面向世界科技前沿、面向交通主战场、面向国家重大战略任务和面向交通运输服务人民满意的生活，“十三五”以来，公路交通科研领域的“领头雁”——交通运输部公路科学研究院（简称部公路院）突破了一批前沿引领、共性关键和现代工程技术，取得了一批重大科技成果，支撑了一批重大工程建设。

　　为推动科技成果转移转化、支撑加快建设交通强国，部公路院筛选出符合《交通强国建设纲要》要求，代表行业先进水平、技术成熟度高、具有一定行业影响力和应用前景的9项成果。

　　长寿命沥青路面设计及建造技术

　　当前我国沥青混凝土路面高速公路设计使用年限为15年，如何突破核心技术瓶颈，提高到30年？这是摆在路面科学工作者面前的重要课题。

　　沙庆林提出了中国重载长寿命半刚性基层沥青路面设计建造技术。

　　部公路院长寿命沥青路面技术研发，始于“中国高速公路沥青路面之父”——中国工程院院士沙庆林。自2000年起，他在充分总结我国半刚性基层沥青路面30年设计、建造经验的基础上，提出基于典型结构和经验体系的中国重载长寿命半刚性基层沥青路面设计建造技术。

　　近年来，足尺路面技术团队先后依托交通运输部建设科技项目、国家自然科学基金、国家重点研发计划等10余项科研课题，深化长寿命沥青路面设计理论研究，完善了适用我国重载交通的长寿命沥青路面典型结构，建立了长寿命沥青路面设计方法、耐久性水稳基层与沥青混合料设计方法，丰富了设计参数体系的模型框架，编制了我国首部《公路长寿命沥青路面设计与施工技术规范》，实现了长寿命沥青路面技术推广应用。

　　为支撑长寿命沥青路面设计及建造技术研究，公路院足尺路面技术团队依托足尺路面环道，已完成超过3500万累计轴次的加载，相当于重交通高速公路20年的交通荷载，完成19种长寿命路面典型结构与材料的验证，突破了长寿命路面理论研究的诸多关键核心。团队依托足尺路面环道提出的非线性沥青路面设计方法、荷载与环境耦合性能模型、路面性能长期性能监测大数据分析方法等研究，获得行业广泛认可。

　　编制了我国首部《公路长寿命沥青路面设计与施工技术规范》，实现了长寿命沥青路面技术推广应用。

　　成果特点

　　●该成果为基础前沿引领技术成果，其涉及的非线性沥青路面设计方法、荷载与环境耦合性能模型和路面长期性能监测大数据分析方法，已得到行业广泛认可，可引领我国长寿命沥青路面的设计及建造技术研究。

　　农村公路信息管理系统与检测装备

　　截至2019年年底，我国农村公路里程超过420万公里，实现通村畅乡，在农业和农村发展中的重要作用进一步凸显。农村公路，成了农村百姓的致富之路、希望之路。

　　面对“四好农村路”的建设需求，部公路院、中公高科养护科技股份有限公司研发了涵盖“一数据、一系统、一平台、一装备”的农村公路信息化管理系统及检测装备，形成了以互联网、智能化及科学决策技术为支撑，农村公路信息资源在线集成、行业管理协同互联、综合应用辅助支撑的技术创新应用体系。

　　数字农村公路管理系统。

　　该成果面向我国农村公路路网管理应用，通过智能化、自动化、物联网、地理信息等技术手段，融合县乡村三级路长制管理体系的创新养护模式，服务于量大面广的农村公路网建设项目全寿命周期动态管理，为快速掌握大规模农村公路技术状况、动态督导农村公路项目进度与质量、准确分析建设资金投入产出效益提供了有效的技术支持。

　　目前，该成果已在北京、浙江、江苏、广东等多个省份推广应用，通过信息化系统及智能化检测装备，有效解决了农村公路数据采集、建管养运等方面的实际问题，具有良好的社会效益和经济效益。

　　CiCSIV-L农村公路检测装备。

　　成果特点

　　●“一数据”以农村公路基础数据库为基础，为“省—市—县—区”各级主管部门提供整个农村公路网公路资产基础信息的全面管理。

　　●“一系统”包括农村公路计划核查、建设管理、路长制管理、养护管理四个系统应用模块，有效提高了量大面广的农村公路管理效率和效益。

　　●“一平台”基于农村公路GIS地图，集成基础数据、融合业务数据，实现信息查询、统计、地理分布的地图综合分析，全方位展现路网状况。

　　●“一装备”为农村公路基础设施、路域经济活动、村落等基础数据采集和农村公路技术状况普查等提供智能化、自动化的农村公路检测装备。

　　●与传统管理方式相比，农村公路信息管理系统可存储和管理省级20万公里以上的大规模农村公路路网基础数据、检测数据和养管数据，同步动态监管2万个以上的农村公路建设项目，显著提升农村公路建设、养护资金使用效率；

　　●农村公路检测装备CiCSIV-L可同步检测路面平整度、路面破损、道路几何线形、沿线前方景观图像、距离及空间组合定位等数据。平整度检测装置使用高精度激光传感器，分辨率可到0.05mm。破损检测装置配合LED照明设备，可检测毫米级裂缝。经近20万公里的应用，该装备检测效率可达到传统人工调查方式的5倍。

　　高效耐久大空隙降噪路面技术

　　《交通强国建设纲要》提出要强化节能减排和污染防治，降低交通沿线噪声、振动。据统计，交通干线两侧区域的噪声污染问题在环保投诉中占比高达48.3%，交通噪声污染问题已成为路域环境污染中最突出的问题。

　　双层大空隙路面施工。

　　高分子大空隙路面外观。

　　近年来，部公路院研发的高效耐久大空隙降噪路面技术，可以凭借路面表面和内部的多孔结构，让路面自带“消音器”。

　　该技术既可用于路面、桥面、隧道等道路基础设施，以及居民区、学校、疗养院等静音场所的道路铺装层，也可用于燃气站、变电站等噪声源的地面铺装层，具备多场景应用的技术优势。

　　据测算，该成果可降低交通噪声幅度达3至6分贝，也较好地适应了我国高温重载的运营环境，大空隙超薄磨耗层使用寿命提高至8年以上，大空隙沥青路面使用寿命提高至15年以上，减少了全寿命周期的养护成本。同时，可节省15%的材料用量，每半幅公里可节约10.6吨标准煤、减少22.5吨二氧化碳排放量。根据噪声敏感点超标值，通过大空隙路面降噪功能设计，匹配适量地降低环境噪声，避免降噪功能过剩，提高了噪声污染治理的技术经济性，相比建设声屏障传统降噪措施，采用大空隙路面可节约工程造价约70%。

　　目前，该成果已在超过200公里的高速公路上推广应用，同时针对居民小区、医院的燃气站噪声污染问题，修筑了两处降噪示范点。未来，部公路院将进一步拓展大空隙路面附加价值，研究“零噪声”（降噪效果10分贝以上）的超宁静路面技术；发明具备音乐、仿雨声等声音定制功能的发声路面技术；开展降解汽车尾气、减少汽车油耗的环保路面技术和具备路表径流净化功能的除污路面技术等研究。

　　成果特点

　　●集成功能性、高效化、耐久化设计方法及多场景应用实施方案。

　　●提出了吸声性能与道路交通流特性适配的大空隙路面降噪功能设计方法。

　　●构建了极薄磨耗层（0.5-1.5cm）与超大空隙沥青面层（25%以上）组合的耐久性高降噪路面结构和混合料技术体系。

　　●提出了使用寿命15年以上的大空隙路面混合料多维度设计和施工方法。

　　●提出了抗凝冰涂层/自融冰的大空隙路面结构，提升了高架桥低温结冰状态的行车安全性。

　　宽幅路基碾压集群协同压实与全域智能检测技术

　　“十三五”以来，我国交通基础设施“智慧工地”建设如火如荼，公路施工过程智能化、信息化市场需求旺盛。“推广智能化、数字化交通装备，推进北斗卫星导航系统应用”被写入《交通强国建设纲要》。

　　目前宽幅路基填筑压实施工过程中存在碾压集群数据交互程度低、松铺厚度控制偏差大、压实指标离散程度高以及检测过程中存在的检测手段效率低、检测指标代表性差等工程技术难题。

　　碾压施工过程实现数字化和可溯源。

　　部公路院研发的宽幅路基碾压集群协同压实与全域智能检测技术，基于北斗连续运行参考站高精度定位技术以及路基数字化施工领域，实现了公路路基填筑、碾压施工过程数字化和可溯源，满足了市场需求。

　　该技术在碾压集群信息交互与协同控制、“振动轮—土”动力幅频响应机理、路基压实质量全时段智能检测与轨迹诱导等核心技术方面取得重大突破，建立形成公路路基智能压实与全域检测技术科技支撑能力，推动公路“数字化施工”数据采集技术、监控指标体系、检测评价方法的行业标准化。

　　宽幅路基碾压集群协同压实施工。

　　结合工程建设单位需求，部公路院还研发了“路基智能压实监控系统”，能够有针对性地帮助压路机手判断当前区域是否满足压实技术要求，并对未达标区域提出定量的指导意见，大幅改善路基填筑压实作业过程的盲目性以及施工质量的变异性，避免因二次返工造成的经济损失。通过在路基施工机械操作室内安装数据采集设备实现施工机械的数字化改造，安装使用简便，适用性强，易于推广。

　　目前，该成果已在广西、河北、山西、四川等省份2000公里高速公路及国省干线公路得到应用，取得良好的经济效益和社会效益。

　　成果特点

　　●该成果基于实时检测的施工大数据，首次提出路基全域检测指标及相应标准，具有快速实时、覆盖完整作业范围的特点。

　　●该成果基于WebGL的数据轻量化分发与大数据分布式存储技术，首次提出路基碾压集群协同压实技术，实现了碾压集群间信息动态交互共享与智能协同控制。

　　基于BIM的交通基础设施建设与养护智慧管理技术及平台

　　在数字化时代，BIM技术为传统交通基础设施数字化及其转型升级提供了最佳解决方案。

　　部公路院积极推进建设与运营养护管理一体化BIM技术应用，构建了基于BIM的交通基础设施建设与养护智慧管理的标准体系，突破了多源数据融合的信息与图形关键技术，实现了基础设施建设与养护智慧管理的协同分析、数据建模和共享，研发了交通基础设施建设与养护智慧管理系列平台。

　　智慧养护BIM 协同管理。

　　该成果涵盖了工程项目从规划、设计、施工到运营维护的全生命周期，利用BIM建模与模型应用技术优势，在设计与建设阶段进行图纸复核、碰撞检查、模拟验证、协调性检验和可视化技术交底等，在运营维护阶段实现建设数据支撑服务于养护阶段质量追溯以及养管决策的新型养护管理方式，提升了工程建设质量和运维效能，为精益建造、精益管理和智慧养护提供有效支撑。

　　智慧建设BIM 协同管理。

　　针对不同的应用场景，部公路院还自主研发了智慧建设BIM协同管理平台、智慧养护BIM平台、智能箱梁巡检平台、健康监测管理平台等系列应用平台系统，融合了人工智能、数字孪生、增强现实等先进技术，提升了全周期、全要素公路工程智慧管理水平，促进了交通基础设施管理的数字化、智能化与可溯源。

　　该成果目前已应用于虎门二桥、南京长江第五大桥、江阴大桥等的建设及养护管理，取得良好的经济和社会效益。

　　成果特点

　　●首次建立适用于建设管理、养护管理与巡检、监测要求的公路桥梁BIM信息模型分类与编码体系。

　　●制定统一标准的建模流程、建模范围以及建模深度，形成了统一的BIM模型交付标准。

　　●实现了覆盖全资产（桥梁、隧道、公路）的信息模型标准体系服务于数字化交付。

　　●基于多样化管理数据融合展示，实现可持续、常态化智慧养护与安全运行协同管理。

　　●优化了多源信息获取与管理、信息共享传递、BIM数据关联及可视化辅助决策、接口数据融合。

　　●创新性实现不同类型数据基于BIM构件的交互共享，提升系统内数据协同分析能力和系统外多业务管理协同工作效率。

　　●创新性实现工程考核数据集成、计算和在线考核。

　　●创新性实现钢箱梁的数字化巡检及典型病害的BIM可视化发展跟踪观测管理终端等数据接入及外部应用拓展。

　　桥隧工程混凝土质量提升系列技术及新材料

　　截至2019年年底，我国公路桥梁已达87.83万座，工程规模位居世界第一。

　　随着经济社会发展，我国公路桥梁工程服役环境日益复杂，交通流量、车辆荷载增幅加快，位于海洋、盐渍、盐冻、湿热和酸雨环境的桥梁工程增多。提高桥梁工程建造质量、延长工程寿命和节约全寿命周期成本成为科研人员持续攻关的方向。

　　混凝土材料是公路桥隧主体结构的主要材料。根据材料组成分类，目前我国公路桥梁中钢筋混凝土桥约占85%。根据国内18个省份公路混凝土桥梁耐久性的调查数据，在引发公路混凝土桥梁耐久性劣化的原因中，选材不合理排第二位（占21%）。而耐久性劣化工程调查表明，80%公路桥梁混凝土工程的裂缝源于混凝土材料温升和收缩。

　　混凝土自憎水技术。

　　高弹性喷涂在桥梁耐久性修复工程应用。

　　部公路院依托国家和行业重点科研平台，以公路桥隧工程为应用对象，围绕“混凝土工程非荷载裂缝控制”“桥隧工程耐久性防护”及“桥隧工程多功能化”技术需求，经10余年的科研攻关，研发了30余种桥隧混凝土工程质量提升技术，形成集材料、施工与检测于一体的成套技术方案，即：

　　（1）混凝土工程非荷载裂缝控制技术，主要包括混凝土自养生技术、混凝土温升自调控技术等。

　　（2）桥隧工程耐久性防护技术，主要包括单组份聚脲重防腐技术、复层柔性包覆式重防腐技术、混凝土本体自憎水技术等。

　　（3）桥隧工程多功能化技术，主要包括桥隧设施自清洁技术、混凝土免凿毛露石技术、混凝土超高延性技术、混凝土超高韧性技术、混凝土表观质量控制技术、混凝土弹性喷涂修复技术、桥隧多功能抢修材料与技术等。

　　目前，成果已在虎门大桥、南沙大桥等10余座桥隧工程中批量或示范使用，取得了良好的经济效益、社会效益与环境效益。

　　成果特点

　　●引入了功能/结构一体化、多功能仿生等创新理念，突破以力学性能为核心设计混凝土材料与结构的传统方法，满足了混凝土工程力学性能、耐久性、美观性和经济性等综合需求，大幅度提升桥隧建造与养护质量。

　　跨海集群工程运营安全与节能关键技术

　　作为世界总体跨度最长、技术最复杂、施工难度最大的跨海工程港珠澳大桥，技术成果无疑是其他跨海工程研究与应用的典范。

　　跨海集群工程运营管理平台。

　　跨海集群工程运营安全与节能关键技术，是部公路院及所属北京交科勘察设计研究院有限公司联合国内多家知名机构，参与承担国家科技支撑计划项目“港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范”以及“港珠澳大桥交通工程施工图设计”，服务于重大工程运营管理、安全保障、节能减排等工程实践形成的系列科技创新成果。

　　海底沉管隧道通风、消防、照明设施实际场景。

　　该成果在跨界（境）交通组织和控制、大型沉管隧道防排烟、消防救援和跨海集群工程节能减排等方面填补了多项空白，构建了跨境交通控制与管理的组织体系和运作模式，形成了大型跨海集群工程交通工程设计、建造、运维的基本范式和体系架构，充实和完善了我国重大交通基础设施特别是跨海通道工程建设、运营的理论和实践，可对我国跨海通道工程建设提供有效支撑。

　　成果特点

　　●构建了一整套完整的粤港澳三地实施跨境交通控制与管理的组织体系和运作模式；首次提出了三地合作救援、联动控制和信息交换所遵循的工作机制和技术规程，制定了跨境救援预案和应急演练程序，为跨界（跨省）隧道联动救援提供了技术支撑。

　　●揭示了侧向集中排烟系统及主洞通风系统耦合作用下的烟雾扩散规律，制定了运营通风控制策略；首次形成了特长沉管隧道侧向集中排烟系统的技术标准及设计方法。

　　●基于最小消防分段方法设计开发了特长海底沉管隧道消防救援系统，实现了各类消防设施和装备的状态实时感知、迅速响应、协调联动和精准施救。

　　●提出了工程能耗和排放的内源性和外源性概念，系统构建了基于能源消耗、温室气体和污染物排放的集群工程综合性节能减排指标评价体系，为工程全寿命周期节能减排工作的开展提供了科学的工具和方法。

　　●开发了沉管隧道多目标智能通风控制系统、隧道自然光结合人工光照明控制技术、人工岛太阳能海水源热泵冷热联供技术，为跨海集群工程创建了可再生能源利用技术的评价模型。

　　车路协同式公路智能交通管控与服务系统

　　前方高速公路长隧道内侧事故突发，隧道外的车辆驾驶员早早接到提醒，提前绕道而行；隧道内的车辆驾驶员也可以及时获取车道级信息提醒，提前向外侧车道变道，避免拥堵以及二次事故发生。

　　系统软件界面图。

　　“十三五”以来，我国高速公路交通状态感知及本地反应能力低、车路信息交互时效性和精准性差、营运车辆运行保障能力不足，以及适应自动驾驶（或车路协同）环境下交通精细化诱导水平亟待提升。车路协同作为一种新技术将有效提升公路智能交通管控与服务水平，减少中型、重型营运车辆交通事故，提高公路总体通行能力，降低时间成本和油耗。

　　部公路院中交国通公司在车路协同领域对标国际先进技术，奋起直追，与国外同类车路协同产品和工程应用相比处于并跑水平，自主研发了基于多源信息感知、车道级基础设施数字化、多节点边缘控制逻辑的车路协同式公路智能交通管控与服务系统，将公路智能化由“可视、可测”逐步升级为“可控、可服务”。

　　智慧高速公路车路协同系统现场测试。

　　车路协同式公路智能交通管控与服务系统适用于高速公路的车路协同信息化设施建设、运行管控与服务，创新性地实现了“车路协同+ETC+网络安全”的有机融合，打通了高速公路监控和收费两大系统，以高速公路车路协同无线通信的方式补充了高速公路通信体系，具备广义车路协同、分级管控以及边缘计算等能力。

　　目前，成果已在江西、浙江等省份的新一代国家交通控制网和智慧公路示范工程中部署，将有效提升安全、效率、节能和舒适水平，鉴于国内高速公路的安全和运营态势，全面实施后，经济效益和社会效益将超过国外水平。该系统成果也可拓展应用于城市道路、园区封闭道路和港口码头，并为自动驾驶车辆提供车辆级的车道精细化管控和服务信息。

　　成果特点

　　●路侧智能站：具备基于毫米波雷达的交通事件和交通流感知，ETC-OBU信令解析和状态表达等功能；支持基于AI的车道级管控策略自动生成，可变车道标志、情报板等设施设备递阶连续发布以及多通信制式车路协同路侧终端的毫秒级发布；可集成交通运输行业安全密钥证书，实现数据加密和接入认证等功能。

　　●公路智能管控与服务云控平台：具备千辆级的车路协同智能车载终端、全频段应急交通广播终端的管理与发布，重点车辆特征画像与主动服务，基于AI的区域协同管控策略生成与态势推演，基于交通运输行业安全密钥证书的网络安全综合防护等功能。

　　海母常温改性沥青超薄罩面技术

　　公路养护施工中，为防止普通超薄罩面开放交通后出现飞散掉粒、黏结失效等病害，通常采用高黏度改性沥青作为胶结料，以提高路面在服役状态下的抗剪切变形能力。但由于沥青的温度敏感性，其在施工过程中的黏度过高，难以满足沥青混合料施工和易性的要求，导致现场压实度不足，容易引发公路早期病害。

　　海母（HiRM）常温改性沥青超薄罩面压实后效果。

　　海母（HiRM）常温改性沥青超薄罩面压实后效果。

　　近年来，部公路院公路养护技术国家工程研究中心找到解决上述问题的新方法。部公路院开发的海母（HiRM）常温改性沥青超薄罩面技术，是以海母（HiRM）常温改性剂的单组分固化体系为核心，采用间断密实级配形成的特种薄层铺装技术，压实厚度仅为1至2厘米，具有工程造价低、施工和易性好、抗滑性能好和耐久性优等优点。

　　该技术创新性地将特种高分子材料的单组分固化技术，引入到沥青胶结料中，大幅降低了沥青胶结料在施工温度下的黏度，不仅延长了可碾压工作时间，还降低了施工环境温度的限制。开放交通后，沥青胶结料逐渐固化形成高强度，从根本上解决了“施工低黏”与“服役高黏”之间的矛盾。

　　目前，该技术已在山西、福建等地的沥青路面、水泥混凝土路面、隧道、桥面、单车道养护、重载交通、高温多雨等多种场景进行了工程应用，应用里程超过200公里，具有良好的经济效益和社会效益。

　　成果特点

　　●与普通超薄罩面相比，该技术对原材料、混合料拌和与摊铺设备、施工工艺等的技术要求低，可降低20%以上的工程造价。

　　●相比普通超薄罩面，该技术沥青混合料的施工温度降低30℃以上，可节约燃料消耗，减少VOC（大气挥发性有机物）排放。

　　●该技术采用间断密实型级配设计，表面构造深度大，摩擦系数高，大幅度提高路面的抗滑性能，有助于保证行车安全。

　　●该技术具有较长使用寿命，预期使用寿命可达5年以上。