軌道交通不僅是國家綜合交通體系的脊梁，更是推動經濟增長、區域協調、民生改善和科技創新的戰略基石。作為“國家名片”，中國高鐵在世界范圍內處于領先水平，短短三十年間以自主技術創新突破全球壁壘，其發展歷程凝聚著中國科學家群體的智慧與擔當。

4月26日下午，軌道交通工程專家、中國科學院院士、美國工程院外籍院士、西南交通大學首席教授翟婉明，以“中國高鐵發展及其面臨的科技挑戰與對策”為題為北大師生帶來分享。活動由北京大學博雅特聘教授、光華管理學院副院長、北大光華前沿科技場景實驗室主任張影主持。北大師生、光華校友以及企業嘉賓等200余人，參加了本次活動。

本次活動作為2025年北大光華前沿科技場景實驗室“科技前沿與產業創新論壇”系列活動之一，旨在響應北京大學“科技創新年”的重要工作部署，聚焦前沿科技與產業發展的新融合，探索復合型人才培養的新路徑。

開幕致辭

在致辭中，張影首先對翟婉明院士以及現場觀眾的到來表示了熱烈歡迎，并介紹了翟婉明院士的學術研究與杰出貢獻。同時，張影也對當前科技創新與軌道交通發展的重要性、光華管理學院的發展情況以及本次論壇的舉辦背景進行了介紹。

張影指出，當前世界范圍內科技革命與產業變革加速演進，軌道交通作為國家綜合交通體系的 “脊梁”，正深刻重塑世界和區域經濟版圖。在國內，建設交通強國、實現高水平科技自立自強已上升為國家戰略。翟婉明院士的科研之路，不僅是個人學術生涯的奮斗史，更是中國軌道交通實現跨越發展的生動寫照。

“在當前時代背景下，教育不僅是精神和知識傳承的載體，更是科技創新與產業升級的引擎。時代的發展對高等教育也提出了新的要求，既要培養掌握前沿技術的專業人才，也要孕育兼具工程思維與商業洞察力的復合型創新人才。正是基于對國家戰略需求的深刻把握，光華管理學院發起科技前沿與產業創新論壇，旨在打破學科壁壘，推動技術創新與產業應用的深度融合。”張影說。

最后，張影表示，今年正逢北京大學“科技創新年”，關鍵之年當有關鍵之為。光華管理學院愿與各界攜手，共同探索更深層次的學科交叉融合及復合型人才培養路徑，加速構建從“基礎研究”到“技術開發”再到“商業轉化"的全鏈條育人模式。

當前，我國的軌道交通與高鐵發展已進入到智能化、綠色化、服務化轉型的關鍵期。翟婉明院士結合自身的學術研究與工程實踐，與北大師生共同探討了軌道交通發展與中國高鐵的未來，以創新驅動鞏固“國家名片”地位，助力經濟社會高質量發展。

主旨分享

以“中國高鐵發展及其面臨的科技挑戰與對策”為題，翟婉明院士圍繞中國高速鐵路發展歷程、中國高鐵面臨的科技挑戰與對策、中國高鐵未來發展展望等三方面內容進行了分享。

首先，翟婉明院士對中國高速鐵路的發展歷程進行了回顧。翟婉明院士表示，中國鐵路經過二十余年的跨越式發展，徹底改變了長期落后的面貌，取得了舉世矚目的成就。經過六次鐵路大提速，既有線上列車最高運行速度從100km/h以下提高到了200-250km/h，成為既有線提速幅度最大的國家，極大地提高了鐵路運能。如今，中國高鐵已建成并投入運營的里程超過4.8萬公里，最高運營速度達到350km/h，成為世界上高速鐵路運營規模最大、運營速度最高的國家。

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

“我國幅員遼闊，高鐵橫跨縱躍東西南北中，高鐵線路穿越沙漠區、大風區、地震區、濕熱區、黃土區、高寒區、軟土區、臺風區等等，運營環境復雜多變。我國高鐵在設計、建造與運營中面臨的挑戰之多、難度之大，世界罕見。”翟婉明院士表示。

挑戰1：高速鐵路曲線如何設計？

高鐵線路平面曲線和縱斷面曲線直接影響高速行車安全性與平穩性，不同速度等級的高鐵曲線設計參數如何確定，在高鐵設計之初一片空白。對此，翟婉明院士表示，只能依靠科學技術，通過動力學理論開展高速行車性能仿真評估，反推線路設計參數。翟婉明院士提出的車輛-軌道耦合動力學新理論，首次將車輛與軌道一體化研究，能夠模擬高速列車在不同線路設計方案上的運行行為，實現行車安全評估，為高鐵選線設計提供了先進手段。基于該理論提出的車輛與線路動力性能最佳匹配設計方法，可以確定出最優的曲線設計參數。而多次現場試驗，也驗證了該理論方法的正確性，該方法已在我國高鐵線路設計中得到廣泛應用。

挑戰2：如何保障橋上高速行車安全平穩性？

以前，我國鐵路橋梁設計標準僅適用200km/h以下速度，無法滿足200-350km/h高鐵橋梁設計需求，如何評估確認高速列車過橋的安全性？針對這一挑戰，原鐵道部設立重大科技專項，組織國內優勢力量，成立跨學科課題組，翟婉明院士擔任組長，研究建立了列車-軌道-橋梁動力相互作用理論，研制了高速列車過橋動力學分析系統TTBSIM，提出了高速列車過橋動態設計安全評估方法。該技術已全面應用于我國高鐵橋梁動力安全設計，直接支撐了高鐵橋梁工程建設。

挑戰3：如何自主研制適合中國鐵路運行的高速動車組？

引進動車組設計制造標準不統一，不能互聯互通，運營組織困難，維修成本極高。我國高速列車采用“引進消化吸收再創新”模式。然而，有兩個難點需要解決：一是如何在短時間內消化世界上四種源于不同技術體系的動車組技術，二是引進動車組基于國外標準設計，不完全適用于中國鐵路，如何提高其線路適應性。鐵路部門的解決思路是——剖析國外高速動車組設計原理，破解國外高速動車組技術標準，掌握國外高速動車組關鍵技術。通過“產學研用”聯合攻關，我國先后掌握了動車組總成、車體、轉向架、牽引變流器等核心技術，實現了我國高速列車技術“從無到有”，構建了高速動車組研發與制造平臺，形成了技術研發隊伍，為高速列車技術再創新打下基礎。我國隨后于2012年組織開展“中國標準動車組”復興號高速列車的自主化研制工作。

挑戰4：不同類型動車組與不同制式軌道的運營匹配性

不同制式車輛、軌道的組合匹配，帶來了一系列國外高鐵未曾遇見的問題：部分線路區段乘車舒適性下降，某些線路出現晃車、抖車等異常振動，輪軌異常磨損問題等。翟婉明院士表示，通過一系列的理論研究、現場試驗與工程實踐，這些問題基本得到控制。然而，解決我國高鐵出現的車-軌匹配問題，需要在長期運營實踐中不斷研究探索。

挑戰5：如何保持高速列車長期運營的平穩性？

在高鐵運營的過程中，為了實現高平穩性與高舒適性，主要的對策：一是通過對高速列車系統動力學參數進行優化設計，保證優秀的車輛動力學性能；二是建設高標準高鐵線路，實現亞毫米級的精度控制，確保軌道幾何形態的高平順性。但面臨的問題是，隨著高鐵運營時間的增加，在高速列車動荷載與復雜環境因素的交互作用下，高鐵基礎沉降、軌道結構變形、輪軌界面磨損等問題逐漸顯現。這些問題將惡化軌道幾何形態，加劇車輛振動，導致乘坐舒適性下降。那么，如何長期維持高鐵軌面幾何形態的高平順性？翟婉明院士表示，在國家973計劃、NSFC重大項目持續支持下，已完成高速鐵路基礎結構動態性能演變及服役安全相關基礎研究，為制定高鐵運維標準打下一定基礎。但科學制定出《中國高鐵線路運維標準》，仍然是當前及今后的重要任務。

挑戰6：超大高鐵網的智能監測與安全預警

我國地質氣象環境極其復雜，地震、強風、泥石流等自然災害均會威脅高鐵行車安全。在這樣的背景下，要依靠現代化的智能感知、實時監測與在線評估技術，構建高鐵運營安全監測預警系統，保障高鐵安全。目前我國已著手開展典型高速動車組服役性能長期跟蹤監測，以及關鍵高鐵線路基礎結構動態性能長期監測。翟婉明院士指出，我國高鐵規模世界第一，運行環境復雜多變，國內外罕見，構建高鐵全網安全監測預警體系，任重道遠，亟待加快推進步伐。

最后，對于中國高鐵未來的發展，翟婉明院士帶領大家進行了展望。翟婉明院士表示，中國高鐵已經由大規模“設計建造”階段轉入長期、安全、穩定“運營維護”階段，現階段的重點任務是建立與完善“中國高鐵運營維護技術標準”、研究建立“中國高鐵安全監控與預警技術體系”。

在他看來，未來中國高速鐵路的發展方向，將是：更高速快捷——要探尋高速列車最高運營速度的最佳目標值；更安全可靠——要確保高速列車在任何時刻、任何位置、任何環境條件下始終處于安全狀態；更綠色環保——速度不是唯一追求目標，綠色、環保、可持續發展是前提條件；更智能方便——要借力現代信息化與智能化技術，給老百姓乘坐高鐵帶來更好體驗。

“為了實現這些目標，需要進一步實現中國高鐵技術的發展與突破。首先，要實現高鐵長期運營的安全性、可靠性與經濟性；其次，要建立先進的高鐵運營維護技術體系和安全預警系統；第三，研究低能耗、低振動、低噪聲的高鐵技術；最后，推動現代信息技術與人工智能技術在高鐵上的應用。”翟婉明院士說。

翟婉明院士表示，中國高鐵發展的最終目標，就是要實現中國高鐵持續引領世界的偉大夢想。

互動交流

分享結束后，對于現場觀眾提出的人工智能等前沿技術在高鐵發展中的運用、高速磁懸浮列車的布局與發展、川藏鐵路的規劃建設與技術難題、海底隧道的建設與發展等問題，翟婉明院士一一進行了解答。

正如翟婉明院士所說，“沒有端正的態度，就不會有吃苦耐勞的精神，很難長時間專注研究。坐不得冷板凳，靜不下心，就干不出成績。”在他看來，科學研究是教學的一種特殊形式，本身就有育人作用，尤其對于研究生教育更是如此。在重大的科研實踐中培養高層次人才，是翟婉明院士在人才培養中始終堅持的方向。

本次活動不僅是前沿科學的盛宴，更是科學家精神的傳承之旅。翟婉明院士結合自身的學術研究與工程實踐，與北大師生共同探討了中國高鐵的過去、現在和未來，希望通過翟婉明院士的分享，讓我們更加深刻地理解科技前沿與產業創新的力量，思考如何將前沿科技轉化為國家戰略競爭力，感受科研歷程背后的科學家精神與科技報國的初心。

作為積極響應北京大學“科技創新年”的活動之一，光華管理學院舉辦“科技前沿與產業創新論壇”不僅是進行一次學術交流，更是探索更深層次的學科交叉融合及復合型人才培養路徑的一次重要嘗試。面向未來，我們期待北大光華前沿科技場景實驗室能夠持續發揮平臺作用，吸引更多頂尖科學家和行業領袖參與，共同推動科技創新和產業升級，為我國乃至全球的科技發展貢獻智慧和力量。

北大光華前沿科技場景實驗室

2024年6月，北京大學光華管理學院成立“前沿科技場景實驗室”，聚焦人工智能等前沿技術發展帶來的全新商業機會、以場景驅動技術與產業的深度變革，并與全球科技企業、創新機構、行業專家緊密合作，積極推動具備經管知識儲備、科技理解力、行業洞察力的復合型人才培養。

來源 |北大光華前沿科技場景實驗室

排版 |李珅

編輯 |王蒙

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