英国谢菲尔德大学
机械、航空航天与土木工程学院
招收全奖博士
博士研究生奖学金项目：铁路基础设施受水和植被驱动的失效模式
关于项目
谢菲尔德大学谢菲尔德水中心与英国铁路网公司（Network Rail）及英国工程与物理科学研究委员会（EPSRC）水基础设施与韧性博士培养中心合作开展本项目。
博士研究生奖学金项目：铁路基础设施受水和植被驱动的失效模式
津贴：该职位将全额支付大学学费，并为英国本土及海外学生提供每年25,726英镑的免税津贴。
申请截止日期：2026年2月28日
起始日期：2026年9月28日（合同期限4年）
英国铁路的运行状况日益受到水、气候和植被相互作用的影响。洪水、饱和的路基、堵塞的排水沟以及季节性的落叶，均会带来安全风险、导致延误并引发高昂的维护成本。与此同时，气温上升、秋季更加湿润以及气候变异性增大，正在改变植被的生长习性，导致铁路网络中出现更多新的失效模式。如今，英国铁路网公司管理着数千公里的排水沟、涵洞、路堑和路基，这些设施正是应对上述挑战的核心所在。了解水和植被如何共同影响基础设施的可靠性，对于打造更安全、更具韧性和可持续性的铁路至关重要。
本项目将首次对铁路基础设施的水文植被风险进行全国范围内的综合分析。成功入选的候选人将直接与英国铁路网公司的工程师和数据科学家合作，结合排水和土方工程记录、植被调查、检查历史、运营性能数据、高光谱图像、车载视频分析以及卫星土壤湿度产品等数据，构建植被和水驱动失效的预测模型。通过将这些数据集与降雨、地形、土壤湿度和气候预测数据（UKCP18）相结合，项目将揭示降雨模式和排水状况如何影响植被生长、冠层动态、根系侵入和落叶时间，进而探究植被如何影响堵塞、洪水和路基不稳定等问题。
研究将探讨反馈循环的两个方向：水文气候条件如何影响植被行为，以及植被如何损害排水和水管理设施的功能。利用先进的地理空间建模、机器学习和数字孪生概念，项目将识别植被、排水和降雨共同作用产生复合风险的热点区域。随后，项目将利用气候情景预测这些风险在未来可能的发展趋势，为长期气候适应和投资规划提供依据。
学生将培养一套全面的高价值技术和专业技能，包括：
• 地理空间和地理信息系统（GIS）分析。
• 水文和水力模拟。
• 机器学习，包括无监督聚类和预测建模。
• 使用MATLAB、Python及相关数据科学库处理大型、复杂、多源数据集。
• 气候情景分析并整合UKCP18预测数据。
• 基础设施资产管理分析和数字孪生概念。
• 向学术界和行业界传达技术发现。
• 与工程师、数据科学家、现场团队和决策者合作。
这些技能在铁路工程、基础设施咨询、水务公司、环境机构、交通运营商以及更广泛的气候韧性领域备受青睐。具备领域知识（水、植被、排水、资产性能）、强大的定量和计算能力，以及直接与大型国家基础设施运营商合作的经验，将显著提升学生的职业前景。类似项目的毕业生通常会在数据驱动工程、基础设施韧性、环境风险分析等领域担任重要职务，或直接加入英国铁路网公司的技术和分析团队。
由于本项目是与英国铁路网公司合作开发的，学生在为期四年的项目中将与行业紧密合作。学生将有机会参与行业实习、在地区或国家团队中嵌入工作、参加技术研讨会以及实地考察，以了解实际的排水和植被管理挑战。这些实习将让学生接触运营实践、风险评估框架以及管理国家交通系统的实际限制，这些经验在纯学术的博士项目中很少能获得。
项目成果将包括新的排水和植被相关失效预测工具、全国范围的风险集群以及为线路工程师和资产管理人员设计的决策支持仪表盘原型。该研究与英国铁路网公司第七控制期（CP7）的气候适应、预测性维护和数字资产优化目标高度契合，具有显著的影响潜力。所开发的建模框架也可能适用于其他线性基础设施领域，包括公路、管道、防洪设施和水务行业资产。
本项目为有志向的学生提供了一个绝佳机会，让他们能够应对气候、水、植被和基础设施交汇处的现实工程挑战，并培养直接契合交通、水务和环境领域未来需求的技能。
本项目的研究计划将作为英国工程与物理科学研究委员会水基础设施与韧性博士培养中心（CDT WIRe）的一部分完成。WIRe是英国三所顶尖大学在水韧性基础设施领域的合作项目。学生将受益于由学术界和行业界世界领先专家提供的定制培训计划，获得世界领先的实验和计算设施的使用权限，并与行业和终端用户合作伙伴保持密切和定期的联系。WIRe致力于促进多元化和包容性社区，并提供一系列家庭友好型、包容性的就业政策。有关WIRe计划的更多信息，请访问：https://cdtwire.com/
本项目将由安迪·尼科尔斯博士、西蒙·泰特教授和吴一奇博士共同指导，并与英国铁路网公司的合作伙伴协作开展。学生将有充足的机会前往英国及海外，拜访我们的学术和行业合作伙伴。
申请资格
本奖学金遵循英国研究与创新署（RCUK）的标准申请资格标准。面向英国本土和海外学生开放（每项培训资助设有海外学生名额上限）。
选拔标准如下：
• 工程、物理科学、数学、计算机科学或相关学科的良好荣誉学位（或同等经验）。
• 对研究的热情。
• 良好的书面和口头沟通能力，以传播研究成果并与项目合作伙伴沟通。
• 愿意并能够与其他研究人员、行业和终端用户合作。
• 在相关领域（如数据分析、机器学习、铁路工程、资产管理、水文学、水力学）有相关经验证明的能力。
申请方式
有意申请者请将求职信和简历发送至林赛·霍普克罗夫特（Lindsay Hopcroft）（mailto:cdtwireapps@sheffield.ac.uk）。如需非正式咨询，请联系：安迪·尼科尔斯博士（mailto:a.nichols@sheffield.ac.uk）
资助说明
津贴：该职位将全额支付大学学费，并为英国本土及海外学生提供每年25,726英镑的免税津贴。
本奖学金遵循英国研究与创新署（RCUK）的标准申请资格标准。面向英国本土和海外学生开放（每项培训资助设有海外学生名额上限）。
