同濟大學凌建明教授團隊：從“機場智能跑道”概念到落地，引領機場跑道的數字化、智能化發展

凌建明 同濟大學特聘教授，交通學院院長，航空運輸與低空經濟研究院院長，道路與交通工程教育部重點實驗室主任，中國民用航空局飛行區設施耐久與運行安全重點實驗室主任。長期從事機場工程領域的人才培養與科學研究工作，創建了機場跑道系統動力學理論與動力設計方法，攻克跑道全疆域建造和高安全保障關鍵技術，推動了機場跑道分析設計從靜力近似到動力精準、建造升級從結構強度控制到結構-功能協同耐久、運維保障從經驗人工到數字智能的技術跨越。主編國家和行業標準10部，成果獲國家科技進步二等獎4項、國家級教學成果二等獎2項，牽頭獲得軍隊和省部級科學技術特等獎/一等獎7項。兼任國務院學位委員會學科評議組成員，教育部高等學校教學指導委員會委員、分指委副主任委員，中國交通教育研究會低空經濟與技術教育分會理事長，中國工程院院刊ESCE執行主編等。

機場跑道是國家戰略性基礎設施、軍 /民用航空運輸的生命線。作為飛機起降的核心載體，機場跑道的性能狀態直接關乎航空安全與運行效率。據國際民用航空組織統計，全球超36%的航空安全事件為跑道性能劣化所致，每年因跑道出現病害或功能不佳而延誤、取消的航班不計其數。因此，及時掌握、準確預判并快速恢復跑道的性能狀態對機場安全、高效運行至關重要。然而，傳統的機場跑道運維管理模式以人工巡檢、抽樣檢測、事后評價、經驗決策、常規處置為主，人工依賴度高、數據覆蓋率低、評測時效性差、對航班干擾強，面對高原、高寒、海域等嚴酷環境的適應性差，難以滿足我國航空運輸量持續增長、機場不斷向戰略縱深推進的發展需要。

機場智能跑道系統

智能跑道系統架構

近年來，人工智能、大數據、物聯網等新興技術的快速演進，為機場跑道運維管理模式的顛覆性變革創造了條件，推動了“機場智能跑道”的誕生和發展。機場智能跑道是以新一代先進傳感技術、物聯網和人工智能等為基礎，集成現場感知、數據傳輸、存儲分析、網絡交互、能源供應等五大系統，以跑道性狀感知數據與飛機-跑道系統動力學等理論融合驅動，實現跑道性狀全壽命周期自主感知、實時解析、超前預警、智能決策和快速維護的新一代跑道系統。

智能跑道系統的數據流圖

智能跑道功能模塊

同濟大學凌建明教授及團隊成員對機場智能跑道的研究始于2012 年，在國家863 計劃的支持下，依托上海浦東國際機場四跑道，研發了跑道性狀綜合感知系統，實現了跑道道面應力、應變、溫度、沉降等性狀感知以及飛機荷載、輪跡感知的技術突破，并利用原位感知數據檢驗和改進了跑道道面分析模型。隨后，在多項國家自然科學基金重點項目、面上項目和國家重點研發計劃項目的支持下，深入推進機場智能跑道理論、方法、技術、平臺的研發工作，提出了機場智能跑道的技術內涵與體系架構；開發了跑道性狀的分布式、光驅動系列適配傳感器及在線感知技術；建立了數據驅動-動力模型融合的跑道性狀解析方法；構建了跑道全壽命周期運維保障平臺；依托成都天府國際機場，建成了全球首條機場智能跑道。目前，機場智能跑道的理論、技術和系統已經在國內外十余座機場推廣應用，包括上海浦東、成都天府、西安咸陽等高負荷機場，北京首都、上海虹橋等改擴建機場，西藏阿里普蘭、日喀則定日等高高原機場，以及漠河古蓮、哈爾濱太平等極寒/嚴寒地區機場等。這一科技創新標志著我國機場跑道運維管理已從“被動響應”邁入“主動預防”的新階段，引領了全球機場跑道的數字化、智能化發展。

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機場智能跑道

凌建明 著

北京 : 科學出版社, 2025. 5

ISBN978-7-03-082417-2

《機場智能跑道》兼顧理論創新與技術實踐，系統闡述了機場智能跑道從概念到落地的全鏈條知識體系。全書以“感知—解析—預警—決策”為主線，深度剖析智能跑道的核心架構與關鍵技術：在理論層面，介紹智能跑道系統動力學理論、數據驅動-動力模型融合解析、流固耦合分析、運行風險評價、全壽命周期管理及智能跑道設計等相關理論和方法；在技術層面，詳述跑道各類性狀的多元自主感知、數據融合解析、在線動態評價、風險實時預警、態勢精準預測、運維智能決策等核心技術；在應用層面，結合數字孿生平臺、與巡檢機器人協同等前沿場景，展現智能跑道的安全保障功能和高效率、高效能。書中精選了智能跑道在高負荷機場、高高原機場、改擴建機場和極寒/嚴寒地區機場等應用實踐的典型案例，為復雜條件下跑道運維管理提供了可復用的解決方案。

智能跑道系統平臺顯示端的三維可視化

本書匯聚了作者及所指導團隊十余年的科研成果與工程經驗，旨在通過機場智能跑道技術的應用與迭代，推動機場基礎設施向更安全、更高效、更可持續的方向演進，為航空運輸的高質量發展注入新動能。謹以本書獻給所有致力于航空運輸與機場工程技術創新的探索者，并對國家科技計劃和中國民用航空局的支持、各合作單位的協作以及一線工程團隊的貢獻致以崇高的敬意。

技術的迭代升級和持續創新已經成為智能跑道未來發展的主旋律。未來，智能跑道技術不僅從最初單一的設施管養逐步演進為涵蓋設施性能與運行安全的全面系統，而且將實現從國內主導向國際化發展的跨越。伴隨著技術的不斷成熟，智能跑道將經歷從研發到實踐，再到標準制定的全過程，逐漸形成一個具有全球影響力的技術體系，推動全球機場管理的數字化和智能化轉型，為未來機場的安全、高效運行提供堅實的技術支撐，為國際民航技術發展貢獻中國智慧。

未來已來，唯智馭行。

本文摘編自《機場智能跑道》（凌建明著. 北京 : 科學出版社, 2025. 5）一書“前言”，有刪減修改，標題為編者所加。

ISBN978-7-03-082417-2

責任編輯：周 煒 紀四穩

本書系統闡述了機場智能跑道的基礎理論、關鍵技術和應用實踐。全書共12 章，內容涵蓋了機場智能跑道的內涵與架構、基本理論與設計方法，跑道性狀的多元自主感知、數據融合解析、在線動態評價、風險實時預警、態勢精準預測、運維智能決策等核心技術，智能跑道全壽命周期保障系統平臺，智能跑道與巡檢機器人的技術融合，以及智能跑道在高負荷機場、高高原機場、改擴建機場和極寒/嚴寒地區機場等應用實踐的典型案例，展現了智能跑道在提升機場安全水平、管理效率和運行效能等方面的成效。

機場跑道系統動力學

凌建明 著

北京 : 科學出版社, 2023. 3

ISBN 978-7-03-072904-0

本書適用于機場工程及航空運輸領域的科研人員、技術人員、管理人員及高校師生。

（本文編輯：劉四旦）

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