本书是《10000个科学难题》系列丛书中的交通运输科学卷，是相对独立的专业书。本书系统归纳、整理和汇聚交通运输领域科学难题，对该领域**、前沿的科学难题进行提炼，这是我国首次对交通运输领域科学难题进行系统总结和梳理，对交通运输领域的发展有着深远的影响。全书由该领域数百位专家研究、提炼与撰写，共收录298个交通运输领域科学难题，覆盖交通运输工程一级学科下的四个二级学科，包括道路与铁道工程、交通信息工程及控制、交通运输规划与管理、载运工具运用工程；覆盖五种交通运输方式，包括轨道、道路、航空、水运、管道。

目录
《10000 个科学难题》序
前言
科普篇
道路表面水-热-声-光特性及综合利用 沙爱民 蒋玮（3）
装配化与智能化道路铺面 赵鸿铎（7）
铁路道岔不平顺性特征及控制 王平 徐井芒（13）
适应货运重载化的驼峰溜放特性 李荣华 王俊峰（19）
桥梁的跨度极限 葛耀君（24）
桥梁抗震与减震 李建中（28）
桥梁的极限寿命及其影响因素 孙利民（32）
海底隧道安全建造 陈铁林 张顶立（36）
复杂盾构隧道掘进与安全控制 方勇 何川（40）
铁路线路工程BIM 与数字化选线 易思蓉（44）
新型城市轨道交通及其适应性 魏庆朝 潘姿华（49）
油气管道运输系统 于达（56）
铁路轮渡 时瑾（62）
管联网生态交通运输系统 杨南征（69）
智能网联汽车 吴超仲 褚端峰（74）
无人机物流 鲁光泉 龙文民（79）
轨道交通列车无人驾驶与全自动运行 唐涛 荀径（83）
智能船舶 严新平 马枫 柳晨光（89）
公交都市的建设问题 吴娇蓉（93）
城市共享交通 孙剑 马万经 杨晓光（97）
道路交通微观精准仿真 孙剑 杨晓光 马子安（101）
泛在交通信息条件下交通流理论与建模 孙剑 杨晓光 孙 杰（105）
交通时刻表的编制与优化 徐瑞华 滕靖 江志彬（109）
城市交通与城市发展的耦合机理 王炜 李志斌（114）
机动车驾驶疲劳演变规律 王雪松 胥川（119）
高速公路的幽灵堵车问题 姜锐 田钧方 贾斌（124）
自由飞行的科学挑战 杨杨 曹先彬（130）
以人为本的街道营造 李伟（136）
道路交通流演化规律 李新刚 谢东繁 贾斌（142）
汽车尾气排放与城市雾霾的关系 宋国华（148）
城市交通系统复杂性分析 吴建军 杨欣（153）
未来的汽车是怎样的？ 边明远 李克强（158）
无网运行城市轨道交通车辆 杨颖 邓谊柏（165）
仿昆虫微型飞行器的动力问题 闫晓军 漆明净（171）
未来绿色船舶中的科学问题 丁宇 向拉 宋恩哲（176）
电动汽车的先进储能及动力系统 李建秋（184）
基于人工智能的驾驶人宜驾状态辨识 许庆 张伟（187）
汽车经济性驾驶辅助和节能型自动控制 李升波（191）
智能乘员碰撞保护 周青 姬佩君 黄毅（195）
复杂交通环境的智能化识别 戴一凡 边明远 李克强（199）
未来天地往返运输系统 汪小卫 高朝辉（203）
太空旅游及一小时全球到达 韩鹏鑫 袁园（207）
鸟撞飞机的防治 杨超 高敏 张志涛（211）
交通运输基础设施篇
基于路桥隧服役寿命协同的沥青路面耐久性问题 郑健龙 吕松涛（217）
多场耦合作用下列车-基础设施耦合动力学 肖宏 高亮 魏庆朝（221）
道路工程三维线形特征与表述 程建川（226）
直线电机轮轨交通线形及参数 魏庆朝 臧传臻（230）
铁路线域地质灾害时空危险性评估 王卫东（236）
铁路线路的智能优化 蒲浩 李伟 张洪（240）
基于列车运行动力特性的铁路线形 易思蓉 曾勇（245）
磁浮交通及与线路工程匹配问题 易思蓉（248）
高速铁路高架车站复杂结构体系及其振动控制 杨娜（251）
高速铁路车站大跨度雨棚结构风致效应 杨娜（255）
多场耦合作用下公路路基行为表征与演变规律 郑健龙 张军辉（260）
路基路面工作特性无损感知 郑健龙 查旭东（264）
不良地质公路路基边坡的灾变机理与防控 钱劲松（268）
沥青路面变形累积的时空特性与量化 黄晓明（272）
高速铁路路基全寿命周期服役性能及其演化规律 刘建坤（277）
铺面结构与材料性能表达的统一性问题 孙立军 刘黎萍（280）
飞机荷载作用下机场道面的非线性动力学问题 凌建明 杜浩（285）
复杂环境下路面力学行为解析 黄晓明（291）
材料参数表征铺面结构力学行为的有效性和完备性 郑健龙 钱国平（296）
路面智能化养护管理 黄晓明（300）
路面多尺度混合料的结构原理与界面特性 沙爱民 裴建中（306）
道路材料高性能再生利用 沙爱民 马峰（310）
复合改性沥青多相复杂流体的多尺度流变学问题 沙爱民 王振军（314）
有砟道床的力学特性及劣化机理 高亮 徐旸 殷浩（318）
高速铁路跨区间无缝线路受力与变形机理 蔡小培 高亮 崔日新（322）
高速列车作用下的道砟飞溅问题 高亮 殷浩 徐旸（327）
轨道交通环境振动噪声一体化控制 侯博文 高亮（331）
高速铁路的极限速度 杨宜谦 柯在田（336）
车载式轨道几何形位绝对基准测量 刘秀波（341）
钢轨波浪形磨耗机理及演变规律 陈嵘 王平 安博洋（344）
周期性减振轨道结构 王平 赵才友（348）
高速轮轨滚动接触中的高频振动 常崇义（352）
高速铁路无砟轨道的损伤劣化机理 翟婉明 朱胜阳 赵春发（357）
高速铁路无砟轨道多层结构体系温度变形协调机理 高亮 蔡小培 钟阳龙（361）
超长寿命桥梁结构 贺拴海 赵煜（366）
桥梁的风致振动与控制 葛耀君（370）
高速铁路桥梁的噪声场分布预测及结构噪声控制 张楠 夏禾（373）
交通工程结构多灾害耦合分析理论 邵长江（377）
跨海大桥与风、浪、流耦合动力学 杨万理 李乔 李永乐（381）
混凝土结构耐久性环境-时间相似关系 刘鹏 余志武（384）
高速铁路无砟轨道-桥梁结构体系经时性能 余志武 宋力（388）
桥梁基础沉降机理与控制 龚维明 曹艳梅（392）
高速铁路桥梁动力性能演变及服役安全评估 张楠 战家旺 夏禾（396）
地震作用下高速列车桥上脱轨问题 赵春发 翟婉明 蔡成标（400）
隧道支护与围岩的动态作用关系 张顶立（405）
软弱围岩隧道变形机制及控制 赵勇 李鹏飞（409）
隧道结构水荷载控制 李鹏飞 张顶立（412）
长大隧道强震灾变机理 袁勇 禹海涛 陈之毅（416）
高速铁路隧道空气动力学 吴剑 赵勇（422）
隧道结构耐久性问题 陈建勋 罗彦斌（426）
隧道病害机理与控制 刘学增 张素磊（429）
城市交通隧道施工安全风险过程控制 侯艳娟 张顶立（432）
超长隧道火灾救援与灾后修复 何川 曾艳华（436）
地铁车站浅埋暗挖法 房倩 张顶立 王梦恕（439）
复杂环境下隧道不良地质体超前预报 李术才 刘斌 聂利超（443）
深埋长大隧道工程突水突泥灾害机理与控制 李术才 李利平 周宗青（449）
隧道岩体结构灾害识别与预警 朱合华 武威 陈建琴（453）
交通基础设施健康检测与智能化管理 赵国堂 郑健龙 蔡小培（458）
寒区线性结构物与环境耦合作用及其演化规律 刘建坤 马骉 沙爱民（465）
软黏土地基条件下的波浪-结构-地基动力耦合问题 孙熙平 焉振（469）
天然气管网的安全可靠性 宫敬（473）
海底油气管道流动安全保障 宫敬（478）
交通信息工程及控制篇
车联网的信息安全与隐私保护 王云鹏 余贵珍 鲁光泉（485）
智能网联环境下车辆群体协同决策与优化 张毅 胡坚明（488）
移动互联环境下情境自适应交通信息服务 段宗涛 唐蕾（492）
道路交通车辆全时空高精度高可靠低成本定位 赵祥模 徐志刚 闵海根（495）
非常态交通条件下车-车/车-路高并发可靠通信 赵祥模 徐志刚 李骁驰（499）
自动驾驶车辆智能测试 李力 王飞跃（503）
自动驾驶车辆的智能感知 曹东璞 王飞跃（506）
自动驾驶车辆的智能决策与路径规划 曹东璞 王飞跃（510）
多源异构道路交通大数据分析与状态重构 张毅 李力（513）
道路交通三元空间信息协同感知与融合 姚丹亚 胡坚明（516）
泛在信息条件下的交通出行链精准获取 张毅 裴 欣（519）
具有语义信息的高精度道路交通场景三维重建 宋焕生 沈沛意 崔 华（523）
非常态条件下交通运行状态精准辨识与可信预测 王云鹏 丁川 鲁光泉（527）
基于群体社会信息的多模式公交调度与信息优化投放 何庆 王晓 曹建平 张振华 王飞跃（530）
大数据驱动下共享汽车供需预测及运力优化 王云鹏 鲁光泉 丁川（534）
平行交通系统 吕宜生 朱凤华 王飞跃（537）
极限工况下汽车主动安全运动控制 陈虹 郭洪艳（541）
基于低碳目标的信号交叉口控制理论 陆键（544）
数据驱动下复杂网络交通自适应控制 杨晓光 马万经 王一喆（548）
面向新型混合交通流的道路交通信号控制 马万经 杨晓光（551）
智能通行与停车协同管理 云美萍 杨晓光（555）
智能交通语言系统 杨晓光 云美萍（558）
基于计算机的铁道信号安全保障 段武 燕飞 牛儒（561）
列车位置自主感知 蔡伯根（565）
铁道基础信号设备故障诊断 蔡伯根 刘江（569）
高速铁路异物侵限智能识别 余祖俊 朱力强（573）
高速移动条件下轨道交通无线传播信道非平稳特征建模 艾渤 钟章队 何睿斯（576）
轨道交通车地信息的可信传输 吴昊 刘吉强 沈玉龙（580）
高速铁路移动通信高效传输 朱刚 许胜锋（584）
实时定位下的列车动态间隔控制 王海峰（588）
列车运行控制系统的混成特性建模与验证 唐涛 吕继东（592）
列车运行调度与控制一体化 宁滨 董海荣 宿帅（596）
轨道交通信号系统的信息安全 步兵 王洪伟 刘 江（600）
铁路分散自律调度集中控制 张琦（604）
航空卫星导航双频多星座星基增强系统 李锐（609）
机场场面活动目标的视觉特征分析与目标射频跟踪 韩松臣 李炜（613）
广域航空监视网及服务 赵嶷飞（617）
航空运输大数据 孙小倩（621）
空域协同监视 白松浩（624）
基于空管保障系统性能的航路网络业务持续性分析与优化 隋东（628）
无人驾驶航空器系统的冲突探测和智能解脱 杜世勇（631）
复杂低空载人通用航空飞行器自主避险 吕人力 管祥民（634）
大型枢纽机场综合交通管控 高利佳（637）
亚轨道商业飞行 刘浩 孔得建（640）
深空超远距离高可靠高码速率通信 戴昌昊 刘建妥（644）
大气层内高速飞行产生的等离子鞘套和通信黑障 周正阳 李小艳 解静（648）
高精度激光三维重建及多源协同感知系统三维重建 李航（651）
基于高频谱使用效率的空天地信息网络 李喆（656）
散装化学品船舶货物操作中系统安全能量辨识与演化机理 李建民 郑中义 毕修颖（660）
水上交通系统态势感知建模与识别 文元桥 肖长诗（663）
复杂水域船舶智能避碰避险决策 李丽娜 陈国权 李国定（666）
运输船舶的自主智能控制与无人驾驶 郭晨 沈智鹏 李晖（670）
船舶夜航光环境的测量与评价 朱金善 王新辉（674）
不确定环境下自动化码头自动导引车实时诱导与鲁棒协调运行控制 杨勇生 李军军 许波桅（678）
船舶交通流特性及水域通航风险识别 刘德新 范中洲 刘军坡（681）
岸基信息支持下的海运船舶智能航行决策 张英俊（684）
船舶航行空间信息获取与反演方法 李颖 刘丙新 朱雪瑗（687）
海上小型移动目标的智能识别 高宗江 张英俊 杨雪锋（690）
灾害情况下水面运动体交互作用机理及动态建模 尹勇 孙霄峰 神和龙（693）
船舶领域模型的构建 郑中义 周丹 胡勤友（696）
船载舱室环境下的物标动态定位与跟踪 刘克中 马杰 何正伟（700）
高海况下数值水池船舶操纵性预报关键科学问题 赵勇 张显库 姜宗玉（704）
海上交通安全风险评价关键问题 刘正江 蔡垚 王欣（707）
海事信息物理融合系统异构组网和资源优化调度 杨婷婷 高霏（711）
受限水域条件下船舶交通动态风险识别与在线预警 牟军敏 胡甚平 胡勤友（716）
海洋船舶群体运动模式识别 邵哲平 陈金海（719）
恶劣海况下船舶运动非线性鲁棒控制 张显库 张国庆 张强（722）
多信息融合水下导航 李然（726）
交通运输规划与管理篇
居民出行行为及城市交通需求分析 王炜 杨 敏（733）
城市道路交通流复杂动态行为建模 姜锐 邵春福 董力耘（738）
综合交通网络的构造演化机理 陈小鸿 张华（743）
城市交通网络供需平衡机理 王炜 任刚（746）
交通枢纽选址问题 何世伟（749）
交通枢纽内设施功能布局问题 何世伟（752）
城市交通系统与土地利用的关系 邵春福 王殿海 钟鸣（755）
交通设计的关键问题 杨晓光（759）
多模式交通一体化优化理论 王炜 王昊（762）
行人和非机动车交通系统构建问题 邵春福 陈艳艳 李伟（765）
城市交通拥堵机理 黄海军 高自友 孙会君（769）
信号、标志、标识与人机功效关系问题 闫学东（772）
集装箱码头空间布局问题 杨忠振（777）
铁路车站站场布局优化问题 魏方华 黄超 李明炜（780）
机场飞行区交通规划的问题 袁捷 凌建明（784）
铁路旅客运输服务网络优化问题 聂磊 付慧伶（788）
列车运行图编制算法理论问题 周磊山 唐金金（793）
轨道交通调度指挥智能化及风险预警 彭其渊 文超（797）
汽车列车优化调度问题 郎茂祥 卢越（800）
列车晚点传播问题 孟令云 栾晓洁（805）
乘务计划的优化问题 王莹（809）
公交系统行车与乘务计划的求解及优化 关伟 马继辉（814）
城市交通政策决策问题 赵胜川 邵春福 邬娜（817）
交通运输定价策略 贾顺平（821）
旅客运输票额管控 秦进 史峰（825）
铁路客票系统计算资源分布优化问题 董宝田 张晓栋 赵芳璨（829）
铁路车流组织问题 林柏梁（833）
铁路编组站作业配流优化问题 景云（837）
城市交通诱导信息对出行者选择行为影响 陆建 胡晓健（840）
驾驶行为与交通安全 吴超仲 陆建 褚端峰（843）
车联网环境下汽车危险驾驶行为识别及干预 马永锋 吕能超（846）
光环境对驾驶行为的影响 裴玉龙 金英群（849）
高速公路危险交通流状态预测 徐铖铖（852）
道路设施设计安全评估的人一车一路耦合作用机理 王雪松 郭启明（855）
交通设施安全疏散问题 贾斌 屈云超 姜锐（859）
突发事件下的城市交通应急疏散问题 闫学东 马路（864）
铁路危险品运输的风险管理问题 刘响（868）
危险货物公路隧道运输风险定量评估模型 钱大琳 范文姬（871）
城市道路运营风险评估与预测 陆键（874）
交通枢纽高密度人群状态实时感知与风险评估 任刚 陆丽丽（878）
多桥梁水域船-桥避碰问题 毛喆 桑凌志（881）
生态驾驶模型的构建问题 宋国华（885）
交通污染物排放的动态测算问题 宋国华（889）
交通能耗机理与节能减排 柏 赟 毛保华（893）
虚拟交通系统构建 王炜 王昊（897）
大数据与城市交通状态辨识 杨东援（901）
空中交通流量管理 张兆宁 王莉莉 卢飞（905）
物流设施选址与配送车辆路径优化 秦进 张得志 符卓（908）
综合交通结构的演变机理 毛保华（912）
载运工具运用工程篇
铁路供电系统安全服役性能及故障机理 吴振升（917）
高速列车牵引传动系统结构可靠性 王曦 王斌杰 杨广雪（923）
突变边界条件下风致高速列车运行安全与舒适性劣化控制技术 田红旗 刘堂红（927）
船用柴油机燃油喷射与雾化 董全 李越 宋恩哲（930）
铁道车辆独立旋转轮对的导向问题 池茂儒 张卫华 吴兴文（936）
橡胶轮式列车虚拟轨道导向问题 张卫华（941）
联体泵马达摩擦副流固热多场耦合与多相流动问题 王涛 唐守生 汪浒江（945）
发动机超临界喷射与燃烧 何旭（949）
带约束的三维智能布局问题 陆一平 毛明（953）
基于滤波电路的机械减振网络 毛明 杜甫（956）
履带车辆动力学问题 赵韬硕 冯占宗 蔡文斌 王永丽（960）
汽车内燃机余热回收问题 俞小莉 黄瑞（964）
高速铁路“车-网”稳定性问题 刘志刚（967）
牵引变流器谐波对列车传动系机械部件的影响 刘志刚（971）
先进高性能变循环涡扇发动机 陈敏（975）
未来临近空间高性能吸气式动力装置 陈敏 邹正平 金捷（980）
航空压气机内流的气动稳定性 孙晓峰 李秋实 孙大坤（985）
航空发动机多容腔空气系统流动与换热的瞬态特性 丁水汀 邱天（991）
吸气式发动机燃烧室高速流动中燃烧的控制与稳定性 林宇震 张弛（996）
航空发动机高温部件的疲劳与寿命 王荣桥 胡殿印 张小勇（1000）
绿色环保的航空发动机燃烧问题 索建秦 林宇震（1004）
航空发动机转子静子干涉气动噪声问题 王晓宇（1007）
船用双燃料发动机油气耦合燃烧 杨立平（1012）
船舶发动机的耦合控制 宋恩哲 姚崇 赵国锋（1015）
船用气体燃料发动机混合气分布及火焰射流引燃问题 冯立岩 隆武强 田江平 田华 崔靖晨（1020）
船用柴油机热管理问题 俞小莉 黄钰期 黄瑞（1026）
船用发动机接触副微动损伤机理 崔毅 吴朝晖（1030）
柴油机高压共轨燃油系统超高压条件下喷油规律 范立云 白云（1034）
低速船用柴油机燃料油的破碎、蒸发与氧化 田江平 隆武强 田华（1039）
无轴轮缘推进装置与船体匹配原理及可靠运行机制 严新平 欧阳武（1043）
人机共驾型智能汽车的协同控制 李升波 李仁杰（1047）
航空发动机中流体的密封问题 王少萍 张超（1051）
航空发动机综合热管理 徐国强 闻洁 孙京川（1057）
航空发动机适航与复杂系统安全性 丁水汀 邱天（1061）
航空分布式推进动力系统强耦合流动与控制 陶智 李秋实 唐鹏（1066）
船用大缸径柴油机预混合压燃 隆武强 田江平 冯立岩 田华 崔靖晨（1070）
高速列车转向架载荷谱 王文静 邹骅（1074）
船舶气泡坍塌高速射流冲击 王诗平 张阿漫（1077）
瞬态冲击载荷作用下船海复杂结构物中应力波传播 郭君（1084）
深海孤立内波流场 赵彬彬（1087）
载运工具结构失效的蝴蝶效应 乔利杰 庞晓露（1091）
空间高精度定位、导航、授时系统 郎鹏飞（1094）
广域振动条件下的机车车辆结构疲劳失效与评估 康国政（1098）
材料-构件-整车性能的关系问题 康国政（1101）
轨道车辆振动行为与控制问题 曾京 池茂儒 张卫华 罗仁（1104）
汽车结构共用与多目标协同控制 罗禹贡 解来卿（1109）
可重复使用航天运载器 马婷婷 王飞（1113）
深空探测中的推进难题——太阳帆推进 曹熙炜 陈永强 陈尚（1119）
未来的无人驾驶运输机 杨超 高敏 张志涛（1122）
真空管道交通基础科学问题 邓自刚（1127）
高速列车耦合大系统动力学 张卫华（1132）
机车车辆服役性能蜕变问题 宋冬利（1137）
长周期波对工程船舶的影响机理 李树奇 叶国良 张文忠 黄宣军（1140）
多场耦合作用下的高速铁路弓网关系 周宁（1143）
高速列车运行噪声与控制问题 肖新标（1148）
轮轨滚动接触行为及轮轨关系 温泽峰 赵鑫 王开云（1153）
轮轨交通车辆的行为机制 张卫华（1157）
磁浮列车悬浮稳定性问题 马卫华（1162）
高速列车流固耦合关系 张继业（1166）
机车车辆运行健康管理与安全评价 宋冬利（1170）
航空人因工程 王黎静 董大勇 何雪丽 王晓丽（1173）
列车脱轨/倾覆行为约束问题 高广军 关维元（1176）
列车脱轨机理研究 王平 马道林（1179）
轨道车辆转向架区域防积雪结冰 高广军（1184）
列车等效缩模碰撞相似机理及行为演化 许平 彭勇（1187）
飞行器再入控制与热防护 时米清 荣华 袁园（1189）
高超声速飞行的耦合稳定性及可控性研究 李华光 吴炜平 蔡巧言（1193）
太空飞行器能源与传输 杨友超（1197）
大气层内高速飞行的虚拟仿真 陈雪冬 陈培芝 刘丽丽（1203）
大型航天器的复杂动力学、控制及其在轨构建 张展智 张烽（1206）
高超声速气动热环境预示 王静 尹琰鑫 屈强（1211）
高超声速飞行器的高温非烧蚀热防护 许小静 王露萌 屈强（1215）
高轨高精度时空基准建立与传递 康建斌（1219）
高精度时空管理 刘刚（1222）
航天器故障预测与健康管理 李 鑫 代京 杜刚 李晓乐（1225）
气动力辅助变轨 孙光 李永远 陈洪波（1229）
编后记（1235）