院士話交通

經(jīng)濟發(fā)展，交通先行。新階段，行業(yè)對科技創(chuàng)新提出重大需求，迫切需要解決方案。此次大會共有23位兩院院士通過報告形式，為行業(yè)實現(xiàn)科技自立自強提供創(chuàng)新路徑。本刊選取部分院士主要觀點，以期為行業(yè)發(fā)展提供有益參考。

中國工程院院士/何華武

中國高鐵目前的研發(fā)重點是推進智能化升級

中國在高速鐵路工程建造動車組、列車運行控制、牽引供電、運營管理、安全防控等領域取得了一系列創(chuàng)新成果，形成了成套的技術和裝備體系，步入國際先進行列，部分領域達到國際領先水平。目前研發(fā)的重點是推進高鐵向智能化方向升級，以支撐經(jīng)濟和社會更好發(fā)展。

在工程制造方面，基于BIM技術推進工程實景建模、協(xié)同設計、數(shù)字化施工、可視化運作，以及全生命周期的閉環(huán)管理。重點突破設施狀態(tài)感知、分析處理和運維管理等技術，實現(xiàn)鐵路工務設施預防性維修、故障診斷預警，主動運維和資產(chǎn)全生命周期管理。在安全保障方面重點突破基于全面感知的基礎設施安全檢測監(jiān)測、動車組運行安全自動監(jiān)控，多源數(shù)據(jù)高鐵、自然災害及侵限監(jiān)測，基于GIS和大數(shù)據(jù)高鐵預警反恐等技術，形成全方位一體化的高鐵安全保障體系。在行車調度方面，基于每日調度28000余列客貨列車運行，重點突破大數(shù)據(jù)存儲與處理平臺，復雜運營場景建模與推演，智能調度決策，行車調度指揮等技術，實現(xiàn)高鐵線網(wǎng)安全、速度、密度、質量、效益并舉的多重目標。

中國工程院院士/傅志寰

鐵路發(fā)展支撐經(jīng)濟社會高質量發(fā)展

中國鐵路100多年的發(fā)展歷程可大致分為蹣跚起步、奮力發(fā)展、快速發(fā)展和高質量發(fā)展四個階段。從鐵路建設看，截至2020年，全國鐵路營業(yè)里程由1949年底的2.2萬公里增加到14.63萬公里，居世界第二位；高速鐵路運營里程3.79萬公里，居世界第一位。從鐵路科技進步看，我國已掌握先進的鐵路建設技術，能夠建造地質極其復雜、施工難度極高的線路、橋梁和隧道，建成了完整的機車車輛工業(yè)體系，能夠制造世界最高水平的機車車輛，研發(fā)了先進的安全保障技術。鐵路的發(fā)展，增強了沿線地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的吸引力和輻射力，縮短了時空距離，打造了同城效應，加快了經(jīng)濟社會運行節(jié)奏，促進了城市群、區(qū)域一體化，支撐了經(jīng)濟社會高質量發(fā)展。

中國工程院院士/張喜剛

橋梁建設需提升自主創(chuàng)新能力

截至2020年底，我國現(xiàn)代橋梁總數(shù)已超過100萬座，其中不乏具有重大世界影響力的橋梁，我國真正成為了世界第一橋梁大國，尤其在大跨徑斜拉橋方面，已處于世界領先水平。改革開放40多年來，我國橋梁經(jīng)歷了學習與追趕、跟隨與提高、創(chuàng)新與超越三大發(fā)展階段，工程規(guī)模和科學技術均已邁入世界先進行列。

目前，橋梁安全問題仍然突出，在跨海峽通道和復雜山區(qū)橋梁的建設中也面臨諸多技術挑戰(zhàn)。我國橋梁建設急需提升自主創(chuàng)新能力，未來橋梁建設將向外海、深山峽谷及高原山區(qū)拓展。這些地區(qū)的地質、水文條件復雜，還有各種自然災害的襲擾，橋梁建設環(huán)境復雜、建設難度更大。

我國橋梁建設領域對基礎性研究重視程度不夠，缺少延續(xù)性，原創(chuàng)性成果較少；材料技術與橋梁產(chǎn)業(yè)需求吻合度不高，材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化水平亟待提升，相關標準亟需及時跟進；在設計基礎方面，原始創(chuàng)新性不足，建造技術、設計技術面臨變革，設計理論與方法需要不斷完善，專業(yè)軟件亟待國產(chǎn)化，智能建造水平有待提高；在施工過程中，工業(yè)化、一體化、智能化水平有待提高；在管理標準化上，需要加強服務，大數(shù)據(jù)挖掘、評估診斷能力、監(jiān)測精度及穩(wěn)定性有待提升，多學科融合的智能橋梁學科體系尚未建立，主要表現(xiàn)在科學統(tǒng)籌、科研力量分散，產(chǎn)研結合不夠。

中國工程院院士/嚴新平

雙碳戰(zhàn)略是應對全球溫室效應的重要措施

實施國內(nèi)外雙碳戰(zhàn)略是應對全球溫室氣體效應的重要措施，將對世界范圍的經(jīng)濟社會發(fā)展帶來影響。國際海事組織制定了一系列航運業(yè)減排策略，正在不斷實施和推進。美國提出零碳排放行業(yè)的戰(zhàn)略，推薦使用電池、綠氫、綠氨和氫、氨燃料電池。全球船運也在積極探討雙循環(huán)戰(zhàn)略下實現(xiàn)綠色航運的技術途徑，包括采用低碳或者能效控制、排放控制、碳捕捉及封存、利用技術。實現(xiàn)雙循環(huán)戰(zhàn)略下的綠色航運需要技術、管理、法規(guī)、標準等多方面的推進，需要企業(yè)出題、研究所攻關、高等院校原創(chuàng)的協(xié)作能力。

中國工程院院士/杜彥良

突破全斷面掘進機系列產(chǎn)品關鍵核心技術

中國超長隧道（洞）全斷面掘進機施工技術與裝備的發(fā)展主要經(jīng)歷了完全技術引進、引進消化吸收、聯(lián)合制造自主施工和自主制造自主施工四個階段。重大工程需求推動了中國全斷面掘進機快速發(fā)展，通過自主創(chuàng)新，突破了全斷面掘進機系列產(chǎn)品關鍵核心技術，實現(xiàn)了國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化。全斷面掘進機技術發(fā)展特點由常規(guī)向超大/微小斷面發(fā)展、由單一模式向多模式轉變。

大直徑全斷面巖石隧道掘進機針對“三高”環(huán)境（高巖石強度、高地應力、高磨蝕性），地質構造復雜（軟硬不均、破碎、塌方等）和掘進靠經(jīng)驗（缺乏精確感知、缺少科學決策）的難題，突破了“破巖難、預探難、感知難”的技術瓶頸。異型全斷面隧道掘進機針對異型掘進機“開挖成型難、位姿控型難、拼裝定型難”難題，突破多刀盤協(xié)同開挖、多維度位姿測控、多曲率管片拼裝關鍵技術瓶頸；超大直徑泥水平衡盾構針對“換刀難、出渣難、控制難”難題，突破了高水壓環(huán)境下常壓換刀、復雜地層高效排渣和多系統(tǒng)智能感知控制技術瓶頸。

中國工程院院士/鄧銘江

超特長隧道洞集群采用TBM技術應關注掘進效率和設備完好率

某在建超特長隧洞全長540公里，采用硬質巖石隧道掘進機(Tunnel Bohr Maschine，TBM)集群施工。

分析TBM掘進效率，需要考慮設備的故障情況，其中以皮帶故障率最高，占比接近35%。總結國內(nèi)外TBM掘進中出現(xiàn)的卡機事故案例，卡機主要分為擠壓性大變形卡機、巖爆卡機、斷層破碎帶卡機和風化蝕變帶卡機，而工程TBM掘進中出現(xiàn)的卡機事故主要分為擠壓性大變形卡機、斷層破碎帶卡機和風化蝕變帶卡機3種。

為保證TBM設備的完好，皮帶故障率和刀具磨損情況需要進一步優(yōu)化。刀盤轉速、扭矩、推力均隨圍巖變差減小，貫入度則相反，掘進速度隨圍巖變差先增大后減小，在III類圍巖中最大。設備平均完好率達92.3%，可滿足連續(xù)作業(yè)要求；設備平均使用率僅27.9%，大部分設備掘進效率不高。皮帶故障占比最高達35%，長距離皮帶運輸技術有待進一步優(yōu)化；TBM掘進平均每延米換刀0.16把，偏磨、刀圈斷裂、利刀圈不轉是刀具異常更換的主要原因，有待針對TBM刀具異常磨損開展針對性研究。

中國工程院院士/陳湘生

城市軌道催生“全域多規(guī)合一”城市空間規(guī)劃模式

近年來，我國將軌道交通建設與城市空間、土地資源、生態(tài)環(huán)境和居民需求整體協(xié)同，在解決土地資源、生態(tài)環(huán)境和交通擁堵問題上發(fā)揮了關鍵作用，初步實現(xiàn)了環(huán)境、社會和經(jīng)濟的三方面可持續(xù)發(fā)展。

特別是借助城市軌道交通建設開發(fā)城市地下空間，最大化利用城市土地資源效能，能夠極大地改善和拓展城市空間形態(tài)，做到生態(tài)環(huán)境協(xié)調，依此建設城市綜合體，減少職住距離，方便市民出行、購物、學習和休閑，實現(xiàn)了社會效益和新增經(jīng)濟效益最大化，形成以“樞紐（換乘站）經(jīng)濟”為驅動源的軌道交通可持續(xù)發(fā)展新模式。

為了滿足居民需求，實現(xiàn)城市軌道交通與城市、土地主體空間之間的協(xié)同，需要基于大數(shù)據(jù)的城市全域需求、綜合交通與土地協(xié)同，塑造溫馨城市空間的“全域多規(guī)合一”新型規(guī)劃模式，這一需求不再是傳統(tǒng)的城市各類規(guī)劃分層、分級、因果關系等多規(guī)折騰。全域多規(guī)合一的基礎是大數(shù)據(jù)挖掘和深度學習。應注重地下空間的空間尺度和環(huán)境協(xié)同，使整個城市富有韌性。