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下一代互联网互联设备国家工程实验室团队。

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杨广雪(左二)在工程现场与团队进行讨论。

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2024 年 5月,可持续交通创新中 心 国 家 高 端 智 库组织赴塞尔维亚,与塞方“一带一路”研究院共同举办“基础设 施 发 展 国 际 智 库网络”高峰论坛。

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先 进 轨 道交 通 自 主 运 行 全国 重 点 实 验 室 完成重组。

头条号:2024年香港资料内部资料精准网站-北京交通大学:这一年,科研交出亮丽答卷  第5张先 进 轨 道 交 通 自主运行全国重点实验室模拟实验设备。

■本报记者 陈彬

2024年岁末,我国高速铁路领域传来一则好消息——全球最快高铁列车CR450动车组样车亮相,成为我国铁路事业的又一重大技术突破。

这则消息让北京交通大学(以下简称北京交大)结构强度实验室团队的师生激动不已。从时速35公里到450公里,多年来,团队多次承担关键技术科研攻关重任,为“中国速度”保驾护航,此次CR450的成功研发亦是团队智慧的结晶。

2024年1月17日,国家主席习近平复信北京交大肯尼亚留学生及校友代表,鼓励他们继续为中肯和中非友好事业发光发热。接受《中国科学报》采访时,北京交大党委书记陈子季表示:“习近平总书记的重要回信,对北京交大师生来说是巨大鼓舞和有力鞭策,为学校加快推进‘双一流’建设指明了前进方向。一年来,全校师生以习近平总书记重要回信精神为指引,持续推动学校各项事业高质量发展,在科研领域也取得了累累硕果。”

一组数字背后的科研创新链条

就在不久前,北京交大发布了一张亮眼的科研“成绩单”,其中列出了一组2024年的最新数字——

科研项目立项3492项,新增科研合同经费超过20亿元。两项双主持成果获2023年度国家科学技术奖,这是继2017年后学校再次斩获双主持国家奖。3项参与成果获得了国家科学技术奖(国家科学技术进步奖特等奖1项、二等奖2项)。该校教师还作为共同通讯作者在国际顶尖刊物《自然》在线接连发表重要成果……

科研平台布局方面,学校“国家现代交通物流技术创新中心”布局建议成功入选交通运输部关于交通运输领域国家技术创新中心布局任务;“铁路现代物流研究中心”获国铁集团批复支持。“载运工具先进制造与测控技术”教育部重点实验室(B类)在教育部组织的建设评估中获评优秀,实现学校在该类实验室建设评估中的最好成绩……

这些成绩的背后是学校持续加强“有组织科研”的探索和努力。

作为一所轨道交通行业特色鲜明的高校,北京交大有组织科研的一个特点是与时俱进、精准发力。该校重点关注对象主要集中在与铁路相关的领域,科研理念也从自身优势学科出发,为相关行业及领域提供全面支持。

“在重要项目的争取和实施过程中,缺少了学校层面的统筹与组织是很难真正取得成效的。”北京交大科学技术研究院院长王洪伟表示,近年来,该校对于重点项目投入了比以往更多的精力。当大的科研方向被确定后,学院层面会具体组织教师和科研人员进行集中攻关。

“在这一链条中,科研院扮演着‘协调者’的角色,当供需两端的需求以及相关方案顺利对接后,我们将科研的主动权交给科研一线人员。”王洪伟说。

从0到1:基础研究“开花结果”

2024年8月,国家自然科学基金委员会公布了国家自然科学基金项目的评审结果,北京交大数学与统计学院教授周进鑫申报的“对称图理论”项目获得了国家杰出青年科学基金项目资助,他也成为学校数学学科历史上首位国家杰出青年科学基金获得者。

“我从事的是图、网络与组合优化,以及图论与网络的研究。”周进鑫说,该研究既属于数学学科的传统研究方向,也是北京交大数学学科持续多年的研究领域。“早在上世纪末,我们的前辈老师便开始了相关研究,我的成绩正是在前辈研究的基础上获得的。”

周进鑫的经历正是北京交大重视发展基础学科结出的“硕果”。

“我觉得学校在各方面的政策都很宽松,对我们的学科建设也很支持。”2008年,从北京交大博士毕业的周进鑫留校成为一名老师。此后的多年间,他并没有争取任何“帽子”,而是踏踏实实从事基础研究工作。

2021年初,周进鑫成功入选北京交大当年度的“双青培育”计划。入选后,他获得了学校更多的资金以及资源支持。“学院和学校的很多老师给了我更多指导。”

据介绍,2024年,北京交大围绕国家、区域和行业重大需求,强化了对基础研究的布局,开展了一系列重大基础前瞻理论研究和关键核心技术攻关。

以自然科学基金项目为例,2024年,该校共申报相关基金项目711项,获批各类项目153项,年度获批首次突破150项,直接经费1.2亿元。这其中包括了国家杰出青年科学基金3项,这是自1994年“杰青”项目设立以来学校年度获批首次突破2项。

仔细观察这份成绩单,其中的绝大部分科研成果都根植于该校在相关科研领域几年、十几年甚至几十年的持续刻苦攻关。可以说,经过多年培育与成长,北京交大的科研已经进入了一个“结果期”。

在铁路上,找到1毫米的误差

如果说基础研究是一根科研链条的“起点”,这根链条的“终点”无疑是企业和产业之间的成果转化、产业化应用。在这方面,2024年的北京交大同样成果丰硕。

据统计,2024年全年,该校实现了横向项目立项1906项,合同经费超10亿元;知识产权实施转化合同40项,总金额7884万元。重大横向项目19项、知识产权实施转化重大项目6项,均创历史新高。

近年来,北京交大通过科研院牵头,组织教师与企业进行对接,深入了解企业需求,成为高校实施横向科研的有效途径。以这种方式,2024年该校横向课题及专利转化所获得的科研经费占其整体科研经费的一半以上。

在主动牵线搭桥的同时,北京交大还对科研人员在科技成果转化中的付出给予了充分尊重,这一点尤其表现在对成果转化收益的分配上。

此外,2024年,北京交大还修订出台了《北京交通大学促进科技成果转化实施办法》,除了持续优化科技成果转化的收益分配体系外,还设立了兼职科技成果转化专员岗位机制,构建了以作价投资形式转化学校股份的现金转让机制等。

这一系列政策激发了学校教师和科研人员的成果转化热情。这一年,该校教师完成的300万元以上的重大科技成果转化项目达6项,其中有两项成果的转化金额超过了1000万元。

该校运输学院教授徐鹏的成果转化项目便是这两个超千万元的项目之一。

2006年,徐鹏来到北京交大读研。博士毕业后,他选择去美国从事博士后研究,并在2014年归国成为母校的一名老师。在办完入职手续后不久,北京交大就安排他去了距离北京千里之外的江西,在南昌铁路局挂职一年。

“那一年的挂职对我帮助很大。”徐鹏告诉《中国科学报》,就是在那段时间,他真切感受到铁路轨道上的细小变化究竟能给铁路安全带来多大影响,这直接启发了他后续的科学研究和成果转化。

更重要的是,在铁路实际工作的现场,徐鹏有了一个将此前所学知识与工程实践相结合的机会。而他也没有浪费这样的机会。

“那一年,我几乎把此前从博士到博士后期间做过的所有研究都与工程实际进行了结合,这在很大程度上为我此后的研究奠定了基础。”徐鹏说,这也是北京交大人从事科学研究的一个特点——将科研与实践高度融合。

“对于轨道运输,尤其是高速轨道运输而言,最害怕的就是‘变化’。”徐鹏说,特别是动辄绵延上千公里的铁轨,即使出现1毫米变化,也要迅速判定出现变化的位置,以及出现变化的原因。因为谁都不能保证在某个时段,这1毫米的变化不会扩大成10毫米、1分米,直至酿成重大事故。

这显然是很难做到的。

“以京沪高铁为例,在全长1318公里的轨道线路上,你怎么知道什么地方出现了1毫米的起伏或者伸缩?但为了保证这条连接京沪的‘大动脉’的安全,这又是必须做到的。”徐鹏说,他的转化成果便聚焦于找到这毫不起眼儿,却又关系重大的“1毫米”。

“我们所做新澳门2024正版资料免费公开的事情就是通过模型计算,分析那些杂乱无章的数据,从中找到其中的一些特征点,进而将这些数据从无序状态转化为有序状态,最终达到对数据异常点的精准定位。”徐鹏说。

值得一提的是,这一成果虽然以单独项目的形式实现了向产业端的转移,但它并不是“孤立”的。多年来,北京交大人围绕自身的主要服务对象——轨道运输做出了一系列的探索与努力,徐鹏的成果正是这一系列探索的组成部分。

“紧跟形势”做科研

就在徐鹏还在南昌铁路局“摸爬滚打”的时候,北京交大土建学院教授、道路与铁道工程国家重点学科带头人蔡小培正带领团队,进行针对铁路轨道安全性保障的研究。

在高速铁路的运行中,轨道在支撑机车通行的同时,也会对底下的路基造成巨大压力,而不同状态的路基会对轨道产生影响。“轨道自身受力复杂,下部基础的变形、温度变化导致的热胀冷缩、周围地质环境的变化等都会影响铁轨表面的连续平顺。”蔡小培说。

正因如此,蔡小培作为团队主要成员的一项重要研究工作,就是一方面实现承载高速铁路运行的钢轨无缝化;另一方面保证绵延几千公里的无缝钢轨可以承受不同区域、不同时段的地形、温度变化,从而保障铁路运行安全。

2017年,凭借“复杂条件下高速铁路无缝线路关键技术应用”,该团队获得了当年度国家科学技术进步奖一等奖。

2024年6月,2023年度国家科学技术奖励大会在北京举行,该团队凭借其成果“复杂运营条件下高速铁路轨道系统状态演化及科学维护技术”,获得了国家科学技术进步奖二等奖。

“这两次获奖,我们的关注领域始终如一,却从一定角度反映出国内高铁建设的进程。”蔡小培表示。2017年左右,正值我国高铁建设的高峰期,全国“四纵四横”的高速铁路网在这一时期逐步构建和完善,“我们的研究契合了当时高铁网络建设的需要”。而到了2024年,国内高铁网络的构架已经成型,大量投入使用的高铁线路需要持续维护与保养,他们的最新成果主要聚焦的问题便在于此。

之所以能如此“紧跟形势”,蔡小培坦言,这离不开学校层面的支持。

“近两年,学校对于科研项目,尤其是重大项目的支持是全方位的,包括平台支撑、人才政策支撑、校内基金的支撑,以及基本科研业务费的支撑等。”蔡小培特别提到了基本科研业务费对于他们的帮助,“做科研没有经费是行不通的,特别是在科研起步阶段,足够的经费支撑必不可少。通过基本科研业务费,研究人员可以在科研‘草创期’便得到来自学校的有力支持。”

2024年,北京交大面向学校发展的重大需求,持续深化基本科研业务费管理改革,基于项目申请人-平台-学院-归口单位之间的层次化管理机制,充分发挥信息化作用,提高资金使用效益,确保经费管理流程规范。

事实上,科研业务费的管理改革只是去年北京交大实施的各项科研改革中的一部分。

这一年,该校优化完善科技管理政策体系,先后修订了《北京交通大学民口纵向科技经费管理办法》《北京交通大学理工类纵向项目间接费用实施细则》《北京交通大学纵向科技经费“包干制”管理办法》等一系列规章制度,还根据新的科研形势,广泛开展校内外调研,不断完善科研分类分级相关政策,提出修订方案,力求通过对重大科研项目提级、调整分级标准、新增成果及科研活动类型、修改表述等,强化突出质量导向,重点评价学术贡献、行业贡献及社会贡献,进一步建立多元主体、多维评价的科研评价体系。

重大项目中的北京交大身影

在2024年召开的国家科学技术奖励大会上,北京交大共有5项科研成果获得国家科学技术奖。其中,北京交大机电学院教授杨广雪参与的成果“复兴号高速列车”获得了国家科学技术进步奖特等奖。

与蔡小培不同,杨广雪更多关注的是在铁轨上飞驰的机车车辆。

“我国铁路运输的发展史其实可以看作一部‘提速史’。”杨广雪说,上世纪90年代,国内铁路在第一次大提速之前,往往每小时只能行驶几十公里。1997年,我国铁路迎来了第一次大提速,此后,我国铁路又接连5次大提速,直至“复兴号”以及CR450动车组样车的亮相。

不断提升的速度对铁路机车车辆自身的结构强度提出了越来越高的要求。“当火车时速只有几十公里时,机车车辆本身的结构强度要求是相对较低的,即便出现了一些问题,也往往不会造成重大影响。然而,随着火车运行速度越来越快,机车车辆承受的振动冲击也会越来越大,一旦机车车辆结构出现问题,往往就意味着重大安全事故。”杨广雪说。

“早在第一次铁路大提速之前,我们团队的前辈老师们就已经意识到,中国铁路的运行速度将来肯定会越来越快,机车车辆结构强度的设计与评估也将越来越重要。于是,在国家以及学校的支持下,我们开始涉足并深耕这一领域。”杨广雪表示。

几十年的研究历程中,他们从主要协助主机厂对国外引进的动车组技术进行消化吸收,到可以完全独立自主地进行动车组结构强度的设计研发,再到结合国情,探寻一套适合我国轨道交通特色的评估方法,一步步打造着属于中国人的铁路传奇。

伴随着高铁提速的除了机车车辆结构强度外,还有“网速”。

2024年底,印度尼西亚雅万高铁卡拉旺站正式启用,标志着雅万高铁这一“一带一路”倡议的标志性工程实现了全线站点投入运营。也是在这一年,由北京交大电信学院教授章嘉懿所在团队参与的“高速移动复杂场景信道特征及传输理论”获得了国家自然科学奖二等奖,他本人也成为国家级青年人才计划入选者。

“我所在的团队从事铁路通信已经有30年历史。我国从国外引进的第一套用于铁路通信及应用的国际无线通信标准系统(GSM-R)就是由我们牵头做的。”章嘉懿说,如今,该标准系统在我国铁路上的应用里程已经达到了10万公里左右。

经过30年的不懈努力,该团队已经将铁路的通信中断率从原来的1%~2%降到如今的万分之二。“正是有了这样的安全通信保障,我们现在的高铁才能够安全、平稳、顺利地运行。”章嘉懿说。

2023年4月,雅万高铁项目拨通了首个GSM-R网络电话,通话语音清晰。这标志着雅万高铁项目无线通信系统调试工作取得了关键性突破,为项目后续各系统调试工作奠定了坚实基础。

目前,章嘉懿团队正在与国铁集团合作,在国内高铁系统中进行“基于5G技术的铁路新一代移动通信系统”(5G-R)的试点工作。“简单地说,5G-R就是用于铁路运输行业的5G技术。”章嘉懿说,伴随着运营速度的日益加快,高铁庞大的运行数据必须确保实时传输到指挥中心,这就对传输系统的高效与稳定提出了新要求。

“未来,我们将尽最大努力,实现5G在高铁系统中的全覆盖。”章嘉懿说。

北京交大校长余祖俊表示,学校将继续以科技发展、国家战略需求为牵引,充分发挥自身优势特色,在提升科技创新能力、推动产教融合、推动成果转化、支撑产业发展方面先行先试,以行业“真需求”带动学校“真研究”“真育人”“真转化”,为实现科技自立自强、建设科技强国持续注入北京交大力量。