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軌道交通不僅是國(guó)家綜合交通體系的脊梁，更是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、區(qū)域協(xié)調(diào)、民生改善和科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略基石。作為“國(guó)家名片”，中國(guó)高鐵在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先水平，短短三十年間以自主技術(shù)創(chuàng)新突破全球壁壘，其發(fā)展歷程凝聚著中國(guó)科學(xué)家群體的智慧與擔(dān)當(dāng)。

4月26日下午，軌道交通工程專(zhuān)家、中國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)工程院外籍院士、西南交通大學(xué)首席教授翟婉明，以“中國(guó)高鐵發(fā)展及其面臨的科技挑戰(zhàn)與對(duì)策”為題為北大師生帶來(lái)分享?；顒?dòng)由北京大學(xué)博雅特聘教授、光華管理學(xué)院副院長(zhǎng)、北大光華前沿科技場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)室主任張影主持。北大師生、光華校友以及企業(yè)嘉賓等200余人，參加了本次活動(dòng)。

本次活動(dòng)作為2025年北大光華前沿科技場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)室“科技前沿與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新論壇”系列活動(dòng)之一，旨在響應(yīng)北京大學(xué)“科技創(chuàng)新年”的重要工作部署，聚焦前沿科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新融合，探索復(fù)合型人才培養(yǎng)的新路徑。

開(kāi)幕致辭

在致辭中，張影首先對(duì)翟婉明院士以及現(xiàn)場(chǎng)觀眾的到來(lái)表示了熱烈歡迎，并介紹了翟婉明院士的學(xué)術(shù)研究與杰出貢獻(xiàn)。同時(shí)，張影也對(duì)當(dāng)前科技創(chuàng)新與軌道交通發(fā)展的重要性、光華管理學(xué)院的發(fā)展情況以及本次論壇的舉辦背景進(jìn)行了介紹。

張影指出，當(dāng)前世界范圍內(nèi)科技革命與產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，軌道交通作為國(guó)家綜合交通體系的 “脊梁”，正深刻重塑世界和區(qū)域經(jīng)濟(jì)版圖。在國(guó)內(nèi)，建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)、實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)已上升為國(guó)家戰(zhàn)略。翟婉明院士的科研之路，不僅是個(gè)人學(xué)術(shù)生涯的奮斗史，更是中國(guó)軌道交通實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的生動(dòng)寫(xiě)照。

“在當(dāng)前時(shí)代背景下，教育不僅是精神和知識(shí)傳承的載體，更是科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)的引擎。時(shí)代的發(fā)展對(duì)高等教育也提出了新的要求，既要培養(yǎng)掌握前沿技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人才，也要孕育兼具工程思維與商業(yè)洞察力的復(fù)合型創(chuàng)新人才。正是基于對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略需求的深刻把握，光華管理學(xué)院發(fā)起科技前沿與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新論壇，旨在打破學(xué)科壁壘，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的深度融合?！睆堄罢f(shuō)。

最后，張影表示，今年正逢北京大學(xué)“科技創(chuàng)新年”，關(guān)鍵之年當(dāng)有關(guān)鍵之為。光華管理學(xué)院愿與各界攜手，共同探索更深層次的學(xué)科交叉融合及復(fù)合型人才培養(yǎng)路徑，加速構(gòu)建從“基礎(chǔ)研究”到“技術(shù)開(kāi)發(fā)”再到“商業(yè)轉(zhuǎn)化"的全鏈條育人模式。

當(dāng)前，我國(guó)的軌道交通與高鐵發(fā)展已進(jìn)入到智能化、綠色化、服務(wù)化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期。翟婉明院士結(jié)合自身的學(xué)術(shù)研究與工程實(shí)踐，與北大師生共同探討了軌道交通發(fā)展與中國(guó)高鐵的未來(lái)，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)鞏固“國(guó)家名片”地位，助力經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。

主旨分享

以“中國(guó)高鐵發(fā)展及其面臨的科技挑戰(zhàn)與對(duì)策”為題，翟婉明院士圍繞中國(guó)高速鐵路發(fā)展歷程、中國(guó)高鐵面臨的科技挑戰(zhàn)與對(duì)策、中國(guó)高鐵未來(lái)發(fā)展展望等三方面內(nèi)容進(jìn)行了分享。

首先，翟婉明院士對(duì)中國(guó)高速鐵路的發(fā)展歷程進(jìn)行了回顧。翟婉明院士表示，中國(guó)鐵路經(jīng)過(guò)二十余年的跨越式發(fā)展，徹底改變了長(zhǎng)期落后的面貌，取得了舉世矚目的成就。經(jīng)過(guò)六次鐵路大提速，既有線(xiàn)上列車(chē)最高運(yùn)行速度從100km/h以下提高到了200-250km/h，成為既有線(xiàn)提速幅度最大的國(guó)家，極大地提高了鐵路運(yùn)能。如今，中國(guó)高鐵已建成并投入運(yùn)營(yíng)的里程超過(guò)4.8萬(wàn)公里，最高運(yùn)營(yíng)速度達(dá)到350km/h，成為世界上高速鐵路運(yùn)營(yíng)規(guī)模最大、運(yùn)營(yíng)速度最高的國(guó)家。

翟婉明院士指出，在取得巨大成就的過(guò)程中，我國(guó)高鐵不斷面臨著一系列科技方面的挑戰(zhàn)。

“我國(guó)幅員遼闊，高鐵橫跨縱躍東西南北中，高鐵線(xiàn)路穿越沙漠區(qū)、大風(fēng)區(qū)、地震區(qū)、濕熱區(qū)、黃土區(qū)、高寒區(qū)、軟土區(qū)、臺(tái)風(fēng)區(qū)等等，運(yùn)營(yíng)環(huán)境復(fù)雜多變。我國(guó)高鐵在設(shè)計(jì)、建造與運(yùn)營(yíng)中面臨的挑戰(zhàn)之多、難度之大，世界罕見(jiàn)。”翟婉明院士表示。

挑戰(zhàn)1：高速鐵路曲線(xiàn)如何設(shè)計(jì)？

高鐵線(xiàn)路平面曲線(xiàn)和縱斷面曲線(xiàn)直接影響高速行車(chē)安全性與平穩(wěn)性，不同速度等級(jí)的高鐵曲線(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)如何確定，在高鐵設(shè)計(jì)之初一片空白。對(duì)此，翟婉明院士表示，只能依靠科學(xué)技術(shù)，通過(guò)動(dòng)力學(xué)理論開(kāi)展高速行車(chē)性能仿真評(píng)估，反推線(xiàn)路設(shè)計(jì)參數(shù)。翟婉明院士提出的車(chē)輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)新理論，首次將車(chē)輛與軌道一體化研究，能夠模擬高速列車(chē)在不同線(xiàn)路設(shè)計(jì)方案上的運(yùn)行行為，實(shí)現(xiàn)行車(chē)安全評(píng)估，為高鐵選線(xiàn)設(shè)計(jì)提供了先進(jìn)手段?；谠摾碚撎岢龅能?chē)輛與線(xiàn)路動(dòng)力性能最佳匹配設(shè)計(jì)方法，可以確定出最優(yōu)的曲線(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)。而多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，也驗(yàn)證了該理論方法的正確性，該方法已在我國(guó)高鐵線(xiàn)路設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。

挑戰(zhàn)2：如何保障橋上高速行車(chē)安全平穩(wěn)性？

以前，我國(guó)鐵路橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)僅適用200km/h以下速度，無(wú)法滿(mǎn)足200-350km/h高鐵橋梁設(shè)計(jì)需求，如何評(píng)估確認(rèn)高速列車(chē)過(guò)橋的安全性？針對(duì)這一挑戰(zhàn)，原鐵道部設(shè)立重大科技專(zhuān)項(xiàng)，組織國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)力量，成立跨學(xué)科課題組，翟婉明院士擔(dān)任組長(zhǎng)，研究建立了列車(chē)-軌道-橋梁動(dòng)力相互作用理論，研制了高速列車(chē)過(guò)橋動(dòng)力學(xué)分析系統(tǒng)TTBSIM，提出了高速列車(chē)過(guò)橋動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)安全評(píng)估方法。該技術(shù)已全面應(yīng)用于我國(guó)高鐵橋梁動(dòng)力安全設(shè)計(jì)，直接支撐了高鐵橋梁工程建設(shè)。

挑戰(zhàn)3：如何自主研制適合中國(guó)鐵路運(yùn)行的高速動(dòng)車(chē)組？

引進(jìn)動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不能互聯(lián)互通，運(yùn)營(yíng)組織困難，維修成本極高。我國(guó)高速列車(chē)采用“引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新”模式。然而，有兩個(gè)難點(diǎn)需要解決：一是如何在短時(shí)間內(nèi)消化世界上四種源于不同技術(shù)體系的動(dòng)車(chē)組技術(shù)，二是引進(jìn)動(dòng)車(chē)組基于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，不完全適用于中國(guó)鐵路，如何提高其線(xiàn)路適應(yīng)性。鐵路部門(mén)的解決思路是——剖析國(guó)外高速動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)原理，破解國(guó)外高速動(dòng)車(chē)組技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，掌握國(guó)外高速動(dòng)車(chē)組關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)“產(chǎn)學(xué)研用”聯(lián)合攻關(guān)，我國(guó)先后掌握了動(dòng)車(chē)組總成、車(chē)體、轉(zhuǎn)向架、牽引變流器等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)高速列車(chē)技術(shù)“從無(wú)到有”，構(gòu)建了高速動(dòng)車(chē)組研發(fā)與制造平臺(tái)，形成了技術(shù)研發(fā)隊(duì)伍，為高速列車(chē)技術(shù)再創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。我國(guó)隨后于2012年組織開(kāi)展“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組”復(fù)興號(hào)高速列車(chē)的自主化研制工作。

挑戰(zhàn)4：不同類(lèi)型動(dòng)車(chē)組與不同制式軌道的運(yùn)營(yíng)匹配性

不同制式車(chē)輛、軌道的組合匹配，帶來(lái)了一系列國(guó)外高鐵未曾遇見(jiàn)的問(wèn)題：部分線(xiàn)路區(qū)段乘車(chē)舒適性下降，某些線(xiàn)路出現(xiàn)晃車(chē)、抖車(chē)等異常振動(dòng)，輪軌異常磨損問(wèn)題等。翟婉明院士表示，通過(guò)一系列的理論研究、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與工程實(shí)踐，這些問(wèn)題基本得到控制。然而，解決我國(guó)高鐵出現(xiàn)的車(chē)-軌匹配問(wèn)題，需要在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)實(shí)踐中不斷研究探索。

挑戰(zhàn)5：如何保持高速列車(chē)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的平穩(wěn)性？

在高鐵運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)高平穩(wěn)性與高舒適性，主要的對(duì)策：一是通過(guò)對(duì)高速列車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證優(yōu)秀的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能；二是建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)高鐵線(xiàn)路，實(shí)現(xiàn)亞毫米級(jí)的精度控制，確保軌道幾何形態(tài)的高平順性。但面臨的問(wèn)題是，隨著高鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加，在高速列車(chē)動(dòng)荷載與復(fù)雜環(huán)境因素的交互作用下，高鐵基礎(chǔ)沉降、軌道結(jié)構(gòu)變形、輪軌界面磨損等問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。這些問(wèn)題將惡化軌道幾何形態(tài)，加劇車(chē)輛振動(dòng)，導(dǎo)致乘坐舒適性下降。那么，如何長(zhǎng)期維持高鐵軌面幾何形態(tài)的高平順性？翟婉明院士表示，在國(guó)家973計(jì)劃、NSFC重大項(xiàng)目持續(xù)支持下，已完成高速鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能演變及服役安全相關(guān)基礎(chǔ)研究，為制定高鐵運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)打下一定基礎(chǔ)。但科學(xué)制定出《中國(guó)高鐵線(xiàn)路運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)》，仍然是當(dāng)前及今后的重要任務(wù)。

挑戰(zhàn)6：超大高鐵網(wǎng)的智能監(jiān)測(cè)與安全預(yù)警

我國(guó)地質(zhì)氣象環(huán)境極其復(fù)雜，地震、強(qiáng)風(fēng)、泥石流等自然災(zāi)害均會(huì)威脅高鐵行車(chē)安全。在這樣的背景下，要依靠現(xiàn)代化的智能感知、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與在線(xiàn)評(píng)估技術(shù)，構(gòu)建高鐵運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，保障高鐵安全。目前我國(guó)已著手開(kāi)展典型高速動(dòng)車(chē)組服役性能長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，以及關(guān)鍵高鐵線(xiàn)路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。翟婉明院士指出，我國(guó)高鐵規(guī)模世界第一，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變，國(guó)內(nèi)外罕見(jiàn)，構(gòu)建高鐵全網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，任重道遠(yuǎn)，亟待加快推進(jìn)步伐。

最后，對(duì)于中國(guó)高鐵未來(lái)的發(fā)展，翟婉明院士帶領(lǐng)大家進(jìn)行了展望。翟婉明院士表示，中國(guó)高鐵已經(jīng)由大規(guī)?！霸O(shè)計(jì)建造”階段轉(zhuǎn)入長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定“運(yùn)營(yíng)維護(hù)”階段，現(xiàn)階段的重點(diǎn)任務(wù)是建立與完善“中國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”、研究建立“中國(guó)高鐵安全監(jiān)控與預(yù)警技術(shù)體系”。

在他看來(lái)，未來(lái)中國(guó)高速鐵路的發(fā)展方向，將是：更高速快捷——要探尋高速列車(chē)最高運(yùn)營(yíng)速度的最佳目標(biāo)值；更安全可靠——要確保高速列車(chē)在任何時(shí)刻、任何位置、任何環(huán)境條件下始終處于安全狀態(tài)；更綠色環(huán)?！俣炔皇俏ㄒ蛔非竽繕?biāo)，綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展是前提條件；更智能方便——要借力現(xiàn)代信息化與智能化技術(shù)，給老百姓乘坐高鐵帶來(lái)更好體驗(yàn)。

“為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)中國(guó)高鐵技術(shù)的發(fā)展與突破。首先，要實(shí)現(xiàn)高鐵長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性；其次，要建立先進(jìn)的高鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)技術(shù)體系和安全預(yù)警系統(tǒng)；第三，研究低能耗、低振動(dòng)、低噪聲的高鐵技術(shù)；最后，推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)與人工智能技術(shù)在高鐵上的應(yīng)用。”翟婉明院士說(shuō)。

翟婉明院士表示，中國(guó)高鐵發(fā)展的最終目標(biāo)，就是要實(shí)現(xiàn)中國(guó)高鐵持續(xù)引領(lǐng)世界的偉大夢(mèng)想。

互動(dòng)交流

分享結(jié)束后，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)觀眾提出的人工智能等前沿技術(shù)在高鐵發(fā)展中的運(yùn)用、高速磁懸浮列車(chē)的布局與發(fā)展、川藏鐵路的規(guī)劃建設(shè)與技術(shù)難題、海底隧道的建設(shè)與發(fā)展等問(wèn)題，翟婉明院士一一進(jìn)行了解答。

正如翟婉明院士所說(shuō)，“沒(méi)有端正的態(tài)度，就不會(huì)有吃苦耐勞的精神，很難長(zhǎng)時(shí)間專(zhuān)注研究。坐不得冷板凳，靜不下心，就干不出成績(jī)?！痹谒磥?lái)，科學(xué)研究是教學(xué)的一種特殊形式，本身就有育人作用，尤其對(duì)于研究生教育更是如此。在重大的科研實(shí)踐中培養(yǎng)高層次人才，是翟婉明院士在人才培養(yǎng)中始終堅(jiān)持的方向。

本次活動(dòng)不僅是前沿科學(xué)的盛宴，更是科學(xué)家精神的傳承之旅。翟婉明院士結(jié)合自身的學(xué)術(shù)研究與工程實(shí)踐，與北大師生共同探討了中國(guó)高鐵的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)，希望通過(guò)翟婉明院士的分享，讓我們更加深刻地理解科技前沿與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的力量，思考如何將前沿科技轉(zhuǎn)化為國(guó)家戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)力，感受科研歷程背后的科學(xué)家精神與科技報(bào)國(guó)的初心。

作為積極響應(yīng)北京大學(xué)“科技創(chuàng)新年”的活動(dòng)之一，光華管理學(xué)院舉辦“科技前沿與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新論壇”不僅是進(jìn)行一次學(xué)術(shù)交流，更是探索更深層次的學(xué)科交叉融合及復(fù)合型人才培養(yǎng)路徑的一次重要嘗試。面向未來(lái)，我們期待北大光華前沿科技場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)室能夠持續(xù)發(fā)揮平臺(tái)作用，吸引更多頂尖科學(xué)家和行業(yè)領(lǐng)袖參與，共同推動(dòng)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，為我國(guó)乃至全球的科技發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。

北大光華前沿科技場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)室

2024年6月，北京大學(xué)光華管理學(xué)院成立“前沿科技場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)室”，聚焦人工智能等前沿技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的全新商業(yè)機(jī)會(huì)、以場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的深度變革，并與全球科技企業(yè)、創(chuàng)新機(jī)構(gòu)、行業(yè)專(zhuān)家緊密合作，積極推動(dòng)具備經(jīng)管知識(shí)儲(chǔ)備、科技理解力、行業(yè)洞察力的復(fù)合型人才培養(yǎng)。