廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司自2021年成立院士專家工作站以來，組建了一支包括董勤喜院士在內(nèi)的高水平科研團(tuán)隊(duì)，依托強(qiáng)大的院士專家團(tuán)隊(duì)，聚集核心科技人才的科研智慧，圍繞粵港澳大灣區(qū)軌道交通發(fā)展重大技術(shù)問題及行業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。

提升基礎(chǔ)設(shè)施韌性有現(xiàn)實(shí)需求

董勤喜，1962年11月生，山東蘭陵人，高性能并行計(jì)算專家，土木工程學(xué)家，日本工程院外籍院士，日本土木學(xué)會(huì)會(huì)士，海南大學(xué)二級教授，博士生導(dǎo)師。長期致力于超級計(jì)算環(huán)境下的超算算法及結(jié)構(gòu)大數(shù)據(jù)存貯研究。

董勤喜院士主要從事CAE工業(yè)軟件及超級計(jì)算環(huán)境下的超算算法及結(jié)構(gòu)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)研究，精通歐美科學(xué)計(jì)算工業(yè)軟件的關(guān)鍵核心算法及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，是目前國內(nèi)外能夠解讀和修改工業(yè)軟件源代碼的少數(shù)專家。擁有完全可控的超算支撐軟件平臺(tái)，研發(fā)的E級超算軟件，成為日本防災(zāi)減災(zāi)工程和復(fù)合材料仿真領(lǐng)域不可替代的支撐軟件之一。實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)某半導(dǎo)體器件50億自由度規(guī)模的熱分析，三維復(fù)雜介質(zhì)20億自由度以上的地震波傳播，地震響應(yīng)分析的并行計(jì)算。獲得日本獎(jiǎng)勵(lì)表彰五項(xiàng)。領(lǐng)導(dǎo)及參與近20項(xiàng)日本文部科學(xué)省、國土交通省、國家研究機(jī)構(gòu)等全國重大科技攻關(guān)項(xiàng)目和多個(gè)大型企業(yè)的重大橫向課題研發(fā)項(xiàng)目。

廣州市域軌道交通快線的發(fā)展大致劃分為三個(gè)階段。

第一階段是創(chuàng)業(yè)的探索發(fā)展階段，開行了全國第一條市域快線地鐵三號(hào)線，但線路缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入第二階段為市域一體化階段，以時(shí)速120公里的線路為主，力求達(dá)到1小時(shí)時(shí)空目標(biāo)，并開行“大站快車+快慢車”的發(fā)車模式。目前所處的第三階段為灣區(qū)一體化階段，以實(shí)現(xiàn)“3060”時(shí)空目標(biāo)為目的，即實(shí)現(xiàn)中心城區(qū)至南沙副中心、外圍城區(qū)中心30分鐘直達(dá)，廣州與灣區(qū)各城市中心60分鐘直達(dá)，到佛山、東莞中心30分鐘可達(dá)。因此線路時(shí)速也提升至160公里，以地鐵18號(hào)線22號(hào)線為典型代表。

進(jìn)入新時(shí)期，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維等，在數(shù)字化、智能化的條件下，如何進(jìn)一步提升重大基礎(chǔ)設(shè)施的韌性，筑牢安全屏障，謀求更高質(zhì)量的發(fā)展，都成為現(xiàn)實(shí)需求。

超級計(jì)算

賦能城市基礎(chǔ)設(shè)施韌性建設(shè)

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司黨委書記、董事長農(nóng)興中表示:“交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投入非常大，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展，那么包括交通基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的城市基礎(chǔ)設(shè)施，在遭遇極端天氣或自然災(zāi)害時(shí)要擁有一定的抵御應(yīng)對能力，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)運(yùn)營。”

近年來，國內(nèi)各地基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全面加強(qiáng)，交通、能源、水利等基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展取得了歷史性成就，有力保障了我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。面對新型基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展新要求，“韌性建設(shè)”應(yīng)運(yùn)而生，成為21世紀(jì)城市化進(jìn)程的關(guān)鍵詞，共創(chuàng)更包容、更智慧、更宜居、更有韌性的未來城市正成為行業(yè)共識(shí)。

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司組建的院士專家工作站，聚焦城市基礎(chǔ)設(shè)施韌性，瞄準(zhǔn)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施未來發(fā)展方向，結(jié)合城市高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的需求，針對智能化建設(shè)、交通一體化、超級計(jì)算、數(shù)字化協(xié)同建造、智能感知與智能設(shè)計(jì)以及機(jī)器人檢測等先進(jìn)技術(shù)，展開深度交流。

在2023工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)“數(shù)字助力碳達(dá)峰碳中和高端論壇”上，董勤喜院士發(fā)表了《超級計(jì)算賦能二氧化碳地質(zhì)封存多場耦合軟件研發(fā)》的主旨演講。董勤喜指出:“CO2多場耦合的超算解析軟件研發(fā)對支撐CCUS/CCS項(xiàng)目建設(shè)具有關(guān)鍵指導(dǎo)作用，對評價(jià)CO2地質(zhì)封存容量和安全穩(wěn)定性至關(guān)重要，更是未來我國實(shí)現(xiàn)‘雙碳’戰(zhàn)略目標(biāo)的重要技術(shù)儲(chǔ)備。”超級計(jì)算是解決國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、科學(xué)進(jìn)步、國家安全和國防建設(shè)等領(lǐng)域一系列重大挑戰(zhàn)性問題的重要手段。目前主要應(yīng)用于“高、精、尖”的前沿科學(xué)和工程研究。而國外商業(yè)軟件的數(shù)據(jù)讀取 (單一串行)未能考慮現(xiàn)在及未來超大規(guī)模計(jì)算需求。商業(yè)軟件前處理部分，成為超級計(jì)算的嚴(yán)重瓶頸。國家戰(zhàn)略性，高水準(zhǔn)的工業(yè)工程數(shù)值模擬需要自主研發(fā)的超級計(jì)算軟件，實(shí)行大規(guī)模的高速計(jì)算。

軌道交通

建設(shè)支撐大灣區(qū)城市群發(fā)展

軌道交通是交通體系的排頭兵，對城市發(fā)展具有先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性、保障性的作用。

2021年印發(fā)的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》是我國未來綜合交通發(fā)展的總規(guī)劃，體現(xiàn)了“統(tǒng)、合、聯(lián)”的新理念和新思路，其關(guān)鍵核心是推動(dòng)區(qū)域性（城市群）綜合交通體系的建設(shè)和管理。而廣州，應(yīng)該是多種交通模式融合的典型示范城市。

目前，我國都市群軌道交通發(fā)展的現(xiàn)狀是：特大、大城市以地鐵為主的大運(yùn)能交通骨干線網(wǎng)基本形成，但多制式、多模式、一體化的軌道交通發(fā)展不均衡，地鐵占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)中國城市軌道交通2022年度統(tǒng)計(jì)報(bào)告，截至 2022 年底，中國大陸地區(qū)（以下文中涉及全國數(shù)據(jù)均指中國大陸地區(qū)，不含港澳臺(tái)）共有55個(gè)城市開通城市軌道交通（以下簡稱城軌交通）運(yùn)營線路308條，運(yùn)營線路總長度10287.45公里。其中，地鐵運(yùn)營線路8008.17公里，占比77.84%；其他制式城交通運(yùn)營線路2279.28公里，占比22.16%。當(dāng)年新增運(yùn)營線路長度1080.63公里。

對于一個(gè)城市來說，交通網(wǎng)絡(luò)化是一個(gè)整體，從高速城際、市域市郊，到城市軌道交通，應(yīng)是一個(gè)完整網(wǎng)絡(luò)體系，滿足百姓的出行要求。所以根據(jù)城市的需求、城市的發(fā)展，特別是城市人口的布局、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，按照運(yùn)力形成協(xié)同發(fā)展，提升綜合運(yùn)輸效能，是城市交通規(guī)劃的前提。

軌道-隧道-土體-建筑物三維模型

在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的過程中，將城市軌道交通、高鐵、普鐵、城際、航空與其他陸路交通互聯(lián)互認(rèn)，可極大方便乘客，激活融合發(fā)展的新生態(tài)，通過大灣區(qū)軌道交通網(wǎng)形成“站、產(chǎn)、城”融合。

近5年，粵港澳大灣區(qū)城市軌道交通新增1000公里的里程。如今的大灣區(qū)軌道交通仍處于快速發(fā)展中，僅廣佛深莞四個(gè)城市，在建和擬建的地鐵里程就已接近1000公里。

工作站一直致力于研究：基于數(shù)字孿生、全面感知、大數(shù)據(jù)人工智能深度學(xué)習(xí)等地鐵智能運(yùn)維平臺(tái)及安全管理體系，正在實(shí)現(xiàn)城市軌道交通運(yùn)維從靜態(tài)向動(dòng)態(tài)，從人工向智能，特別是面向乘客的智慧系統(tǒng)要讓乘車人更加便捷，但要按需設(shè)置，不要為了智能而智能。同時(shí)，基于大數(shù)據(jù)的軌道交通“全域多規(guī)合一”新型模式規(guī)劃，將軌道交通建設(shè)與城市空間、土地資源、居民需求、生態(tài)環(huán)境整體協(xié)同。

目前，廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司已牽頭完成“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“先進(jìn)軌道交通”專項(xiàng)項(xiàng)下課題，成功獲批“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重大自然災(zāi)害防控與公共安全”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目，在“巖溶地區(qū)軌道交通建設(shè)”“隧道近距穿越軌道交通”“軌道交通上蓋建筑減振降噪”“軌道交通綠色建造技術(shù)”等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破且成效顯著。