聘请9位院士领衔组成技术委员会、设立10亿元科创基金、谋划布局23个重大项目研发……2022年10月30日，太行创新研究院在河北石家庄挂牌成立。

自成立以来，太行创新研究院诸多“大手笔”引起行业广泛关注。太行创新研究院承担着什么样的历史使命？目前取得了哪些突破性的研究成果？未来将在哪些方向发力？近日，太行创新研究院总工程师范小勇围绕这些问题接受了记者采访。

“太行创新研究院定位是重大科技专项任务的承担者、重大原创技术的启动者、核心竞争能力的培育者和战略性新兴产业的技术支撑者。”范小勇表示，太行创新研究院依托河北交通投资集团有限公司（以下简称“河北交投集团”）全资子公司河北省交通规划设计研究院有限公司建设，是落实河北省国资委国有企业研发投入“三年上 五年强”行动方案，抢抓重大发展机遇，高质量推进河北交投集团科技创新工作的重要平台。

太行创新研究院统筹河北交投集团创新资源，通过体制机制创新，集成科技研发、成果转化、产业孵化等创新业态，正在加速构建以企业为主体、高校科研院所捆绑式协同创新共同体，打造成为国有企业原创技术策源地和战略性新兴产业赋能平台，努力开创河北交投集团科技创新高质量发展新纪元，为我国高水平科技自立自强作出贡献。

打造原创技术策源地和战略性新兴产业赋能平台、推动高水平科技自立自强，必须牢牢把握科技创新与机制创新双轮驱动发展主线，必须从体制机制上进行创新突破。

为更好整合资源、集中力量，太行创新研究院设置了管理委员会、技术委员会，实行管理委员会下的院长负责制。河北交投集团党委书记、董事长王国清兼任太行创新研究院院长，河北交投集团党委委员、副总经理何勇海兼任太行创新研究院执行院长。

为高质量推进科研项目，太行创新研究院聘请中国工程院院士杜彦良、郑健龙、刘尚合、孟建民、李克强、刘加平、朱合华、邢峰，亚太材料科学院院士沈鸿烈9位院士；交通运输部科学研究院院长石宝林，东南大学党委副书记刘攀，石家庄铁道大学党委书记冯文杰，河北交投集团党委书记、董事长王国清4位行业知名专家组成技术委员会。技术委员会负责对科研项目的立项、评估、成果转化等进行审核把关、指导。

作为河北省交通强省建设的主力军和排头兵，“十四五”伊始，河北交投集团聚焦“打造具有国内影响力的综合交通运输现代企业集团”战略目标，确立了“三大、三新”产业布局，即大交通、大基建、大物流、新能源、新科技、新金融六大“引擎”。

围绕“三大、三新”产业部署，太行创新研究院设立了10亿元的科创基金，为重大项目科技研发、成果转化提供支持。围绕智慧交通、低碳工程、城镇更新、新型能源、空天信息五大方向，谋划布局了12个领域、23个重大项目研发工作，基本确定了河北交投集团科技创新中长期研究方向，实现了研发投入的统筹归集和精准支持。

石家庄铁道大学、河北工业大学、同济大学、东南大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、西南交通大学、深圳大学、北京邮电大学、南京航空航天大学、南京大学、雄安创新研究院、河北省科学院、中国雄安集团、海康威视、中国电信、航天宏图……太行创新研究院吸引了众多高校、科研院所、高水平研发团队开展合作，并依托河北乃至全国的交通基础设施，搭建起高水平科研成果与重大需求对接的桥梁纽带，促进政产学研用一体化高质量发展。

“我们与合作单位的合作在立项时便明确了知识产权划分，对所立项项目每个环节设定了具体目标，并进行动态跟踪、评价。我们的最终目标是，将每个立项项目的科研成果都孵化、培育成专精特新小巨人。”范小勇介绍。

太行创新研究院成立以来，在原始创新和自主创新方面形成了一批成果，在打造国有企业原创技术策源地的征程上迈出了坚实步伐。截至目前，已有八项原创技术成果进入实际应用阶段。

——城市数智仿真推演平台。基于时空大数据，深度结合人工智能和虚拟仿真SIM新一代信息技术，在国内首次研发城市数智仿真推演平台，揭示城市发展演变规律，以解决规则量化和逻辑推演的科学技术难题。

——沥青路面原位冷再生成套装备。基于沥青路面无损铲削、回收料精分离、移动式常温拌和等再生技术，实现了将旧沥青路面材料无损回收、完全再生利用至表面层，解决了表面层玄武岩石料高价值回收利用的技术难题，推动公路养护技术向绿色低碳发展。

——纳米晶核早强剂。基于纳米CSH成核剂构建的超早强化学功能材料，能在水泥孔溶液高碱高盐环境下稳定存在。使水泥混凝土制品获得较高的早期强度，达到快速脱模生产要求，为桥梁用预制构件低能耗制备提供有力的技术保障，引领我国桥梁低碳建设进入新阶段。

——新一代94GHz超距交通毫米波雷达。围绕智慧高速公路管理和服务需求，联合北京理工大学在国内率先启动并完成新一代94GHz超距交通毫米波雷达的研发，实现“中国芯”、远距离、全覆盖、高可靠、高精度、多场景六大突破，引领智慧交通感知技术和感知能力建设迈向新台阶。

——北斗自由流。基于北斗高精度定位技术，研发北斗自由流这一高速公路收费方式。在高速公路收费领域，北斗自由流解决了传统收费系统的多重难题，具有通行效率高、稳定可靠、成本低等特点，将引领高速公路收费行业的变革。

——云控队列节能驾驶技术。它结合高速公路路侧与交通数据及车辆行驶性能指标，实现车辆编队行驶决策和控制，一体化规划出队列最优速度，维持车辆编队在相对稳定的速度与间距下行驶，保障了整个车辆队列的稳定性和安全性，并实现车辆队列节能和高效的目标。

——城市大规模交通网络宏微观一体化仿真分析原型系统。立足我国城市交通环境和交通参与者行为特征，针对城市交通系统规划、设计与调控特色场景，集成开发了城市大规模交通仿真分析模块，具备城市交通需求、交通调控等多功能要素融合仿真分析功能。

——水蒸气金属裂解制氢技术。利用160℃的水蒸气做物源，与特殊工艺生产的多孔合金进行反应，生产出含氢浓度94%以上的富氢混合气体，经提纯可满足加氢站的用氢要求，实现了低成本制氢。

据了解，未来，太行创新研究院将持续在以下五个方向发力：一是空天信息方向，将开展基于天算星座的天地一体化网络关键技术研究及示范应用、基于北斗地理信息与稳定同位素溯源的技术应用研究。二是智慧交通方向，将开展北斗智慧城建设关键技术和应用场景研究。三是新型能源方向，将开展微波等离子体水制氢装置研制及其关键技术研究。四是城镇更新方向，将开展小型综合管廊实施成套技术与装备制造研究。五是低碳工程方向，将开展基于地域特色的工业固废资源化利用研究。

城市更新成为发展转型、推进经济社会高质量发展的重要抓手。在推动城市高质量发展、智慧化建设进程中，智慧城市关键技术经历了BIM（建筑信息模型）到CIM（城市信息模型）两个阶段，形成数字孪生城市。然而数字孪生仅能镜像城市现状是不够的，更需要智慧推演城市未来，从而在推演未来的发展情景下更加科学地指引当下的发展路径。由此带来了智慧城市建设要从CIM走向SIM（虚拟仿真技术）的科技创新需求。

2022年，范小勇带领创新团队进入太行创新研究院，融合最前沿的人工智能和虚拟仿真SIM技术，在国内率先打造了城市数智仿真推演平台，并以雄安新区容东地区为例，进行了场景推演实验。

“我们基于城市数字孪生底座，着眼于研究城市发展规律，通过多源时空大数据和算法模型，自主开发了城市数智仿真推演平台，实现了‘不仅镜像城市今天，而且推演城市明天’，更精准更科学地服务城市规划和治理。”范小勇说，城市数智仿真推演平台从宏微观不同尺度对城市发展变化进行推演，解决了智慧城市建设和规划中的关键技术问题，适用于为政府发展、规划、建设、交通等部门，规划设计咨询、城市更新社会投资主体、房地产开发等单位提供决策支持。

该平台具有五大技术特点：一是以人为本，以12类人口属性数据分析，推演人口发展趋势和空间分布特征。二是揭示规律，基于6个维度知识图谱构建城市系统模型，量化城市系统特征，揭示城市发展规律。三是快速精细，15秒可快速推演城市宏观指标发展趋势，可精细化实现对城市宏观要素的逐年推演。四是协同推演，集成人口、交通、用地3大微观模型和城市系统宏观模型，实现宏微观一体化协同推演。五是智慧设计，30秒可一键生成低效用地智慧化评估与识别，更新策划空间方案在线调整等。

目前，该城市数智推演平台已衍生出以下11大应用场景：

——城市系统推演。平台基于AI、系统动力学模型和机器学习算法，实现省级（126个指标）、市级（138个指标）宏观指标发展趋势的推演，揭示城市发展规律（9千条正负反馈关系）和预测城市发展趋势。

——政策情景模拟。平台通过因子分析和参数调整，推演宏观政策对人口、经济、交通等发展趋势产生的影响。提供一键式操作功能，简化目标城市不同领域的投资输入，进行全面的中短期发展预测，辅助决策者作出决策。

——智慧规划设计。平台依托智慧城市规划技术，将复杂的数据分析空间规划变为可视化推演的蓝图展示。仅需一键启动，即可快速生成城市更新目标的多维空间方案，让复杂的规划设计方案在15秒内，转化为直观的视觉呈现。

——在线编辑分析。实现了对城市更新蓝图的在线即时编辑功能，用户可以轻松定制各项参数，包括建筑风格、用地类型、建筑间距等规划元素。为决策者在城市更新策略中提供数据支持和决策依据，让规划管理更加精确有效。

——经济成本核算。平台优化数据处理流程，能够实现不同规划方案的用地经济平衡表和建筑规模比较选择，支持更精细的建设成本预算和城市更新经济核算，助力用户选择最合适的城市更新策略。

——人口推演。考虑房价、交通条件、教育资源、商业资源、环境等因素，结合城市上位规划，模拟居民家庭选址活动，推演人口的空间分布变化。在此基础上衍生出就业岗位推演。

——用地推演。在居住人口、就业岗位推演基础上，依托用地供需变化，结合用地的上位规划，充分考虑建设成本、交通条件、服务范围等因素，推演用地供给的行为，预测用地性质变化。

——低效用地识别。平台构建的评价指标体系包括容积率、建筑质量与年代、人口密度、地铁站点覆盖水平、道路覆盖水平等30多项指标。分类对老旧小区、低效商务商业区及低效工业用地进行分析评估，识别低效用地分布。在此基础上，对更新地块的发展潜力和更新价值进行综合评价，作为更新项目策划的决策参考依据。

——交通数智推演。一是推演出行分布，依托活动链模型，逐年以人口岗位预测结果和用地方案为输入条件，推演未来逐年各个居民个体的活动目的、活动地点、活动行程、出发时间、交通方式等，汇总后反馈城市交通流向流量特征。二是交通流预测，使用交通流分配模型，预测、评估和可视化呈现城市道路网和其他交通设施的交通流量和运行情况，统计分析居民的平均出行距离，平均出行时间、出行方式比例、路网平均车速等指标，服务城市交通路网优化和拥堵治理。

——交通治理。一是交通感知与实时监督，利用物联网设备，实现了对雄安新区容东地区各道路、各交叉口的交通流量、速度、交通事件等的感知与实时监督。平台可展示量化统计指标，实现全息路口的车辆实时仿真，可以辅助信号控制、交通流管控疏导等方案的制定调整和优化，支撑交通数字仿真治理。二是模型校核，利用监测得到的城市道路网各路段的现状交通流量，对前序人口、就业岗位分布及交通仿真推演功能模块的预测结果进行校核，以异源数据对整个推演预测模型系统的准确性进行检验和修正。

——公众舆情。采集公众在社交媒体上反映的城市问题，进行统计分析和空间落位，服务城市管理者及时了解百姓反映的问题，也为城市更新规划策划收集百姓诉求，提高群众对城市规划与建设的满意度。

“太行创新研究院研发的城市数智仿真推演平台，非常契合城市更新的需求，可以说为实现城市治‘未病’提供了一个科学利器，也是在发展新质生产力背景下一个重要的技术创新。”范小勇表示。

展望未来，该平台将贯彻落实“以人为本、可持续发展”的理念，以业务需求场景为牵引，按照“先体检后更新”的城市更新实施路径，升级形成“镜像城市今天、推演城市未来”城市动态推演系统平台，服务于城市规划与城市更新、交通规划与重大项目投资与建设，为城市治理和数字中国建设提供科技赋能。