研究生交通基础设施评价与养护决策课程建设及思考

张金喜 王超 曹丹丹

摘  要：我国已经建设成庞大的交通基础设施网络，交通基础设施建设由“建设为主”型向“建养并重”型转变，基础设施养护维修和管理将成为今后我国交通建设的主要工作，这种形势的变化为大学人才培养提出了新的需求。该文介绍我国交通基础设施养护管理人才培养的历史，探讨不同历史阶段交通基础设施养护管理人才培养的需求和课程建设问题，并对存在问题进行思考。在开展长期的研究生教学和培养实践基础上，开展教材建设工作。研究表明，大学人才培养应以行业建设和国家需求为导向，适应国家社会和经济发展的趋势。课程体系建设是推进人才培养质量提升的抓手，需要根据实际需求的变化调整课程体系。教材建设是课程体系建设的主要内容，亟需加强交通基础设施养护维修和管理领域的教材规划和建设工作。

关键词：研究生课程；教学方法；交通基础设施；養护与决策；课程体系

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）02-0092-04

Abstract： China has built a huge transportation infrastructure network， and the construction of transportation infrastructure has shifted from a "construction oriented" model to a "construction and maintenance oriented" model. Infrastructure maintenance and management will become the main work of transportation construction in China in the future. This change in situation has put forward new demands for talent cultivation in universities. This article introduces the history of talent cultivation for transportation infrastructure maintenance and management in China， explores the needs and curriculum construction issues for talent cultivation in transportation infrastructure maintenance and management at different historical stages， and considers the existing problems. On the basis of long-term teaching and training practices， the textbook for graduate student was complied. Research has shown that talent cultivation in universities should be guided by industry construction and national needs， adapting to the trends of national social and economic development. The construction of curriculum system is the key to promoting the improvement of talent cultivation quality， and it is necessary to adjust the curriculum system according to changes in actual needs. The construction of textbooks is the main content of the curriculum system construction， and there is an urgent need to strengthen the planning and construction of textbooks in the field of transportation infrastructure maintenance and management.

Keywords： postgraduate courses; teaching method; transportation infrastructure; conservation and decision-making; curriculum system

交通基础设施涵盖范围较广。根据交通运输部统计，截至2021年底，全国铁路营业里程达到15.0万km，其中高铁营业里程达到4.0万km。铁路复线率为59.5%，电气化率为73.3%。全国铁路路网密度156.7 km/万km2。截至2021年底，全国公路总里程528.07万km，比上年末增加8.26万km。公路网密度55.01 km/100 km2，增加0.86 km/100 km2。公路养护里程525.16万km，占公路总里程比重为99.4%[1]。水运和航运交通也取得举世瞩目的建设成就。但另一方面，庞大的基础设施存量带来了巨大的养护维修和管理的工作任务。以道路工程为例，根据有关部门的不完全统计，2015年，我国用于公路养护的资金达到3 389.9亿元。在养护工作内容方面，国、省干道路面大中修率在15%以上，每年路面大修养护工程量达到50万km以上，大修养护费用达到数千亿元乃至万亿元以上[2-3]。我国的交通基础设施建设已经进入“建、养并重”的新时代，亟需培养能够承担交通基础设施养护维修和管理工作的高素质、创新型专门人才[4]。

我国交通基础设施建设的变化为高等院校人才培养提出了新的需求。我国交通基础设施建设历史相对较短，过去在本科生和研究生培养中对交通基础设施养护管理内容重视度不足。作者在道路交通基础设施养护维修和管理领域进行了多年的教学实践，开展了道路交通基础设施养护维修和管理领域的课程建设，形成了比较系统的教学方法和课程教材，本文对此进行介绍。

一  课程建设背景及历程

（一）  我国交通基础设施养护管理人才培养简要历史

20世纪七十年代末、八十年代初，我国实施改革开放政策，交通基础设施建设也进入到快速发展的起步阶段，部分大学设置了公路工程、公路与城市道路等专业，为交通基础设施培养专门建设人才。当时，我国的交通基础设施主要以“建设为主”，人才培养也以工程建设人才为主，但也兼顾养护维修知识的传授，一般以“了解”型知识为主。到20世纪九十年代末和本世纪初，我国已经初步建设了完善的交通基础设施网络，同時八十年代修建的基础设施进入使用寿命末期，面临大修改造。针对此新形势，各大学开设了诸如路面管理系统[5]、公路养护与管理[6]等本科生或研究生课程，开展从事道路基础设施养护维修和管理的专门人才的培养工作。

近十多年来，我国道路交通基础设施建设取得了举世瞩目的成就，基础设施存量庞大，养护维修工作日益重要，国家相继颁布了道路养护维修和管理相关的技术标准和规范[7-8]。基础设施的科学、合理养护维修不仅关系到道路基础设施能否为使用者提供安全、舒适的服务，还关系到经济效益、环境保护、可持续发展等重大问题。在本科生或研究生阶段加强交通基础设施养护管理知识的培养具有非常重要的意义，也是交通强国建设的迫切需求[9]。2018年，国务院学位委员会办公室委托学科评议组组织编写《研究生核心课程指南》，“交通基础设施评价与养护决策”成为“面向‘交通基础设施工程’主干学科方向、兼顾一级学科各方向的一门专业技术课程”，使我国交通基础设施养护维修和管理人才培养进入新的阶段。

（二）  道路交通基础设施养护管理课程建设历程

北京工业大学在1961年建校初期即设置了公路与城市道路专业，1981年获得了公路与城市道路学科硕士学位授予权，2000年获得道路与铁道工程学科硕士学位授予权，并于2007年成为北京市重点建设学科。2009年北京工业大学获得交通运输工程一级学科博士学位授予权，为道路交通专业的人才培养提供了新的契机。

北京工业大学在2000年前后开设了研究生课程路面养护管理，该课程重点介绍基于路面管理系统（PMS）的发展历史、基本功能、基本构架，介绍路面性能评价、预测、养护决策等相关知识，并结合北京市相关单位的路面养护管理系统建设工作，介绍路面管理系统的操作、使用、运维等实践知识。但当时我国在该领域的理论和技术积淀不足，所介绍的理论、模型和技术等主要来源于国外发达国家。

随着我国道路基础设施养护维修和管理工作的大幅增加和重要性的提升，社会对于路面养护维修和管理相关领域的人才需求也在增加，北京工业大学改革路面管理系统课程，相继设置了硕士研究生课程路面养护与管理、路面管理与养护技术以及博士研究生课程路面性能分析与评价。路面养护与管理主要介绍路面性能检测、评价和预测，以及路面养护决策等内容。路面管理与养护技术则偏重于路面病害机理分析、病害调查与分类、路面大中修养护维修技术等内容。路面性能分析与评价为博士研究生课程，重点对路面性能评价模型和预测模型、路面养护维修决策优化方法等进行介绍。

结合国务院学位委员会办公室委托学科评议组组织编写的《研究生核心课程指南》的要求， 2018年合并路面养护与管理、路面管理与养护技术、路面性能分析与评价等三门课程，设置了交通基础设施评价与养护决策原理学术型研究生课程。该课程考虑北京工业大学交通运输工程学科特点，主要以道路基础设施（路面）的养护维修和管理为核心进行课程的讲授，授课对象为硕博贯通的学术型硕士研究生和博士研究生。该课程以“交通基础设施评价与养护决策原理”为基本遵循，主要内容包括：道路基础设施的性能检测、技术状况评估、技术性能预测、养护维修技术和方法、养护维修方案经济性评价、全寿命分析与优化和养护管理系统构建等。经过多年教学实践，形成了如图1所示的教学内容和教学理念框架图。

交通基础设施评价与养护决策原理主要包括三大部分。第一部分包括路面病害、路面技术性能评价及其预测方法，介绍路面性能国内外评价指标的发展历史和基本原理，介绍路面性能预测模型建模基本理论。结合大数据、机器学习等先进方法，介绍基于我国路面检测大数据的路面性能衰变预测方法、基于机器学习的路面病害识别方法、基于新兴技术的路面性能智能检测和评价方法等。第二部分主要为路面养护决策及其优化的理论和方法，包括路面养护维修工程经济分析方法、路面养护维修方案的全寿命周期评价方法、路面养护决策优化理论及交通和环境约束下的养护维修决策等。第三部分为路面养护维修和管理的实施，主要包括道路路面养护规划编制理论和方法、路面养护管理系统功能及其构建等，拓展学生的知识面，熟悉路面养护管理工作的基本状况。

通过多年的课程建设和教学实践，道路设施养护维修和管理领域的课程教学形成了比较完善的体系。研究生教材建设是高等学校的一项基本建设，是关系研究生教学质量提高和教学改革成效的关键所在[10]，一直是我国研究生教育面临的难点问题[11]。为此，在多年研究和教学实践基础上，编著了《交通基础设施评价与养护决策》研究生教材。该教材主要内容如下。

第一章为绪论，包括交通基础设施概论、道路路面概述、路面性能的研究历史和路面养护维修决策的科学问题等。第二章为路面技术性能评价指标及其采集方法，包括路面性能分类概述、我国常用路面性能评价指标、路面功能性附加评价指标等。第三章为路面性能评价方法与评价指标，包括我国公路技术状况和路面性能方法、城市道路设施技术状况评定方法与指标简介、道路设施技术状况评价案例、基于统计特征的沥青路面平整度评价方法研究案例、水泥路面抗滑性能评价研究案例、沥青路面抗滑性能评价研究案例、路面技术状况评价指标细化研究案例和基于主客观评价的路面性能评价方法研究案例等。第四章为路面性能预测方法，包括路面性能预测基本理论和方法、基于流动性塑性变形的车辙深度预测方法研究案例、基于不同养护状态的路面性能预测方法研究案例、基于机器学习方法的路面性能预测方法研究案例、考虑指标细化的路面使用性能指数（PQI）预测模型构建及应用研究案例等。第五章为路面养护分类与养护技术，包括道路设施病害调查和分析方法、道路路面养护工程分类、典型路面预防性养护维修技术、在役沥青路面养护分类决策技术研究与实施案例等。第六章为道路路面养护维修费用分析，包括全寿命周期理论、寿命周期费用分析、经济分析比较的方法、路面养护管理的效益与费用分析方法、基于全寿命周期分析的养护规划编制案例与考虑交通和环境约束的路面养护效益分析案例等。第七章为路面养护维修决策与优化理论，包括养护排序方法、网级路面养护决策的数学优化模型、网级养护决策的马尔可夫决策过程和高速公路路面养护维修决策研究案例等。第八章为路面养护管理系统简介，包括路面管理系统的含义及发展历史、路面管理系统（PMS）简介，多以我国公路资产管理系统等案例进行简要介绍等。

该研究生教材注重研究生教学特点，在涵盖道路路面养护维修和管理所涉及内容基础上，兼顾科学理论、工程技术内容的有机结合，并以实际工程案例阐述基本理论和技术的应用方法，教材和课程具有显著的研究性特色。另外，该教材吸收最新的研究成果，对基于大数据、机器学习的路面性能评价和预测模型，养护维修方案的环保性评价，基于行车质量的路面性能评价，路面技术性能的智能检测和评价等进行介绍，使路面养护维修和管理决策更加适应我国科学技术发展水平、满足我国社会经济发展的实际要求，具有较大的创新性，将对提升该课程的教学质量起到重要的保证作用。

二  课程建设成效

经过多年探索和课程建设，北京工业大学交通运输工程学科道路设施养护维修与管理方向的研究生教学取得较好的成效，主要表现在以下几个方面。

课程建设和教学取得良好效果。交通基础设施评价与养护决策原理课程是北京工业大学交通运输工程学科研究生培养的专业学位课程，面向学术型硕士研究生和博士研究生开设，学生选择该课程的积极性较高、教学效果良好。

编著了创新性教材。在学校多年大力支持下，经过多年教学实践和研究，形成了完善、系统的教学内容和体系，立项进行教材建设，完成了《交通基础设施评价与养护决策》教材的编著，并将由科学出版社出版。该教材也是目前国内不多见的、道路基础设施养护维修与管理方面的研究生教材，在知识体系、基础理论、养护决策方法等方面具有一定的创新性。

人才培养取得良好效果。伴随着课程建设和改革，道路基础设施养护维修和管理方向人才培养取得良好效果。众多毕业研究生在北京首都公路发展集团有限公司、中公高科养护科技股份有限公司、北京市政路桥管理养护集团等单位从事道路设施养护管理的相关技术工作，在我国的交通基础设施养护管理中发挥着重要作用。

教学相长加强了教师队伍建设。目前，北京工业大学交通运输工程学科从事道路养护与管理的教师队伍不断扩大，研究领域涵盖路面病害的智能识别、路面性能评价和预测、路面养护维修决策、养护维修新材料等各领域，取得发表高水平研究论文、出版专著等研究成果，承担和参与多项国家自然科学基金、国家重大研发计划等项目。作者等人研发的“路面平整度和车辙的快速智能检测评价技术”、出版的专著《沥青路面养护决策理论与方法》成为2022年度交通运输部交通运输重大科技创新成果库入库成果，在全国进行推广应用。

三  总结与思考

教育应为社会和经济发展服务。交通运输事业的发展及其不同阶段为大学人才培养提出了不同的需求。随着我国庞大交通基础设施网络的逐步建成，基础设施的养护维修和管理正成为我国交通建设的核心内容。本文开展的道路基础设施养护维修和管理领域研究生课程建设，符合了我国交通建设的发展趋势，取得明显效果。但还存在以下一些问题需要进一步探索。

從“以建为主”向“建养并重”发展是一个长期的过程，需要社会、行业和大学共同协作承担人才培养的任务。目前，在道路养护维修和管理领域的科学、技术研究比较繁荣，新技术、新材料、新方法不断涌现，但大学的本科生和研究生教学内容相对比较陈旧，教学内容、课程建设、教材建设等落后于工程实际。今后有待于将新的科学和技术成果纳入教学过程，开设更多的创新性课程，培养更多的高素质、创新型人才。

本文介绍的道路交通基础设施养护维修和管理课程，主要面向研究生教学，而本科生教学大多还处于前述的本世纪初的教学内容，还不能适应我国交通基础设施建设“建养并重”的实际情况。今后有待于编写适合本科生的教材，培养可从事道路基础设施养护维修和管理的本科生人才队伍。

工科教育离不开工程实践，道路交通基础设施养护维修和管理领域的教学也是如此。我国经历了40多年的道路交通基础设施建设的高速发展时期，也积累了道路设施建设、大中修养护、路面性能检测数据等丰富资料，但目前这些资料尚没有在人才培养工作中得到充分体现，数据的开放度和完整性等都有待于形成科学的体系。今后应形成产学协作的人才培养体系，建设道路交通基础设施养护维修和管理的实践和实验教学平台，提升教学效果。

参考文献：

[1] 交通运输部.2021年交通运输行业发展统计公报[EB/OL].https：//xxgk.mot.gov.cn/2020/jigou/zhghs/202205/t20220524_3656659.html.

[2] 张金喜，等.道路工程专论[M].2版.北京：科学出版社，2019.

[3] 张金喜.沥青路面养护决策理论与方法[M].北京：科学出版社，2020.

[4] 张金喜.道路路面性能评价理论及其应用[M].北京：科学出版社，2014.

[5] 姚祖康.路面管理系统[M].北京：人民交通出版社，1993.

[6] 马松林，侯相深.公路养护与管理[M].北京：人民交通出版社，2010.

[7] 中华人民共和国交通运输部.公路技术状况评定标准：JTG 5210—2018[S].北京：人民交通出版社，2018.

[8] 中华人民共和国交通运输部.公路养护技术规范：JTG H 10—2009[S].北京：人民交通出版社，2009.

[9] 伍朝辉，武晓博，王亮.交通强国背景下智慧交通发展趋势展望[J].交通运输研究，2019，5（4）：26-36.

[10] 孙益，陈露茜，王晨.高校研究生教材建设的国际经验与中国路径[J].学位与研究生教育，2018（2）：72-77.

[11] 陈家宽.当前研究生教育中亟待解决的几个问题[J].高等教育研究，1989（2）：67-70.