一、实验室概况

高速公路施工机械陕西省重点实验室是1998年10月经陕西省批准（陕教科发[1998]29号）、依托长安大学建设的省级重点科研平台，位于西安市南二环路中段长安大学校本部。实验室围绕高端复杂工程施工装备设计理论、智慧施工与大数据智能运维、绿色智能制造与新能源技术3个研究方向，下设机械动力学实验分室（一）、机械动力学实验分室（二）、机电液一体化实验分室、机械运用实验分室、机械材料实验分室等5个实验分室，现有专兼职研究人员60余人，覆盖机械工程、材料科学、公路交通等多个学科。实验室实行主任负责制（现任主任张新荣教授），学术委员会由13名专家组成（含企业专家）。

近年来，高速公路施工机械陕西省重点实验室发挥行业优势，瞄准科技前沿，在多个方面取得了一批标志性成果，如土方机械载荷谱、疲劳试验及疲劳寿命评估关键技术与应用、大型工程机械及特种车辆用液力变矩器的轻量化高效节能技术及其产业化、复杂结构黄土边坡地质信息深部原位探测机器人、公路和铁路工程智能管控关键技术研究与应用、水泥混凝土路面板底脱空多维度无损精准识别与快速处置技术、公路隧道机电设备自动高效清洁装置研究、大掺量微波厂拌热再生拌合站关键技术、全电传动抽蓄大坝斜坡牵引车、压实全场景无人驾驶压路机技术研究、多功能高速公路拱形骨架智能建造装备设计研发、绿色新能源公路养护装备研究与应用、影响沥青路面绿色施工效果关键技术研究、大吨位装配式智能建造关键施工装备及应用、道路建养装备声振智能检测方法、基于北斗定位的管道滑坡综合监测预警技术研究、高端绿色工程装备与智能制造、面向公路养护的无人机巡检关键技术研究与应用研究为公路病害检测找到新途径。持续关注并重点支持高速公路施工机械牵引动力学与优化设计、工程机械制造物联网技术与智能制造系统工程、工程机械无人驾驶与机群协同控制、工程机械绿色设计方法、高速公路智慧施工与智能运维技术、新型工程材料特性与应用技术、交通装备损伤识别与健康监测、工程机械零部件设计与制造技术及高速公路施工机械传动与控制等多个细分方向和关键技术的研究。实验室设立开放基金，资助额度为3万元/项，吸引国内优秀青年学者来实验室进行合作研究实验室紧密联系企业，与陕西省及国内知名的工程机械企业、研究所等构成协同创新体系，是国内高速公路机械化施工技术研发的重要基地。

二、实验室的总体定位及发展目标

2.1 实验室的总体定位

陕西省高速公路施工机械重点实验室依托长安大学机械工程一级学科博士点，立足陕西，面向全国，针对国、内外高速公路施工技术的发展趋势，以国家重大战略和社会需求为导向，围绕高速公路交通建设和施工机械领域的难点和痛点问题，以研究和攻克行业共性关键技术难题为目标，基础研究和应用研究并行，持续开展基础理论与工程应用关键技术研究，取得了一大批原创性的基础理论及工程应用成果，为促进我国高速公路的发展做出了突出贡献。

经过多年的发展，我国交通装备行业发生了深刻变革，特别是随着物联网、大数据、人工智能等新兴技术的涌现，高速公路施工机械及其应用场景被赋予了新的内涵。为更好地服务国家和地方建设需求，引领我国高速公路施工机械未来发展，实验室围绕高端复杂工程施工装备设计理论、智慧施工与大数据智能运维、绿色智能制造与新能源技术等三大研究方向，积极开展道路施工机械动态牵引性能、机电液一体化控制技术、工程机械自适应控制、地面力学与行驶理论、工作装置与介质相互作用、作业质量控制、车辆动力控制关键技术、高速公路施工和维养新技术、新工艺、新装备的重大基础理论与关键技术、复杂施工场景下的机群协同控制、施工机械远程运维、道路维养智能决策、工程机械机器人化与工程机器人、基于机器视觉的病害识别与维养护决策、工业互联环境下工程装备的产业价值链协同制造、路面绿色再生技术与装备、低碳能源与工程机械车用技术、工程装备机械摩擦与电气再生制动响应、绿色施工材料、减磨与抗磨材料设计、绿色施工工艺等高速公路施工和维养新技术、新工艺、新装备的重大基础理论与关键技术研究，致力于为行业构建完善的科学研究、人才培养、学术交流和社会服务的开放平台，使实验室成为陕西省乃至全国高速公路施工机械基础研究及工程应用研究的重要基地。

2.2 实验室的发展目标

（1）构建具有国际水平、国内一流的研究基地

本实验室的研究内容和研究成果在我国公路交通行业具有鲜明的特色。经过长期的科研积淀和成果推广，形成了在国内具有领先水平的科研团队和具有完善科研实验条件的研究基地，已经具备承担本行业国内重大科研项目的能力，争取经过不长时间的建设，达到具有国际水平，能够完成较高水平国际合作项目的能力。实验室的建设将推动行业技术进步，引领行业技术发展，在施工机械牵引动力学、传动与控制、机械化施工、高速公路快速养护技术与装备、道路施工机械新型材料开发与应用等方面处于国内领先水平。

（2）建立高水平的人才培养平台

实验室依托长安大学机械工程一级学科博士点，另有机械设计制造及其自动化、机械设计及理论、机械电子工程三个二级学科和机械工程博士后科研流动站，是全国唯一可以授予工程机械专业博士学位和硕士学位的单位。在学科建设与人才培养方面具有较强的竞争力。有能力持续、自主地培养与国际水平相当的博士生和硕士生，并不断充实学术队伍，使学科发展后继有人，保持不断发展的良好势头，成为国内筑养路机械基础理论与应用研究及其高水平人才培养的重要基地。

（3）建立有国内重要影响力的工程机械技术服务中心

实验室在相关技术领域中有坚实的工程技术开发与成果转化工作基础和业绩，成功地完成了多项科研成果的产业化和校企合作。如在完成陕西省交通科技项目“高等级公路同步碎石封层成套设备与施工技术研究”基础上开发的同步碎石封层设备在浙江美通筑路机械股份有限公司产业化后，使国产沥青碎石同步封层车市场份额从2005年的0增加到2015年的90%，并进军国际市场。此外，本实验室已先后与多家行业重点企业达成产学研战略合作协议，与中交西筑共同成立“筑养路机械研究院”，和南方路面机械有限公司成立“搅拌技术研究中心”、与无锡雪桃集团成立“路面机械研究中心”、与山东方圆集团成立“筑养路机械研究中心”、与陕西中大机械集团成立“筑养路机械维护中心”，还先后与中铁二十局集团西安工程机械有限公司签署产学研战略合作协议，与“河南省城镇道路低碳建设与养护产业技术创新战略联盟”签约，与山东东岳专用汽车制造有限公司签订院企战略合作协议，同时还与三一重工、徐工、柳工等国内著名工程机械生产企业建立了良好的合作机制，进行了多项技术新成果的产业化工作。

三、研究方向和研究内容

陕西省高速公路施工机械重点实验室面向陕西省公路交通建设和施工机械领域，以研究和攻克行业共性关键技术难题为目标，遵循基础理论研究与工程创新应用相结合的原则开展研究与技术创新。2022年1月~2024年12月期间实验室围绕围绕高速公路施工机械牵引动力学、高速公路施工机械传动与控制、高速公路智慧工地与智能维养技术、工程材料特性及应用、智能施工装备与节能减排共性技术等五大研究方向，积极开展高速公路施工和维养新技术、新工艺、新装备的重大基础理论与关键技术研究，致力于为行业构建完善的科学研究、人才培养、学术交流和社会服务的开放平台。

随着我国及陕西省内交通装备行业发生了深刻变革，特别是随着物联网、大数据、人工智能等新兴技术的涌现，高速公路施工机械及其应用场景被赋予了新的内涵。为更好地服务国家和地方建设需求，引领我国高速公路施工机械未来发展，2024年通过学术委员会审议，实验室对研究方向作出调整，调整后的方向为：（1）高端复杂工程施工装备设计理论，主要开展道路施工机械动态牵引性能、机电液一体化控制技术、工程机械自适应控制、地面力学与行驶理论、工作装置与介质相互作用、作业质量控制、车辆动力控制等关键技术研究。（2）智慧施工与大数据智能运维，主要开展高速公路施工和维养新技术、新工艺、新装备的重大基础理论与关键技术、复杂施工场景下的机群协同控制、施工机械远程运维、道路维养智能决策等关键技术研究。（3）绿色智能制造与新能源技术，主要开展工程机械机器人化与工程机器人、基于机器视觉的病害识别与维养护决策、工业互联环境下工程装备的产业价值链协同制造、路面绿色再生技术与装备、低碳能源与工程机械车用技术、工程装备机械摩擦与电气再生制动响应、绿色施工材料、减磨与抗磨材料设计、绿色施工工艺等等关键技术研究。

陕西省高速公路施工机械重点实验室通过探索振动搅拌对高性能混凝土的强化作用机理，开展水泥混凝土振动搅拌技术在铁路工程中的应用研究；通过研究，研发了基于RTK定位的压路机无人驾驶系统，实现了在RTK定位环境下的压路机高精度定位、路径规划与压实过程控制，形成全套压实全场景无人驾驶压路机技术；基于公路和铁路工程智能管控关键技术研究与应用研发了公路和铁路工程智能管控成套共性技术，强化智能管控体系的“信息化、大数据、智能感知、协同传递、快速传输、精准分析”技术能力建设，建成了工程智能协同管控系统，平台将工程现场传统的人工化事后管控向数字化、智能化事中管控转型，实现了公路工程和铁路工程施工质量安全管理手段及管理模式的变革。目前已经在陕西省外环高速公路南段项目及四条城际铁路控制性工程中应用；研发了一种集开槽、平整和水泥混凝土滑模一体化的装备，极大地提高了施工质量、缩短施工周期、降低施工成本，促进了装备的智能化发展，填补了国内外护坡骨架滑模施工装备开发的空白；开展了基于微波加热的绿色环保再生沥青拌合站的关键技术研究，研发了500型微波再生拌合站和4000型微波加热沥青拌和站，项目成果总体上达到国际先进水平，其中微波加热在大型搅拌站应用相关技术达到了国际领先水平；开展了沥青混合料生产过程中沥青加热储存系列设备温度现场实测数据和沥青、管壁、空气间传热过程的理论分析，提出了符合我国间歇式沥青混合料搅拌站生产过程的沥青加热使用四阶段能耗计算模型；研究了沥青混合料间歇式搅拌生产流量与电能消耗的关系，为搅拌站制定高效节能的绿色搅拌生产工艺提供了分析手段；创新性地提出了将沥青混合料生产与施工各种能耗进行综合分析的绿色工程技术综合应用效果分析模型。项目研究成果将对我国沥青路面工程建设中节能绿色相关技术的研究提供理论支撑和技术手段，促进绿色交通建设；开展了适应高寒路基的半柔性路面材料施工过程与装备研究；针对当前热拌沥青混合料摊铺质量管理以事后抽样检验为主造成的相关部门难以及时监管现场摊铺状况并进行质量控制问题，围绕摊铺高程与平整度、摊铺路面离析状态、摊铺速度与稳定性等关键监控指标，开展了热拌沥青混合料摊铺智能监控系统研究与应用；研发了公路隧道机电设备自动高效清洁装置，在陕西柞水隧道、玉华宫隧道进行工程验证，对监控摄像头进行实际养护清洗，研究成果建立了隧道机电设备的机械化清洗成套技术，有效解决了隧道内机电设备清洗困难的问题。

陕西省高速公路施工机械重点实验室在施工机械无人驾驶关键技术、智慧施工与智能维养、高速公路工程绿色施工、工程机械数字化设计方法与智能制造、智能化工程装备的自动控制技术、高速公路施工过程及装备全寿命智能监控与健康监测等研究领域开展了基础理论，并实现了新技术及关键共性技术问题突破，并服务于工程中，形成了可推广、可复制的工程应用范例。

高速公路施工和维养新技术、新工艺、新装备的重大基础理论与关键技术研究均积极对接省内企业，调研、发现并解决企业设计、研发、制造等环节所涉及的技术难点和痛点，聚焦当前陕西省高速公路施工及铁路施工技术的发展趋势，服务于陕西省重大工程项目，并取得一系列原创性、高经济效益的成果。与陕西省32条产业链链内企业展开密切合作，例如：中交西安筑路机械有限公司、陕西轨道交通集团、陕西交通控股集团有限公司、陕西法士特齿轮有限责任公司、西安中交土木科技有限公司、西安航天泵业有限公司、陕西汉德车桥有限公司、西安航天精密机电研究所、西安卓士博工程液压有限责任公司、西安翔迅科技责任有限公司、陕西直道致远工程科技有限公司等企业开展了合作。

以国家重大战略和社会需求为导向，坚持科研服务于经济社会发展的价值导向，做好省内企业技术突破的同时，与省外的众多大型工程机械设计及制造企业开展了积极的合作，例如：徐工集团工程机械股份有限公司、广西柳工机械股份有限公司、三一重工股份有限公司、山河智能装备股份有限公司、山推工程机械股份有限公司、中铁装备工程集团有限公司、河南卫华重型机械股份有限公司等，共同承担了一批设备研发、质量控制和试验研究等科研任务，为企业创造了良好的经济效益，提升了行业科技创新的水平。

四、地位和作用

本重点实验室的研究对象不是通用工程机械，而是高速公路施工机械和养护工程机械。在我国20世纪80年代末开始的公路大建设中，实验室依托平台学术带头人提出了许多重大而急需解决的施工与养护机械的理论与技术问题。实验室抓住了这一千载难逢的机遇，积极投身公路建设的主战场，并迅速发展成为国内本行业最大的科学研究、技术开发、高层次人才培养和技术服务的综合性科研基地之一。形成了设备先进、设施基本配套、研究方向明确、特色鲜明、研究队伍年富力强的良好发展势头，在本行业具有着鲜明的特色和优势，具有跟踪国际前沿研究领域的实力，在筑路与养护机械最活跃、最重要的几个研究方向上，取得了一大批具有国内先进，部分接近国际先进水平的科技成果和学术成就。

在陕西省科技进步、社会经济发展中的独特作用：

高速公路施工机械陕西省重点实验室是立足陕西面向全国的开放性实验室，在公路交通行业具有较强的竞争实力，为本行业的发展和加强陕西对外合作交流提供了有力的支持，并成为公路交通行业培养博士和开展博士后研究的重要基地。按照陕西省中长期科学和技术发展规划纲要的实施内容，实施“13115”科技创新工程，本实验室属于装备制造领域的汽车和工程机械重大科技专项，紧紧围绕陕西省的工程机械行业，积极投入到了许多重大的科研和工程建设项目中，在陕西省的国民经济发展中作出了重要贡献。

本实验室还与陕西省的行业重点企业进行了全面合作，共同承担了产品开发、质量控制和实验研究等科研工作，在陕西省高速公路建设及工程机械生产领域起到了不可或缺的作用，下一步本实验室将进一步加强与陕西省科技厅、交通厅及相关企业联系，充分发挥本实验室的行业优势，争取为陕西科技进步和社会经济发展做出更大贡献。