高速铁路是复杂的巨系统。京津城际铁路是我国首条工程实践、运营实践的高速铁路，在攻克系统设计与系统集成、轨道高平顺与高稳定、高速列车安全与舒适、运行（营）控制可靠与高效四大方面科技难题和关键技术取得了重大创新成果；历时3年建造，开通运营验证，整体达到世界领先水平；该成果对推进我国铁路网又好又快地建设具有指导性、示范性的重大作用。
建设中的京沪高速铁路和京广客运专线铁路，跨长江、黄河的4座大跨度桥梁都采用了钢桁梁结构，且均为多线铁路桥或公铁两用大桥，承载能力大、列车运行速度高。诸多新材料、新结构、新工艺获得运用。
针对京沪高速铁路北京至沧州段桥梁工程特点，重点介绍了代表性特殊结构桥梁的施工方法、区域性地面沉降地区桥梁工后沉降的控制措施，以及保证350 km/h无砟轨道高平顺性的施工技术创新措施。
以京沪高速铁路为工程背景，试验研究了矿物掺合料（粉煤灰、粉煤灰-矿粉）对混凝土工作性能、力学性能和耐久性能的影响以及大掺量矿物掺合料高性能混凝土的配制技术。结合实际工程，介绍了大掺量矿物掺合料高性能混凝土原材料选择、配合比设计、施工工艺等方面的控制技术。
京津城际铁路是我国第一条建成运营的时速350 km客运专线。设计中贯彻桥梁建设新理念，确保高速条件下列车的安全性、舒适性和稳定性要求，并遵循环境适应性、服务运输和综合效益的设计理念。全线采用长桥方案，桥上采用最先进的无砟轨道技术，桥梁占线路长度的87.7 ％，京津城际铁路桥梁设计、建造的成功，为今后大规模高速铁路建设积累了宝贵的经验，起到了示范性、标志性、样板性工程的作用。
以京津城际铁路工程为例，系统地介绍了无碴轨道客运专线（高速铁路）桥梁沉降观测的具体要求、方法，并提出了沉降评估的数学模型和判定条件。
为满足高速列车安全、舒适性的需要，保证线路的高平顺性，无碴轨道的铺设与运营对路基、桥涵、隧道等线下结构的工后沉降要求非常严格, 追求“零沉降”理念。以武广铁路客运专线为基础，系统地介绍了线下结构物沉降变形观测关键技术，数据管理与分析预测系统，提出了工后沉降的预测方法及评估条件与标准，合理确定无碴轨道开始铺设时间，以保证客运专线无碴轨道结构铺设的质量。并提出了一些体会和建议，为正在建设的无砟轨道客运专线提供借鉴。
采用现场实测的方法对武广客运专线工程32 m预应力混凝土箱梁应力效果进行监测，并采用Midas/Civil结构分析程序进行了弹性上拱的理论分析，提出箱梁徐变上拱的控制措施，为同类工程提供借鉴及经验。
结合所承担的铁道部及中铁建总公司科研课题“客运专线铁路简支箱梁梁场工业化研究”的研究成果，及近30个梁场的规划设计实践，对梁场选址、梁场的平面布置及设备配套等梁场建设的3大重要内容进行了全面深入的论述。
介绍聚羧酸系减水剂在满足铁路客运专线高性能混凝土综合性能方面的能力和特点，分析了工程应用中使用聚羧酸系减水剂存在的一些问题。提出解决聚羧酸系减水剂与水泥的相容性问题以及保持聚羧酸系减水剂本身质量稳定性是目前该减水剂应用的关键。
以苏通长江大桥为研究对象，通过数值仿真分析验证了几何控制原理的正确性。通过对施工过程中临时荷载和环境温度对于结构线形影响的系统分析和研究结果表明，在考虑施工全过程几何非线性影响的条件下，临时荷载及环境温度等因素仅影响施工过程中的结构状态，基本不影响成桥的结构线形和内力状态，几何控制原理适用于超大斜拉桥施工控制，采用几何控制原理能够获得良好的施工控制结果。
我国城市公共交通领域已经进入了一个快速发展的建设时期，以北京城市轨道交通规划为例，分析当前我国城市轨道交通在规划、建设及运营方面存在的问题，借鉴国际大都市轨道交通在规划、建设、运营方面的轨道交通方式、客流出行换乘方便、整合既有各种资源、交通带动城市发展的经验，提出了应建立综合协调机制、完善轨道交通规划、打造综合交通枢纽的优化原则，以及利用国有铁路资源实现轨道交通换乘与衔接具体建议。