摘 要：在大规模铁路建设中，亟需加深对技术创新实现规律的研究。以铁路工程项目技术创新成功经验和特点为基础，分析技术创新实现的关键影响因素，提出技术创新实现的TCP范式，构建基于TCP范式的铁路工程项目技术创新实现模型，并辅以实证研究，以期促进铁路工程项目技术创新的有效开展和效率的进一步提升。
关键词：铁路工程项目；技术创新模型；实证分析
随着铁路工程的大规模建设和技术水平的提升，中国铁路工程技术整体进入国际先进水平行列[1]。通过持续创新，中国在高原铁路、高速铁路、重载铁路等领域取得了一系列技术创新成果，走出了一条中国特色的铁路技术创新成功之路。及时提炼成功经验与规律，对于提高中国重大建设工程技术创新管理效率和水平具有重要现实意义。
有学者从铁路工程项目的技术创新特点和实践出发研究技术创新管理模式[2]，而基于内在规律的研究比较缺乏。鉴于此，本文根据铁路工程项目技术创新实践，针对铁路工程项目技术创新特点，分析铁路工程项目技术创新影响因素，提出技术创新实现范式，构建基于TCP范式的铁路工程项目技术创新实现模型，并辅以实证研究。
铁路工程项目技术创新是以解决铁路工程项目实践中遇到的工程难题为目标的技术创新过程。铁路工程项目技术创新外在表现出需求引领、依托课题、多主体参与和试验先行的特征[2]。为探寻技术创新实现的内在规律，需要从文献研究及专家访谈两个方面对铁路工程项目技术创新的关键影响因素进行分析和识别。文献主要来源于中国知网、科学引文索引(SCI-E)、工程索引(EI)数据库。搜索关键词“建设创新”“工程技术创新影响因素”“工程技术创新管理模式”“工程技术创新组织”“创新资源管理”“创新思维”“试验段”，获得关于建设工程技术创新的相关文献，整理后如表1所示。
表1 铁路工程项目技术创新实现关键影响因素
类别影响因素创新思维方法与形成①创新思维方法[3]②创新思维模式[5]③创新思维形成[6][7]创新组织与监管①业主参与及领导[8]②网络组织结构、参与主体整合[9][10]③组织间长期合作关系、相互信用[11][8]④有效沟通、清晰的权责利划分、风险和利用的合理分配[11][12]创新资源与管理①技术能力、经费投入、创新人才投入、创新资源投入水平[13][14]②知识和信息资源整合、创新资源共享[14][15]试验段建设与评估①试验段建设[16]②试验段建设评估[17]
结合专家访谈，补充组织中业主有效监督这一关键因素。可将影响铁路工程技术创新实现的关键因素概括为4类：①创新思维方法与形成；②创新组织与监管(如：参与主体的创新经验和能力、业主的参与及领导、组织结构、组织间关系、组织有效管理、业主的有效监控)；③创新资源与管理(如：创新资源构成、创新资源投入水平、创新资源共享管理)；④试验段建设与评估。
美国战略管理学专家文森特·L·巴克指出：“范式是人们思考和行动范围的一套规则或规定，它指引人们在有关领域中获得成功。”从中国铁路工程技术创新的大量成功实践和关键影响因素的分析与识别中，总结和提炼技术创新实现的规律是可行的，也是必要的。
铁路工程项目技术创新过程如下：通过创新者创新思维的引领形成创新方案，由创新主体间协同合作完成创新成果研发，研发成果通过实践检验得以修正、完善，最终解决工程难题，实现在工程设计和施工中的推广与应用。因此，铁路工程项目技术创新实现规律可总结为思维创新引领(T)、协同创新支撑(C)与实践检验保障(P)的技术创新TCP范式。
(1)创新思维引领(T)。创新思维理论认为，人脑的思维形式可分为常规思维和创新思维。创新思维主要指发散性思维，如逆向思维、求异思维和多向思维。创新思维能引导创新者打破常规思路，产生新想法。铁路工程项目技术创新始于创新者创新思维活动形成的创新思维成果，创新思维成果表征为问题解决方案的输出[3]。
(2)协同创新支撑(C)。协同是指两个或者两个以上不同资源或者个体，协同一致地完成某一目标的过程或能力。德国斯图加特大学教授赫尔曼哈肯认为，自然界和人类社会的各种事物普遍存在有序和无序现象，在一定条件下，有序和无序之间会相互转化，无序就是混沌，有序就是协同。协同最终能实现总体功能大于个体功能累加的效果。协同创新是指创新主体和要素协同一致地完成创新，通过创新主体在人才、知识、信息、技术等创新要素方面的整合与互动，共享技术资源和科技成果，减少资源的分割、浪费与重复[4]。铁路技术创新需要多专业、多学科支撑，需要协同创新的支撑。在创新过程中，应通过高校、科研院所、行业企业等多主体深度合作，形成学科、系统行业、部门和区域的边界突破，促使主体之间创新要素整合、信息共享、力量集聚、合力提升，从而提高创新效率。
(3)实践检验保障(P)。实践是检验真理的唯一标准，同样，创新成果也要接受实践的检验，才能验证其预期效果。创新受环境制约，而实验室环境仅是现场环境的模拟，很难绝对真实。实践检验不但为创新成果应用提供了保障，也为创新成果的进一步完善和突破提供了基础依据。铁路工程项目技术创新成果需要接受实践检验，以验证创新成果实际应用的适用性和可靠性。
3.1 技术创新实现模型
基于铁路工程项目技术创新实现的关键影响因素分析和TCP范式，构建铁路工程项目技术创新实现模型，如图1所示。铁路工程项目创新实现模型以创新思维引领、协同创新支撑、实践检验保障的TCP范式为基础，以创新方案制定、创新成果研发、创新成果试验的创新活动为主要内容，通过“创新构想与选题提炼—科研立项与方案论证—联合攻关与难题突破—阶段评审与成果鉴定—工程试验与应用推广”的创新过程，实现技术创新。
3.2 技术创新实现模型解析
(1)创新方案制定。创新方案制定依托创新者创新思维的引领。针对工程实际问题，创新思维引领创新者产生新想法，但新想法不是凭空产生的，它以创新者一定的知识基础和技术经验为背景,通过求异、逆向、多向等创新思维方法的作用产生灵感顿悟，碰撞出思想火花，通过创新者多次否定与肯定，最终形成新颖的、第一次创造的具有社会意义产物的思维成果。创新思维过程和成果表现为包含立项目的、研究内容、试验大纲和预期成果的创新方案制定。
(2)创新成果研发。创新成果研发是以创新方案为蓝本，通过创新网络组织协调创新完成创新成果研发过程。由业主、高校、科研单位、政府、设计院、施工单位、供应商、中介咨询机构等创新参与主体组成创新网络组织。网络组织以业主管理为核心，以科研合同为纽带，明确科研牵头人，明确分工，理顺关系，强化沟通交流。在技术创新过程中，网络组织投入技术、知识、人才、信息等创新资源，通过整体与局部创新工作的协调与配合，以及个体和整体创新实力的整合与联动，实现跨组织、跨部门、跨行业的协同创新，通过科学实验、实验室试验共同完成创新成果研发。
图1 铁路工程项目技术创新实现模型
(3)创新成果试验。创新成果试验是指创新成果除了需要通过研发阶段的科学实验、实验室试验外，还需通过工程试验段检验和评估，确定其科学性、可靠性及环境适应性，接受实践考验后才能真正推广应用。工程试验一般要经历试验段建设、试验段评估两个阶段。试验段建设是指选择全线最具代表性和典型性的地段，先行建设工程试验段。试验段能够为科研实验提供平台。试验段评估以“接受环境考验”为目的，以一定评估时间为保障，考察创新成果在试验段中的应用效果，同时发现试验段中暴露出的尚未认识或认识肤浅的问题，明确下一步研究工作重点。成熟的创新成果将在设计和施工中得到推广和应用。
4.1 工程及技术创新背景
青藏铁路格拉段(简称青藏铁路)于2001年6月29日开工建设，2006年7月1日通车运营，全长1 142km。该线路最高点海拔5 072m，地处海拔4 000m以上地段有960km，该线路经过多年连续冻土地段550km，是世界上海拔最高、高海拔路段最长的高原铁路。青藏铁路建设面临“多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱”三大世界性工程难题。原铁道部和青藏铁路公司成立科研领导小组，组织多方力量全力开展技术创新，产生了一大批创新科研成果，为建成世界一流高原铁路提供了坚实的技术支撑，也为铁路工程项目技术创新提供了丰富的管理经验。
4.2 技术创新实现过程
4.2.1 选题提炼与创新构想
青藏铁路建设面临的多年冻土问题是首要难题，主要体现为融沉、冻胀问题、不良冻土现象。高寒缺氧问题主要体现在，高海拔造成的气压低、含氧少、辐射强、大风、严寒、多雷等恶劣自然条件，对人体生理、机械效率和设备性能均具有较大影响或会产生一定负效应。生态脆弱问题主要源于青藏高原独特的高原、高寒生态系统，特有的珍稀野生动植物种群，多样的自然景观以及广泛的高寒湿地。针对以上难题，科研领导小组在广泛听取参建主体意见的基础上，综合提炼出以下创新研究选题：冻土地温分布、冻土冻融规律、冻土保护技术、工程设备创新、能源技术、高性能混凝土技术、高原供养技术、医疗体系创新、高原病研究、医疗设备创新、动物保护技术、植被恢复技术、野生湿地保护技术等。
青藏铁路集多方智慧开辟创新构想，最终确立了“化被动为主动”的思维创新[18]。如关于青藏铁路面临的多年冻土问题，国内外几十年来一直沿用单纯依靠增加热阻(如使用保温材料等)的方法来保护冻土，这类工程措施在全球变暖背景下难以保持工程稳定。中国科研人员从石头遮阳降温、宁武“万年冰洞”等现象中受到启示，在调控辐射、对流、传导等方面开展理论研究，根据对流换热从低温向高温传导的路径分析，提出了“主动降温、冷却地基、保护冻土”的新思路。对于高原缺氧问题，传统解决方式为供给氧气罐，但由于运输困难等因素，供氧条件受限，并未起到改善作用。对此，工程创新构想为研制高海拔制氧机，研发了隧道弥散式供氧、建设“移动厕所”等主动防御的卫生保障技术。在野生动物保护方面，沿着青藏铁路线设置多处野生动物通道，主动引导野生动物适应新环境。
4.2.2 方案论证与科研立项
在工程建设期间，按照《青藏铁路公司科技研究开发计划课题招标投标管理办法》优选科研单位，组织专家学者对各科研课题项目可行性研究报告和实验大纲进行审查论证，确保科研试验科学合理、方向正确、先进实用。签订科研合同，明确课题承担单位责任与要求，为科研项目的顺利实施打下了良好基础。青藏铁路共安排部级科研课题96个大项、150多个小项，青藏铁路公司安排科研课题22项[11]。
4.2.3 联合攻关与难题突破
青藏铁路共联合50多家科研单位、大专院校、企业集团共同攻关。针对多年冻土问题，铁道部组织铁道第一勘察设计院、中铁西北研究院、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所等有关设计单位、科研机构及高校开展联合攻关，首创了包括片石气冷路基、碎石护坡路基等一系列主动降温的工程技术。为攻克环境保护难题，铁道部组织国内环保科研力量，与建设、设计、施工单位一起开展环保技术攻关和环保工艺创新。面对高原氧气稀薄难题，青藏铁路在应用高压氧舱和推广解放军研制的一氧化氮治疗仪、“高氧液体”等新技术的同时，由施工单位与高等院校合作联合研制出24m3/h的高原医用制氧设备。
青藏铁路技术协同创新成效显著。全体技术创新参与者在高度责任感和成就感的驱动下，积极投身于青藏铁路工程技术创新中，共享创新资源，实现了优势互补，齐心协力，共同攻克技术创新难题，建立了中国高原铁路技术标准体系。
4.2.4 阶段评审与成果鉴定
铁道部、青藏铁路公司组织专家，严格按照科技成果管理办法、评审流程及评审标准，开展阶段性成果审查和成果鉴定会。对创新成果的质量、进度、水平等进行评审，得出评审结论，提出具体建议，为下一阶段的开展和成果的最终应用提供了依据。
4.2.5 试验段建设与评估
青藏高原自然环境和地形地质特别复杂，在全面开展施工之前先建设了工程试验段，以检验理论成果、实验成果在高原环境中的实施效果，验证设计思想和工程措施，发现薄弱环节并改进完善，指导设计优化和全面施工。在青藏铁路全面施工之前，青藏铁路公司选取了在全线最具代表性和典型性的地段，结合科学研究所获得的冻土技术、高原高寒施工技术、高原植被种类及种植技术、职业健康安全保障体系等研究成果，先行建设工程试验段。青藏铁路共建设了9个工程试验段，依据不同地温、含水量和地层特点建设了5个冻土工程试验段、1个站后工程试验段、3个植被试验段[18]。试验段建成后，以“接受环境考验”为目的，以经历全部季节循环年为周期，以设计标准为依据，通过连续测试，完成试验段评估，实现了创新成果的全线推广应用。青藏铁路工程试验段在技术难关攻克、创新成果检验、应用推广和专业人员培育等方面发挥了十分重要的作用。
本文研究了基于TCP范式的铁路工程项目技术创新实现模型，探寻了中国铁路工程项目技术创新实现规律，得出提升技术创新效率的有效途径如下：
(1)充分发挥创新主体创新思维的引领作用。铁路工程项目技术创新具有多主体参与和创新思维引领的特性，因而可制定相关制度和政策，充分利用各参与主体的集体智慧，发挥参与主体创新思维的主观能动作用。加强技术创新培训，激发创新主体的创新思维，提高创新主体的创新能力。
(2)加强协同创新管理与评价。协调创新效率的发挥依赖于协同创新的有效管理。创新网络组织应建立长期战略联盟关系，共建合作平台，加强各方关系协同，理顺各方责任和义务，均衡各方利益，通过合作机制、共享机制和动力机制的设计与实施，充分发挥网络组织协同效应。及时开展协同创新效果反馈评价，促进协调效应不断提升。
(3)加强创新成果应用与推广。创新成果除了针对具体工程项目难题外，应立足更广阔的应用市场，因而要加强知识产权保护以及创新成果信息发布、交流与推广平台建设，促进铁路技术创新良性运行和效率的进一步提升。
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(责任编辑：云昭洁)
Exploration the Implementation Model of Railway Project Technological Innovation Based on the TCP
Abstract：In the large-scale railway construction, it is urgent to deepen the research on the realization of technological innovation. Based on the successful experience and characteristics of technological innovation of railway engineering project, this paper analyzes the key influencing factors of technological innovation, puts forward the TCP paradigm of technological innovation and constructs the technological innovation model of railway engineering project based on TCP paradigm. To promote the railway project technical innovation and the benign operation of the further enhance the efficiency.
Key Words：Railway Project; Technological Innovation Model; Empirical Analysis
收稿日期：2017-04-01 基金项目：国家自然科学青年基金项目(71503277)
DOI：10.6049/kjjbydc.2017GC0122
中图分类号：F530.3
文献标识码：A
文章编号：1001-7348(2017)09-0024-04