰場環境，可謂“冰水兩重天”，改造技術難度和工程復雜度難以想象。
搭建轉換結構是改造的首要難題。據了解，冰壺比賽對冰面平整度要求極高，每平方米在承受150公斤重量的情況下，冰面變形不能超過1毫米。制冰團隊研發定制可拆裝的鋼結構作為冰下主體結構，為冰壺賽道提供牢固的結構支撐。往上依次是10厘米輕制混凝土預制板和兩層各5厘米的保溫層，接下來是PE防潮隔離層及無紡布層，在7厘米的制冰排管及蜂窩支架之上，才是運動員接觸到的真正冰層。
改造中，很多原來引以為傲的設計，也都成了待解的難題。比如，水立方的“藍色泡泡外墻”。藍色膜結構形體輕盈、透光性強，但冰面十分“嬌氣”。技術團隊便給水立方“拉上了窗簾”——在膜結構下覆了一層PVC膜，避免陽光照射對冰的影響。等到水立方切換到“夏季模式”，便可“拉開窗簾”。
變化不只發生在泳池內，水立方轉成“冰立方”，傳統場館也變成了一座后臺機器設備、控制系統都有能力隨場館功能需求隨時轉換的真正意義上的智能場館。
除了“水冰轉換”，五棵松體育館還可以在6小時內實現籃球場與冰場之間的相互轉換。
可持續、可利用、可收益，已經成為當今奧林匹克運動發展的一個重要命題。北京冬奧場館建設始終遵循著這一理念。
記者了解到，北京2022年冬奧會一方面最大程度使用現有資源，包括2008年奧運會遺產——10個場館遺產，如水立方等，4個土地遺產，如國家速滑館使用了2008年奧運會兩個臨時場館曲棍球場和射箭場的土地；工業遺產——廢棄的鋼鐵冶煉廠變身滑雪大跳臺，成為冬奧歷史上第一座與工業遺產再利用直接結合的競賽場館。
另一方面，所有場館設施在賽后將實現長久利用和可持續利用。冬殘奧會后，大部分場館只需進行簡單轉換就能進入賽后模式，最大限度地提高場館賽后運營的實效性。
在北京賽區，所有競賽場館全部擁有夏季、冬季項目場地自由轉換的“兩棲”能力。如水立方，考慮到賽后每年用于冰壺比賽的時間只有兩三個月，因此，它的制冰系統全部是臨時的，制冰系統和底層的支撐系統能夠可持續轉換和反復利用。延慶賽區、張家口賽區的競賽場館在規劃設計中也充分考慮賽后利用，如預留雪上大眾項目場地的建設空間等。
既有場館的可持續利用，冬季、夏季運動模式可快速轉換……北京冬奧會為奧運遺產成為可傳承、可服務大眾的永久資產提供了“北京方案”。（中央紀委國家監委網站 王珍）
冬奧，智慧新時代
8月8日，“科技冬奧即時展覽”在北京中國科技館主展廳開展，展覽分為“冬奧·緣起”“冬奧·相約”“冬奧·陪伴”三部分，通過圖文、實物、教育活動相結合的方式解讀冬奧。
科技冬奧，是2022年北京冬奧會、冬殘奧會提出的愿景。從我國自主研發的高精度天氣預報“睿圖-睿思”系統，首次實現了復雜地形下“百米級、分鐘級”預報，到混凝土噴射成型技術首次用于“雪如意”和“飛天”等場館建設，打破了國外技術壟斷，再到建成全球首個采用二氧化碳跨臨界直冷制冰的冬奧速滑場館，碳排放趨近于零……一批批具有中國技術特色，服務于體育競賽的同時又能賦予人們生活科技感、智能化的科研項目和產品不斷落地。
據了解，科技部2016年研究制定并發布了《科技冬奧（2022）行動計劃》，2017年在國家重點研發計劃中設立了“科技冬奧”重點專項。社會發展科技司按照有關要求，牽頭編制了《“科技冬奧”重點專項實施方案》，圍繞“零排供能、綠色出行、5G共享、智慧觀賽、運動科技、清潔環境、安全辦賽、國際合作”等八個方面開展“科技冬奧”重點專項的組織實施工作。
“目前，‘科技冬奧’重點專項已立項指南共部署77個項目。”科技部社會發展科技司司長吳遠彬在接受記者專訪時表示。在科學辦賽方面，圍繞氣象條件預測保障、全局全過程態勢感知和運行指揮保障、賽道和場館設計建造運維關鍵技術研究、鳥巢和水立方智能化改造、賽事活動規劃、綠色辦奧等方面部署20個項目，解決冬奧會運行指揮、高精度氣象預報、賽事用雪保障、場館建設和運維、碳中和等技術問題，提升籌賽、辦賽的管理效率和水平。在科學訓練與比賽方面，圍繞運動員科學選材、運動員技能優化、體能訓練和訓練監控、科學化訓練基地建設、國際化訓練平臺等方面部署19個項目，研發科學化訓練方法和裝備，建立智慧化比賽訓練場地，提高訓練效率和質量，提升運動員比賽水平。此外，在公共安全、智慧觀賽、綠色智慧綜合示范區、推動冰雪運動發展等方面也部署多個項目，確保北京冬奧會順利開展。
目前，“科技冬奧”重點專項取得積極進展，各項成果在冬奧會場景中應用示范成效明顯。比如，國家游泳中心利用智能化水冰轉換和監測技術實現夏-冬運動場景快速轉換，“水立方”變身“冰立方”，有力支撐了“雙奧”場館的智能化運營維護新模式；國內首套人體高速彈射裝置，已經成為速度滑冰國家隊開展彎道技術專項訓練的重要輔助手段，解決了冬季項目訓練受環境時間限制的難點；面向冬奧多語種語音語言服務平臺支持60個語種的語音識別，為滿足不同冬奧場景應用提供了技術支撐；冬奧超高清8K數字轉播平臺，開展從轉播制作到終端呈現全鏈路的8K內容應用示范，已成功應用于中國青少年冰壺公開賽等大型賽事。（中央紀委國家監委網站 王珍）
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北京2022年冬奧會和冬殘奧會共使用39個場館，包括競賽場館12個、訓練場館3個、非競賽場館24個，分別分布在北京賽區、延慶賽區和張家口賽區三個賽區。目前，競賽場館永久性設施已經完工，非競賽場館大部分已經完工、部分即將完工。
其中，北京賽區有6個競賽場館，分別是國家體育館、國家游泳中心、首都體育館、五棵松體育館、國家速滑館、首鋼滑雪大跳臺。北京賽區將承擔冬奧會所有冰上項目的比賽，如冰球、冰壺、速度滑冰、花樣滑冰等。首鋼滑雪大跳臺是北京冬奧會唯一一個位于中心城區的雪上項目舉辦地，屆時將承擔單板和自由式滑雪大跳臺比賽項目。
延慶賽區有2個競賽場館，分別是國家高山滑雪中心、國家雪車雪橇中心，主要舉辦高山滑雪、雪車雪橇賽事。
張家口賽區有4個競賽場館，分別是國家跳臺滑雪中心、國家越野滑雪中心、國家冬季兩項中心、云頂滑雪公園，主要舉辦越野滑雪、跳臺滑雪等滑雪項目。
非競賽場館包括舉辦北京2022年冬（殘）奧會開閉幕式的國家體育場“鳥巢”、冬（殘）奧村、頒獎廣場、新聞中心等。