同济大学凌建明教授团队：从“机场智能跑道”概念到落地，引领机场跑道的数字化、智能化发展

凌建明 同济大学特聘教授，交通学院院长，航空运输与低空经济研究院院长，道路与交通工程教育部重点实验室主任，中国民用航空局飞行区设施耐久与运行安全重点实验室主任。长期从事机场工程领域的人才培养与科学研究工作，创建了机场跑道系统动力学理论与动力设计方法，攻克跑道全疆域建造和高安全保障关键技术，推动了机场跑道分析设计从静力近似到动力精准、建造升级从结构强度控制到结构-功能协同耐久、运维保障从经验人工到数字智能的技术跨越。主编国家和行业标准10部，成果获国家科技进步二等奖4项、国家级教学成果二等奖2项，牵头获得军队和省部级科学技术特等奖/一等奖7项。兼任国务院学位委员会学科评议组成员，教育部高等学校教学指导委员会委员、分指委副主任委员，中国交通教育研究会低空经济与技术教育分会理事长，中国工程院院刊ESCE执行主编等。

机场跑道是国家战略性基础设施、军 /民用航空运输的生命线。作为飞机起降的核心载体，机场跑道的性能状态直接关乎航空安全与运行效率。据国际民用航空组织统计，全球超36%的航空安全事件为跑道性能劣化所致，每年因跑道出现病害或功能不佳而延误、取消的航班不计其数。因此，及时掌握、准确预判并快速恢复跑道的性能状态对机场安全、高效运行至关重要。然而，传统的机场跑道运维管理模式以人工巡检、抽样检测、事后评价、经验决策、常规处置为主，人工依赖度高、数据覆盖率低、评测时效性差、对航班干扰强，面对高原、高寒、海域等严酷环境的适应性差，难以满足我国航空运输量持续增长、机场不断向战略纵深推进的发展需要。

机场智能跑道系统

智能跑道系统架构

近年来，人工智能、大数据、物联网等新兴技术的快速演进，为机场跑道运维管理模式的颠覆性变革创造了条件，推动了“机场智能跑道”的诞生和发展。机场智能跑道是以新一代先进传感技术、物联网和人工智能等为基础，集成现场感知、数据传输、存储分析、网络交互、能源供应等五大系统，以跑道性状感知数据与飞机-跑道系统动力学等理论融合驱动，实现跑道性状全寿命周期自主感知、实时解析、超前预警、智能决策和快速维护的新一代跑道系统。

智能跑道系统的数据流图

智能跑道功能模块

同济大学凌建明教授及团队成员对机场智能跑道的研究始于2012 年，在国家863 计划的支持下，依托上海浦东国际机场四跑道，研发了跑道性状综合感知系统，实现了跑道道面应力、应变、温度、沉降等性状感知以及飞机荷载、轮迹感知的技术突破，并利用原位感知数据检验和改进了跑道道面分析模型。随后，在多项国家自然科学基金重点项目、面上项目和国家重点研发计划项目的支持下，深入推进机场智能跑道理论、方法、技术、平台的研发工作，提出了机场智能跑道的技术内涵与体系架构；开发了跑道性状的分布式、光驱动系列适配传感器及在线感知技术；建立了数据驱动-动力模型融合的跑道性状解析方法；构建了跑道全寿命周期运维保障平台；依托成都天府国际机场，建成了全球首条机场智能跑道。目前，机场智能跑道的理论、技术和系统已经在国内外十余座机场推广应用，包括上海浦东、成都天府、西安咸阳等高负荷机场，北京首都、上海虹桥等改扩建机场，西藏阿里普兰、日喀则定日等高高原机场，以及漠河古莲、哈尔滨太平等极寒/严寒地区机场等。这一科技创新标志着我国机场跑道运维管理已从“被动响应”迈入“主动预防”的新阶段，引领了全球机场跑道的数字化、智能化发展。

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机场智能跑道

凌建明 著

北京 : 科学出版社, 2025. 5

ISBN978-7-03-082417-2

《机场智能跑道》兼顾理论创新与技术实践，系统阐述了机场智能跑道从概念到落地的全链条知识体系。全书以“感知—解析—预警—决策”为主线，深度剖析智能跑道的核心架构与关键技术：在理论层面，介绍智能跑道系统动力学理论、数据驱动-动力模型融合解析、流固耦合分析、运行风险评价、全寿命周期管理及智能跑道设计等相关理论和方法；在技术层面，详述跑道各类性状的多元自主感知、数据融合解析、在线动态评价、风险实时预警、态势精准预测、运维智能决策等核心技术；在应用层面，结合数字孪生平台、与巡检机器人协同等前沿场景，展现智能跑道的安全保障功能和高效率、高效能。书中精选了智能跑道在高负荷机场、高高原机场、改扩建机场和极寒/严寒地区机场等应用实践的典型案例，为复杂条件下跑道运维管理提供了可复用的解决方案。

智能跑道系统平台显示端的三维可视化

本书汇聚了作者及所指导团队十余年的科研成果与工程经验，旨在通过机场智能跑道技术的应用与迭代，推动机场基础设施向更安全、更高效、更可持续的方向演进，为航空运输的高质量发展注入新动能。谨以本书献给所有致力于航空运输与机场工程技术创新的探索者，并对国家科技计划和中国民用航空局的支持、各合作单位的协作以及一线工程团队的贡献致以崇高的敬意。

技术的迭代升级和持续创新已经成为智能跑道未来发展的主旋律。未来，智能跑道技术不仅从最初单一的设施管养逐步演进为涵盖设施性能与运行安全的全面系统，而且将实现从国内主导向国际化发展的跨越。伴随着技术的不断成熟，智能跑道将经历从研发到实践，再到标准制定的全过程，逐渐形成一个具有全球影响力的技术体系，推动全球机场管理的数字化和智能化转型，为未来机场的安全、高效运行提供坚实的技术支撑，为国际民航技术发展贡献中国智慧。

未来已来，唯智驭行。

本文摘编自《机场智能跑道》（凌建明著. 北京 : 科学出版社, 2025. 5）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN978-7-03-082417-2

责任编辑：周 炜 纪四稳

本书系统阐述了机场智能跑道的基础理论、关键技术和应用实践。全书共12 章，内容涵盖了机场智能跑道的内涵与架构、基本理论与设计方法，跑道性状的多元自主感知、数据融合解析、在线动态评价、风险实时预警、态势精准预测、运维智能决策等核心技术，智能跑道全寿命周期保障系统平台，智能跑道与巡检机器人的技术融合，以及智能跑道在高负荷机场、高高原机场、改扩建机场和极寒/严寒地区机场等应用实践的典型案例，展现了智能跑道在提升机场安全水平、管理效率和运行效能等方面的成效。

机场跑道系统动力学

凌建明 著

北京 : 科学出版社, 2023. 3

ISBN 978-7-03-072904-0

本书适用于机场工程及航空运输领域的科研人员、技术人员、管理人员及高校师生。

（本文编辑：刘四旦）

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