科研有感｜十年来，我和交通科技一起成长：2023粤港澳广州交通设施，交通安全产品，智慧出行展览会

十年前，我博士毕业来到了交通运输部公路科学研究院桥梁中心工作，一直在科技部重点领域创新团队——“桥梁结构长期性能与安全可靠性团队”，从事服役桥梁检测评估等方面的科学研究和技术服务工作。

十年弹指一挥间，我从青年步入中年，但我对桥梁领域的热爱始终如一。因为，它总能带给我一次又一次惊喜，一次又一次深刻的体悟。

第一个感受，“望闻问切”新手段，桥梁检查更全面。

桥梁检查如同人的体检，是早期发现疾病的很好手段。

近十年来，桥梁检查从外观向内部缺陷延伸。我们团队先后创立了用超声脉冲量测精轧螺纹钢筋有效预应力的方法，研制了基于X射线的有效预应力测试技术，解决了桥梁预应力工后无法检测的难题；提出了桥梁水下基础表观缺陷双目立体视觉量测方法和内部缺陷旁听感知测试方法，创立了利用反射应力波和旁孔透射波检测桩长与完整性的方法，解决了水下和土中混凝土桩基无法检测的难题，推动了我国公路桥梁隐蔽工程无损检测技术的跨越发展。

第二个感受，人工智能机器学，桥梁诊断更准确。

传统的桥梁结构状态诊断都是基于专家经验的评估方法，对桥梁工程师的专业性要求较高，评估者的主观性较强。

近十年来，我们团队通过混凝土梁式桥梁损伤评估与安全可靠性评价技术研究、在役混凝土梁桥/拱桥可靠性检测评估技术体系与装备研发等系列科研工作，建立了用“荷载、抗力、系数”检测评定承载力的方法，创建了利用现场检测的质量状况、缺陷损伤、耐久状态和结构性能指标参数，量化确定可靠性评定系数的方法及模型，使我国公路桥梁诊断技术体系步入国际先进行列。

同时，伴随着人工智能、大数据等技术的发展，我们团队创造性提出了基于机器学习的桥梁服役状态大数据评价方法，实现由传统专家经验法评价向人工智能评价的突破。

第三个感受，材料传感加持，桥梁养护更科学。

多年来，我国桥梁“重建轻养”现象突出，随着建设热潮的降低和人类理念的转变，“建养并重”已经成为主流。在桥梁几十年甚至上百年的服役寿命中，如何进行科学养护，一直是行业从业人员关心的问题。

近十年来，我们团队针对我国公路桥梁服役性能和耐久寿命降低的问题，牵头开展了公路桥梁长期性能观测研究，揭示了承重构件劣化机理，提出了材质与耐久状况检测评估指标体系及方法，建立了性能衰变模型和寿命预测方法；同时，研发了桥梁混凝土表层强化技术等，为提升服役桥梁耐久性提供了有效的技术供给。

这个领域带给我的惊喜还在继续，我也将用扎实的科研，揭开每一次惊喜背后的秘密。

2010年6月，我从北京交通大学毕业、回到长安大学公路学院任职时，我的博士生导师王梦恕院士嘱咐我：“我国地域辽阔、山地众多，区域发展不均衡，尤其西部地区隧道建设仍有不少短板要补，要积极投身到西部地区隧道工程建养理论和技术研究中。”

我听从恩师的教导，立足西部，加入长安大学陈建勋教授的团队，开展西部复杂环境隧道工程建养理论与应用研究。我和团队结合西部地区公路隧道工程遇到的恶劣环境，进行了长期深入研究。

经历21世纪前10年的飞速发展，我国已然跻身世界隧道大国的行列。如何有效防止复杂环境、特殊地质公路隧道灾害的发生，保障隧道结构的安全稳定，是摆在我们面前的一大世界性难题，也成为我国由隧道大国向隧道强国迈进中遇到的技术瓶颈之一。

为了解决难题，我和团队以西部复杂环境和特殊地质公路隧道工程建养理论与应用研究为方向，瞄准工程技术背后的科学问题，围绕寒区隧道冻害防治理论、黄土和软岩隧道支护结构理论和大跨度隧道设计施工技术三个方面，取得了一系列创新性成果。

在寒区隧道冻害防治理论方面，我和团队一起提出了以防冻为主的寒区隧道冻害防治原则和防冻隔温层设计体系，成果应用于公路和铁路行业80余座隧道。

在黄土和软岩隧道支护结构理论方面，我们研究了黄土隧道变形时空效应，创新了黄土和软弱围岩隧道初期支护结构形式，优于国内外现行规范和标准。

在大跨度隧道设计施工技术方面，我们开展了18座超大跨度公路隧道的现场测试工作，揭示了超大跨度公路隧道分部开挖荷载释放机理，为制定超大跨度隧道设计规范提供了理论依据。

这些研究成果攻克了隧道建设和运营中的诸多工程难题，直接开展了工程应用，有力支撑了项目建设，服务西部大开发、东北振兴等国家战略。

总的来说，我国隧道工程在建造、装备和管理技术等方面积累了丰富经验。同时，我们也应该清楚地认识到，在隧道建设高速发展的同时，大量既有隧道工程质量通病、病害频现，与大规模建设的成果不相匹配。

我国庞大的既有隧道工程逐步进入“老龄化”，安全风险日渐呈滚动式周期性爆发态势，对既有隧道工程的长期耐久性的要求越来越高。

为此，我和团队将继续以西部复杂环境和特殊地质公路隧道工程建养理论与应用研究为方向，深耕西部地区复杂环境隧道工程全生命周期耐久性研究。期待能用扎实的科研成果，守护座座隧道，助力我国从隧道大国迈向隧道强国。

2017年，国际海事组织（IMO）的海上安全委员会正式通过了船舶智能航行相关议案，吹响了全球智能航运竞争的号角。

智能航行是智能船舶的核心，先进、可靠、高效的智能航行技术是航运业数字智能化发展过程中需要攀登的科技高峰。

我们团队在牵头“基于船岸协同的船舶智能航行与控制关键技术”项目的过程中，组织研制了“松耦合、强交互”的船基和岸基船舶智能航行信息物理系统，并基于船岸协同的理念，通过船和岸之间感知能力、决策能力、执行能力和应急能力的协同优化，有效提升了船舶智能航行系统的可靠性，且降低了单船的智能化系统建造成本，实现了先进性和经济性的双重收益。该系统已在我国沿海集装箱商船上进行了实船应用，正在向沿海大型散货船、江海联运船以及内河船进行推广，近期将形成一批标志性成果。

与无人艇不同，智能航行船舶动辄上万吨甚至数十万吨，其航行不仅关系到船东利益，更是关系到公共利益和公共安全。

为有效预测和防控智能航行船舶的交通风险，回应社会和行业对于智能航行技术安全性的重大关切，我们团队提出了涵盖三空间、三场景、三过程、四模式、五要素的船舶智能航行交通安全风险辨识与管控方法，组织制定技术标准。我们还在部海事局、山东海事局的指导和支持下，实现了依规开展智能航行实验测试的关键突破。

智能航行对感知、探测等相关技术和装备提出了新要求。为了构建高水平的船舶智能航行系统，针对船岸信息交互瓶颈，团队牵头开展了“卫星互联网与智能航运协同发展研究”，为提升航运数字化水平贡献了新技术、新手段、新动能，相关科研成果很好地推动了航运技术产业链的进步，并为船舶智能航行创造了良好生态。针对备受关注的智能航行船舶控制指令被截获、被篡改等网络和信息安全问题，团队联合有关单位开展了信息传输的加密技术研究。针对智能船舶在港区航行的引航和靠离泊等问题，团队联合青岛引航站等业务骨干单位研发了智能引航系统。

总体来看，我国已进入世界智能航行技术研发的第一方阵。但是，仍存在着技术基础不牢、工程实践不足、行动合力不够等问题。

加快实现高水平科技自立自强是科研工作者义不容辞的责任。我也将和团队成员持续进行智能航行的科研攻坚。接下来，我们将科学谋划“中国智能航运2035行动方案”，加快感知认知和决策控制等核心关键技术的研发演进，推动我国加快形成良好的智能航运技术产业生态，不断提升船舶智能航行技术的研发和迭代能力，为我国始终保持国际领先水平贡献力量。

从世界范围看，修建水下隧道主要有以下几种施工方法：矿山法、盾构法、围堰明挖法、沉管法等。其中，沉管法适用范围较广，几乎不受地质条件限制，被世界各国广泛采用。

沉管隧道管节对接精度至关重要。国外有的采用拉线法，有的采用声波相对定位方法进行定位。由于国外服务公司对沉放对接定位技术仅是提供服务，使得该技术成了我国水运工程建设中典型的“卡脖子”技术。

作为水运科研国家队，2011年年底，经过广泛调研，我们决定针对沉管隧道建设中的问题，成立创新技术攻关小组，着力解决高精度浮运对接定位问题，研究目标定位为世界一流，并瞄准重大工程应用。

经过三年多的研究，我们攻克了“沉管浮态精准标定关键技术”等难题，并开发了“沉管隧道施工综合定位系统”软件，“水下慧眼”1.0版本横空出世。我们奔赴工程现场，等待实战中的检验。

南昌红谷隧道为国内内河最长的沉管隧道，共有11节管节。我们提前2个月到场，建立基站控制网络、调试通信参数、测量水文环境参数。2015年6月，南昌红谷隧道第一节沉管浮运对接工作开始。首节沉管安装大获成功，实现了水下2.5厘米级的实时对接精度。

在该项目的基础上，我们和广州打捞局的同行一致认为，应抓住机遇，巩固已有合作基础，加强科技创新，服务重大工程。

2017年，双方合作建设香港沙中线过海隧道工程。该工程共有11节沉管，总长1.6公里，由混凝土沉管隧道预制件组成，每件重约2.3万吨、长约160米，需要精准沉放对接。其中有4节沉管是弧形轴线的异型沉管，这也是我国首次进行异型沉管的对接测控。

面对日本施工方和欧美监理方的严苛要求，我们对标国际作业要求，对作业流程、仪器配备、测控方法和软件系统等进行了全方面优化和升级。管头和管尾均实现毫米级误差对接，完美的结果让外国人心服口服，并评价我们的“水下慧眼”2.0系统已经达到了世界级水平。

从2017年年底至2022年7月底，在5年多的时间里，我们和广州打捞局双方项目团队精诚合作，扩大服务能力与范围，积极参与深中通道沉管隧道项目S08标。

在前期沉管隧道工程经验的基础上，针对深中通道项目特点，我们研发了全新的“沉管隧道施工辅助决策系统”，打造了“水下慧眼”3.0版本，成了施工人员的指挥大脑。2022年7月底，我们圆满完成了S08标段的所有管节沉放与对接，实现了连续毫米级的沉管对接精度，创造了“深中精度”的口碑，达到世界领先水平。

科技创新没有尽头，我们将在数据资源融合、产业链延伸等方面继续努力，提升科研创新服务能力，为加快建设交通强国作出更大贡献。

2014年，我入职交通运输部科学研究院，加入院城市轨道交通研究团队。

进入“十三五”，行业管理已经不能满足当时城市轨道交通快速发展的形势。2016年，交通运输部党组决定开展全国城市轨道交通调研，我和团队成员有幸参与这项工作。

当时，全国有40个城市运营轨道交通，管理各具特色，技术特点也不尽相同，既要立足运营，又要从上下游挖掘问题原因。于是，我们和很多行业专家开始论证问卷问题设计，既要兼顾职责分工，又不能放过问题根源，最终顺利完成了调研工作。

摸准问题、找准根源后，交通运输部着手研究论证城市轨道交通运营管理制度体系。由于没有专项的法律、行政法规，当时的想法是呈请国务院印发意见作为顶层设计。城市轨道交通管理涉及部门多，呈请国务院印发文件就要理清各部门分工。于是，我们汇编了相关的法律、行政法规以及部门规章、行政规范性文件，支撑部协调和决策。2018年3月，国务院办公厅印发了《关于保障城市轨道交通安全运行的意见》。在该顶层设计下，交通运输部立足运营，同年5月颁布了《城市轨道交通运营管理规定》。

顶层设计完成后，还要有对应的操作办法。为此，在部运输服务司领导和组织下，我们和行业专家开始研究论证具体办法。时值城市轨道交通高速发展期，部党组为了更好更快地指导全国，决定加快完成制度建设。责任就是冲锋的号角，我们和许多专家分组投入到了具体办法的制定中。

为了提高可操作性、让办法更“接地气”，我们跟随部各级领导在企业进行跟岗调研学习，记得在长沙地铁，我从早上5点到次日凌晨1点，跟岗学习了车站工作，对车站岗位有了更加全面深刻的认识，为准确把握技术关键点、重难点奠定了基础。当时还面临的一大挑战是，各地管理水平参差不齐，对关键技术条款要反复研究论证、不断统一认识，为此开展了很多次技术争辩会。各级领导、行业专家从各自角度谈问题、谈认识、谈措施，等争辩会结束，往往已是凌晨。

2019年，交通运输部相继出台了风险分级管控和隐患排查治理等9个规范性文件以及4个配套规范，基本建立了城市轨道交通运营管理制度体系。

决策支持研究来源于实践、服务于实践，实践发展永无止境。建立健全城市轨道交通运营管理体系的任务依然很重，团队将不断加强科研能力建设，为加快建设交通强国贡献力量。