无人工作业“智”造高速路

“北斗+5G室分”室内定位技术已应用于雄安金湖隧道 金属3D打印机可生产20米级的超大型复合构件 无人压路机作业中

在河北荣乌高速新线施工现场，无人压路机群按照预设参数自动规划碾压路径，完成路基路面压实作业。施工人员通过手机扫描二维码，即可实时查看每台压路机的位置、碾压遍数及压实质量数据。与传统人工施工相比，该技术使轨迹覆盖率达100%，均匀性提升50%。

该项目的技术突破，源自京津冀三地基础研究领域的协同创新机制——京津冀自然科学基金合作专项实现技术突破。“十四五”时期三地专项投入经费1.08亿元，资助合作项目180项，促进540余个科研团队紧密合作。清华大学王睿教授联合天津大学周海祚教授、河北工业大学王雪菲教授，依托该专项研发了一套融合物联网传感、卫星定位、无线通讯、人工智能算法和先进检测技术的高速公路全生命周期智能建造技术方案。该成果已在京津冀地区20余条道路的智能建造与养护工程中应用，包括京津塘高速、塘承高速、荣乌高速、津沧高速等，形成贯穿三地的路网大数据管控平台。

智造赋能

数智化无人施工节约数千万元

传统高速公路建设面临三大痛点。施工期管控不智能，大量依赖人工操作机械，作业环境艰苦，容易出现漏压、欠压等失误。到了验收期，传统检测方式的局限同样突出：钻芯取样具有破坏性，施工方往往不愿配合，而且只能反映零星点位的指标，代表性不足。在高速服役期，则缺乏对道路长期性能演化及潜在风险的高效动态评估手段。

针对上述痛点，三地团队研发了覆盖建设期、验收期、服役期的全生命周期智能建造技术体系。在建设期，团队建立了高速公路施工质量智能感知系统，在压路机械上部署振动、温度传感器及摄像头，利用生成式人工智能算法评价碾压质量。王睿解释说：“这台无人压路机需要有自己的‘大脑’，无人驾驶机械可自主规划碾压路径，实时调整施工参数，无需人工干预。”在荣乌高速新线的建设中，全线使用智能化筑路技术，建设期节省成本上千万元。前期通过模型算法评价的压实度为93.8%，事后检测人员用灌砂法实测压实度为94%，两者误差极小。

在验收期，团队研发了检测车辆。检测车能通过震动信号及实时图像等多模态数据完成施工质量检测，“开着检测车沿建好的公路走一圈，哪里密实度没有达标一目了然”。在服役期，团队融合卫星监测数据与检测车图像识别数据，建立了物理—数据双驱动的智能识别与评价模型，能够及时发现道路隐患。

智能化道路施工最大的优势就是稳定性与均匀性。研究团队在实验场曾进行对比测试，把两组数据轨迹拿给专家看，不告诉对方哪组是人工施工、哪组是无人施工，“大家一眼就能分辨出来”。人工驾驶的压路机轨迹弯弯曲曲，速度时快时慢；而无人压路机的轨迹平稳，覆盖性高，压实度数据也更均匀。在智能化施工现场，监理人员可以通过手机扫描二维码，实时查看施工车辆的位置和碾压遍数。

在京津塘高速公路大王古出入口附近的示范路段，团队实施了从路基水稳层到面层的全过程智能化施工改造。王睿笑着说：“希望未来大家开车路过时，能感受到有一段特别平顺的路面，那就是我们的研究成果。”

聚力联动

三地协同实现科研资源互补

团队在研发过程中面临的最大挑战是软硬件适配和跨学科融合。王睿坦言，“我们三个人本来都不是做人工智能出身的，遇到算法与系统的问题需要向别人请教，自己去学习和探索。”软件方面人工智能技术迭代非常快，“最开始用的是传统神经网络，项目进行过程中生成式AI兴起，我们又跟着学习新的技术。”正是这种持续跨学科的学习和探索，才保证了系统始终能够保持技术先进性。

王雪菲介绍，河北工业大学提供了大约2000平方米的实验场地，“我们在实验场地从硬件到软件一点点进行数智化探索与无人化开发。”周海祚团队则提供了长期监测装备的支持。三地资源互补，降低了单个团队的投入成本。

地缘优势和三地协作还拓展了项目的应用场景。王睿说：“如果只在北京搞研究，高速公路建设需求比较有限，而京津冀三地的建设需求大得多，让我们的项目有更多实际落地的机会。”

目前，项目成果已在京津冀地区20余项示范工程中应用，包括北京延崇高速、密关高速，河北荣乌高速新线，以及京津塘高速、塘承高速、津沧高速等，形成了贯穿三地的路网大数据管控平台。在荣乌高速新线，由于施工质量提升，运营期可节省运维成本超过千万元。

未来，团队将推动技术向更广阔的场景延伸。在高寒高海拔环境恶劣地区的大型工程中，传统人工施工面临缺氧、严寒等严峻挑战，智能建造恰好能够克服这些困难。这套全生命周期的智能建造技术方案，有望在全国更多高速公路新建及养护工程中落地，为交通基础设施的智能化升级提供可复制的技术路径和管理经验。

政策护航

京津冀政策支持基础科研和人才培养

北京（京津冀）国际科技创新中心以北京“三城一区”为主平台，以中关村为主阵地，以京津、京雄新质生产力走廊为骨干，以天津滨海新区、河北雄安新区、石家庄为重要支点，构筑高效协同创新网络。

京津冀三地的基础研究协同创新，离不开国家层面和京津冀三地科技主管部门的系统性政策支持。围绕建设北京（京津冀）国际科技创新中心的战略任务，相关国家部委及中央单位协同推出40项支持政策。三地科技主管部门则设立京津冀自然科学基金合作专项，实行“五统一”：统一组织、统一申请、统一评审、统一立项、统一管理。三地团队形成“五联合三共享”：联合开展科学研究、人才培养、项目申报、论文发表、平台建设，共享科研数据、仪器、成果。

“十四五”时期，三地专项累计投入经费1.08亿元，是“十三五”时期投入经费（0.36亿元）的3倍，围绕京津冀“六链五群”产业布局及合成生物制造等重点领域布局指南，资助180个项目，促进三地540个科研团队形成紧密合作。验收项目中累计有23个项目实现不同形式转化应用，有效推动科研成果从实验室走向生产一线，赋能京津冀三地经济实现高质量发展。

在人才培养方面，专项也发挥了显著作用。三地共培养博士研究生1383名，51名团队成员在项目执行期内获得国家级或省部级人才称号，形成了“项目育人才、人才促创新”的良性循环。

·其他案例·

北邮北斗技术点亮雄安地下城

在雄安新区容东片区，200余万平方米的地下空间里，车主打开“雄安行”App，即可实现车位一键检索、充电桩精准定位、室内外路径无缝切换等功能。这背后，是北京邮电大学路兆铭团队研发的“北斗+5G室分”定位导航技术。这项诞生于北京高校的硬核科技，正在为雄安的地下空间装上一颗精准的“导航大脑”。

北斗卫星距离地面约两三万公里，信号到达地面时强度不足以直接穿透到地下。如何让天上的北斗信号“钻”进地下，并准确计算出用户的位置？团队给出了巧妙的解决方案。他们研发了一款名为“北斗室分定位单元”的小型盒子，负责接收和处理卫星信号，再合路到现有的4G/5G通信设施中进行分发，无需单独布设天线系统。这一方案不仅破解了室内外结算原理差异和多径干扰等行业难题，更实现了米级高精度、连续稳定的定位服务。

相比国内外其他技术手段，这项技术的优势在于复用和规模化。团队充分复用运营商现有的5G室分网络与通信基础设施，无需大规模新建基站，部署快、成本低，且兼容现有终端。更重要的是，定位设施与通信设施共用一套物理体系，依托成熟的通信网络运维，避免了传统定位设施建成后因无人管护而失效的问题。北京邮电大学教授路兆铭表示：“别的技术可能要每个项目单独做测试验证，难以大规模标准化部署，而我们的方案在一开始就是成体系地部署测试。”

项目落地雄安并非偶然。雄安新区建设包括“地上、地下、云上”三座城，地下空间体量巨大，对精准定位有着刚性需求。雄安不仅提供了实际的应用场景，还给予了项目支持和政策便利。北邮与当地政府共同设立了新型研发机构，拥有固定办公点并可就地招聘人员，共同推动技术演进。目前，该技术已在雄安容东尚德等多个社区、金湖隧道实现车辆稳定定位导航，并同步接入“雄安行”APP，切实提升了新区居民出行体验。

依托“雄安模式”，这一北京原创技术正向全国多场景复制推广。目前，该技术正在交通隧道、大型水电枢纽、矿山井下、大型城市综合体等多个典型场景，有序推进部署应用工作，可实现应急调度、车辆导航、安全预警等功能。为打通成果转化“最后一公里”，团队已建成室内外一体化定位模组中试产线，实现核心器件的自主化、批量化供给。

在京津冀协同发展的版图中，北京提供核心技术支撑，河北雄安提供应用场景和政策支持。这套“北邮研发、雄安转化、北京输出、全国推广”的路径，不仅服务北斗全球系统规模化应用，保障时空信息基础设施自主可控，更为全国地下空间、交通枢纽、隧道矿井的“定位难、导航难、监管难”提供可复制的“北京方案”和“雄安模式”。

北理工“超级3D打印机”落地天津

在天津滨海中关村科技园，一台超大型金属3D打印机正投入试生产。这台由北京理工大学机械与车辆学院跨尺度增材制造团队自主研发的金属3D打印机，采用双龙门设计，可生产20米级复杂金属点阵结构夹芯部件。从北京实验室走出的这项前沿技术，正在天津的厂房里转化为推动海洋装备变革的现实力量。

传统海洋装备制造面临两大瓶颈：船舶对减重、防爆、减振降噪等复合功能需求迫切，而海上浮式平台采用全钢结构成本过高，是陆上风电开发成本的10倍以上。

团队负责人、北京理工大学教授刘长猛带领团队突破了悬空结构无支撑3D打印技术，自主研制了多弧并行3D打印系列装备。“对于船舶部件未来设计的复杂工况要求，3D打印基本上是唯一解决途径。”该工艺无需传统模具，可根据船舶性能及部件工况进行自由设计，复杂的内部结构也能一次成型，“用新的结构材料能使船体结构件减重30%，这对船舶行业是颠覆性的，同时部件加工周期也能降低30%以上。”刘长猛在接受采访时说。

这项技术已经走出实验室，在船舶上落地应用。合作单位广船国际的船舶上舰壁板和甲板等部件已采用该技术，目前已有数千万元的意向订单。刘长猛介绍，中国船用板材市场规模约2000亿至3000亿元，一旦3D打印技术规模化应用，未来在整个船舶领域有望达到数十亿元量级的应用规模。

更值得一提的是，针对海洋平台建设，团队还专门开发了一款低成本新型海洋基建材料。钢板点阵混凝土以增材制造金属点阵为骨架，填充低成本混凝土。相对于全钢结构海洋浮式平台，该方案用钢量显著降低，成本可降低50%以上，且具备良好的经济性、稳定性和长寿命。

目前，应用新型复合材料的50米级浮式平台正计划下水测试，未来还将在渤海建设千米级的海洋浮式平台，综合利用风能、太阳能、波浪能、氢能等多种可再生能源。

项目的落地充分体现了京津冀产业协同效应。据刘长猛介绍，北京定位为研发中心，天津负责生产与落地应用，河北则作为钢材、混凝土等主要原材料的供应基地。在此布局下，4月17日，巨型智造（北京）科技发展有限公司落户海淀北理工孵化器；5月8日，巨型智造（天津）科技有限公司也正式成立。

从北京的实验室到天津的生产线，从北理工的研发到渤海海域的未来试验，这项“超级3D打印机”技术正在京津冀协同创新的沃土上，生长出海洋装备变革的无限可能。

本版文/本报记者李晓萌

统筹/李泽伟供图/受访者