河北省交通基础设施智能建造与管养重点实验室

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1.实验室简介

本重点实验室依托单位为河北工业大学,根据《河北省科技创新三年行动计划(2018-2020年)》和《河北省科技创新平台与条件保障能力建设三年行动计划工作方案(2018-2020年)》,根据《河北省学科重点实验室建设与运行管理办法》,经专家评审、厅党组会审定和公示,于2018年12月开始建设,归属河北省教育厅。

重点实验室下辖管理委员会和学术委员会。由黄轶淼教授担任实验室主任,清华大学张建民院士任学术委员会主任。实验室现有固定人员47人。其中,博士42人,硕士4人;高级职称37人,中级职称9人。实验室有科研和办公用房4017.40m2,仪器设备总价值5565.1万元。

重点实验室以交通基础设施智能建造与管养“绿色化、信息化、工业化”为宗旨,开展“纵向拉通、横向融合”研究。推进交通基础设施智能化建造、管理、养护与监测基础理论与技术研发。加快云计算、大数据等现代信息技术的集成创新与应用,加强交通绿色材料、3D打印等先进建造技术、养护决策、运行监测、应急调度指挥等核心业务系统建设和应用,有效提升交通基础设施建管养智能化水平。选取部分重点公路开展智能化建管养试点,开发基于手持移动终端的智能化养护管理系统,实现公路及沿线设施破损情况的随时发现上报、快速跟踪维护、动态督查督办和全程监督评价;推进智慧公路车路协同试点示范,提升区域路网协同管理水平;建立健全跨区域、跨部门的信息共享与交换机制,实现部省间联动管理与服务。

2.研究方向

(一)研究方向一:交通基础设施人工智能技术研发与应用

人工智能正成为推动交通基础设施建造与运维转型升级的核心驱动力。当前行业面临着设施老化、监测数据利用率低、决策智能化水平不足等共性难题。通过研发融合多模态数据的智能健康实时监测系统,构建“数据驱动-智能分析-自主决策”技术体系,能够系统性地提升交通基础设施的感知、诊断与预警能力。以AI和“互联网+”为技术引擎,为交通基础设施的全寿命周期管理提供智能化解决方案。

(二)研究方向二:交通基础设施智能装备研发与工程实践

智能装备是交通基础设施建造产业转型升级的关键载体。传统交通基础设施建设长期依赖人工作业与单机设备,存在施工效率低、质量控制难、高危场景作业风险高等突出问题。通过融合机器人技术、物联网与人工智能,攻克多机协同作业控制算法,研发具有自主知识产权的模块化智能施工机器人,实现从单点自动化向系统智能化的跨越,对于支撑交通强国战略、培育智能建造新质生产力具有深远的战略价值。

(三)研究方向三:交通基础设施安全运维与增韧材料研究

交通基础设施(桥梁、隧道、路面等)在长期服役过程中面临材料老化、疲劳开裂、环境侵蚀等突出问题,传统运维模式多为“事后维修”,难以实现全寿命周期的主动安全保障。通过聚焦高性能增韧创新材料的研发,从源头上提升结构主体的抗裂、抗疲劳与耐久性能,同时融合智能监测技术,构建“材料-结构-监测-维护”一体化技术体系,从被动修补向主动预防的根本转变,有效延长设施服役寿命、降低全寿命运维成本,对于保障人民生命财产安全、提升交通基础设施的本质安全水平具有重要的现实意义。
3.实验室学术委员会

学术委员会是把握重点实验室研究方向和开展专家决策的重要机构,对实验室的发展具有重要作用,主要体现在学术委员会围绕重点实验室的研究规划、平台建设、人才队伍和产学研模式等方面提出建设性建议。实验室通过每年一次的学术委员会会议,共商重点实验室的重大决策和科研方向。会议将实验室建设中的学科前沿技术研究和地方技术需求相结合,拟定实验室每年的重点和优先研究方向,为重点实验室发展出谋划策。

序号

委员会职务

姓名

单位

职务

1

主任

张建民

清华大学

院士

2

委员

姚仰平

北京航空航天大学

教授

3

委员

谭忆秋

哈尔滨工业大学

教授

4

委员

许成顺

北京工业大学

教授

5

委员

蔡国庆

北京交通大学

教授

6

委员

王伟

石家庄铁道大学

教授

7

委员

郑贺民

中国铁路设计集团有限公司

总工程师

8

委员

马志民

中电建路桥集团

工程科技部主任

4.实验室中远期发展规划

河北省交通基础设施智能建造与管养重点实验室以实现交通基础设施建设的智能化和绿色化为目标,以河北工业大学“双一流”建设为基础,以“雄安新区”建设为契机,以推动地方经济发展为源动力,以雄厚的师资队伍为保障,着力提高土木工程技术的研发水平,提炼交通基础设施建管养先进理论与技术课题,开展系统的高水平基础研发,扎实我国在该技术领域的基础理论研究和技术产业化应用研究。通过保障实验室团队资源和平台资源,加快提升实验室学术水平和技术水平,满足我国交通基础设施智能建造与管养行业发展对未来交通信息化智能化的需求。带动交通基础设施智能建造与管养相关成果转化,协助提高中小企业的技术创新能力,通过合作研究和共同开发为河北省乃至全国的相关企业培养高水平的交通基础设施智能建造与管养科技人才。

(一)交通基础设施人工智能技术研发与应用

研发融合多模态(无人机、传感器)数据的交通基础设施智能健康实时监测系统,构建“数据驱动-智能分析-自主决策”技术体系,以人工智能和“互联网+”赋能,全面提升交通基础设施监测能力。

(二)交通基础设施智能装备研发与工程实践

研发模块化智能施工机器人(如自适应摊铺机、3D打印桥梁构件设备),融合机器人技术、物联网与人工智能,攻克多机协同作业控制算法,推动实现智能化施工与工程应用。

(三)交通基础设施安全运维与增韧材料研究

研发高性能增韧创新材料,融合智能监测技术,构建“材料-结构-监测-维护”一体化体系,实施全寿命周期安全运维监测,全面提升交通基础设施安全运维水平。