經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通先行。新階段，行業(yè)對(duì)科技創(chuàng)新提出重大需求，迫切需要解決方案。此次大會(huì)共有23位兩院院士通過(guò)報(bào)告形式，為行業(yè)實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)提供創(chuàng)新路徑。本刊選取部分院士主要觀(guān)點(diǎn)，以期為行業(yè)發(fā)展提供有益參考。

中國(guó)工程院院士/何華武

中國(guó)高鐵目前的研發(fā)重點(diǎn)是推進(jìn)智能化升級(jí)

中國(guó)在高速鐵路工程建造動(dòng)車(chē)組、列車(chē)運(yùn)行控制、牽引供電、運(yùn)營(yíng)管理、安全防控等領(lǐng)域取得了一系列創(chuàng)新成果，形成了成套的技術(shù)和裝備體系，步入國(guó)際先進(jìn)行列，部分領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。目前研發(fā)的重點(diǎn)是推進(jìn)高鐵向智能化方向升級(jí)，以支撐經(jīng)濟(jì)和社會(huì)更好發(fā)展。

在工程制造方面，基于BIM技術(shù)推進(jìn)工程實(shí)景建模、協(xié)同設(shè)計(jì)、數(shù)字化施工、可視化運(yùn)作，以及全生命周期的閉環(huán)管理。重點(diǎn)突破設(shè)施狀態(tài)感知、分析處理和運(yùn)維管理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鐵路工務(wù)設(shè)施預(yù)防性維修、故障診斷預(yù)警，主動(dòng)運(yùn)維和資產(chǎn)全生命周期管理。在安全保障方面重點(diǎn)突破基于全面感知的基礎(chǔ)設(shè)施安全檢測(cè)監(jiān)測(cè)、動(dòng)車(chē)組運(yùn)行安全自動(dòng)監(jiān)控，多源數(shù)據(jù)高鐵、自然災(zāi)害及侵限監(jiān)測(cè)，基于GIS和大數(shù)據(jù)高鐵預(yù)警反恐等技術(shù)，形成全方位一體化的高鐵安全保障體系。在行車(chē)調(diào)度方面，基于每日調(diào)度28000余列客貨列車(chē)運(yùn)行，重點(diǎn)突破大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理平臺(tái)，復(fù)雜運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景建模與推演，智能調(diào)度決策，行車(chē)調(diào)度指揮等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高鐵線(xiàn)網(wǎng)安全、速度、密度、質(zhì)量、效益并舉的多重目標(biāo)。

中國(guó)工程院院士/傅志寰

鐵路發(fā)展支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展

中國(guó)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(zhì)量發(fā)展四個(gè)階段。從鐵路建設(shè)看，截至2020年，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程由1949年底的2.2萬(wàn)公里增加到14.63萬(wàn)公里，居世界第二位；高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程3.79萬(wàn)公里，居世界第一位。從鐵路科技進(jìn)步看，我國(guó)已掌握先進(jìn)的鐵路建設(shè)技術(shù)，能夠建造地質(zhì)極其復(fù)雜、施工難度極高的線(xiàn)路、橋梁和隧道，建成了完整的機(jī)車(chē)車(chē)輛工業(yè)體系，能夠制造世界最高水平的機(jī)車(chē)車(chē)輛，研發(fā)了先進(jìn)的安全保障技術(shù)。鐵路的發(fā)展，增強(qiáng)了沿線(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的吸引力和輻射力，縮短了時(shí)空距離，打造了同城效應(yīng)，加快了經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行節(jié)奏，促進(jìn)了城市群、區(qū)域一體化，支撐了經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。

中國(guó)工程院院士/張喜剛

橋梁建設(shè)需提升自主創(chuàng)新能力

截至2020年底，我國(guó)現(xiàn)代橋梁總數(shù)已超過(guò)100萬(wàn)座，其中不乏具有重大世界影響力的橋梁，我國(guó)真正成為了世界第一橋梁大國(guó)，尤其在大跨徑斜拉橋方面，已處于世界領(lǐng)先水平。改革開(kāi)放40多年來(lái)，我國(guó)橋梁經(jīng)歷了學(xué)習(xí)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(xué)技術(shù)均已邁入世界先進(jìn)行列。

目前，橋梁安全問(wèn)題仍然突出，在跨海峽通道和復(fù)雜山區(qū)橋梁的建設(shè)中也面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。我國(guó)橋梁建設(shè)急需提升自主創(chuàng)新能力，未來(lái)橋梁建設(shè)將向外海、深山峽谷及高原山區(qū)拓展。這些地區(qū)的地質(zhì)、水文條件復(fù)雜，還有各種自然災(zāi)害的襲擾，橋梁建設(shè)環(huán)境復(fù)雜、建設(shè)難度更大。

我國(guó)橋梁建設(shè)領(lǐng)域?qū)A(chǔ)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(shù)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)亟需及時(shí)跟進(jìn)；在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方面，原始創(chuàng)新性不足，建造技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)面臨變革，設(shè)計(jì)理論與方法需要不斷完善，專(zhuān)業(yè)軟件亟待國(guó)產(chǎn)化，智能建造水平有待提高；在施工過(guò)程中，工業(yè)化、一體化、智能化水平有待提高；在管理標(biāo)準(zhǔn)化上，需要加強(qiáng)服務(wù)，大數(shù)據(jù)挖掘、評(píng)估診斷能力、監(jiān)測(cè)精度及穩(wěn)定性有待提升，多學(xué)科融合的智能橋梁學(xué)科體系尚未建立，主要表現(xiàn)在科學(xué)統(tǒng)籌、科研力量分散，產(chǎn)研結(jié)合不夠。

中國(guó)工程院院士/嚴(yán)新平

雙碳戰(zhàn)略是應(yīng)對(duì)全球溫室效應(yīng)的重要措施

實(shí)施國(guó)內(nèi)外雙碳戰(zhàn)略是應(yīng)對(duì)全球溫室氣體效應(yīng)的重要措施，將對(duì)世界范圍的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)影響。國(guó)際海事組織制定了一系列航運(yùn)業(yè)減排策略，正在不斷實(shí)施和推進(jìn)。美國(guó)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(yùn)也在積極探討雙循環(huán)戰(zhàn)略下實(shí)現(xiàn)綠色航運(yùn)的技術(shù)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(shù)。實(shí)現(xiàn)雙循環(huán)戰(zhàn)略下的綠色航運(yùn)需要技術(shù)、管理、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等多方面的推進(jìn)，需要企業(yè)出題、研究所攻關(guān)、高等院校原創(chuàng)的協(xié)作能力。

中國(guó)工程院院士/杜彥良

突破全斷面掘進(jìn)機(jī)系列產(chǎn)品關(guān)鍵核心技術(shù)

中國(guó)超長(zhǎng)隧道（洞）全斷面掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)與裝備的發(fā)展主要經(jīng)歷了完全技術(shù)引進(jìn)、引進(jìn)消化吸收、聯(lián)合制造自主施工和自主制造自主施工四個(gè)階段。重大工程需求推動(dòng)了中國(guó)全斷面掘進(jìn)機(jī)快速發(fā)展，通過(guò)自主創(chuàng)新，突破了全斷面掘進(jìn)機(jī)系列產(chǎn)品關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化。全斷面掘進(jìn)機(jī)技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)由常規(guī)向超大/微小斷面發(fā)展、由單一模式向多模式轉(zhuǎn)變。

大直徑全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)針對(duì)“三高”環(huán)境（高巖石強(qiáng)度、高地應(yīng)力、高磨蝕性），地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜（軟硬不均、破碎、塌方等）和掘進(jìn)靠經(jīng)驗(yàn)（缺乏精確感知、缺少科學(xué)決策）的難題，突破了“破巖難、預(yù)探難、感知難”的技術(shù)瓶頸。異型全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)針對(duì)異型掘進(jìn)機(jī)“開(kāi)挖成型難、位姿控型難、拼裝定型難”難題，突破多刀盤(pán)協(xié)同開(kāi)挖、多維度位姿測(cè)控、多曲率管片拼裝關(guān)鍵技術(shù)瓶頸；超大直徑泥水平衡盾構(gòu)針對(duì)“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(fù)雜地層高效排渣和多系統(tǒng)智能感知控制技術(shù)瓶頸。

中國(guó)工程院院士/鄧銘江

超特長(zhǎng)隧道洞集群采用TBM技術(shù)應(yīng)關(guān)注掘進(jìn)效率和設(shè)備完好率

某在建超特長(zhǎng)隧洞全長(zhǎng)540公里，采用硬質(zhì)巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Bohr Maschine，TBM)集群施工。

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

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

中國(guó)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(lái)，我國(guó)將軌道交通建設(shè)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(wèn)題上發(fā)揮了關(guān)鍵作用，初步實(shí)現(xiàn)了環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的三方面可持續(xù)發(fā)展。

特別是借助城市軌道交通建設(shè)開(kāi)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(diào)，依此建設(shè)城市綜合體，減少職住距離，方便市民出行、購(gòu)物、學(xué)習(xí)和休閑，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益和新增經(jīng)濟(jì)效益最大化，形成以“樞紐（換乘站）經(jīng)濟(jì)”為驅(qū)動(dòng)源的軌道交通可持續(xù)發(fā)展新模式。

為了滿(mǎn)足居民需求，實(shí)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(lèi)規(guī)劃分層、分級(jí)、因果關(guān)系等多規(guī)折騰。全域多規(guī)合一的基礎(chǔ)是大數(shù)據(jù)挖掘和深度學(xué)習(xí)。應(yīng)注重地下空間的空間尺度和環(huán)境協(xié)同，使整個(gè)城市富有韌性。