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基础设施互联互通是我国“一带一路”建设的“血脉经络”，在“五通”建设中扮演先导性角色。具体而言，主要包括以公路、铁路、空运、水运等搭建起的交通设施网络，以光缆、卫星等搭建起来的通信设施网络，以石油、天然气、电力等搭建起来的能源互通设施网络。
根据《愿景与行动》的表述，设施联通包含三个方面：一是硬件的联通，即规划和建设国际骨干通道；二是软件的衔接，即技术标准和设施建设标准的对接；三是共同管理或治理，即上述网络建立后的运营管理。
“一带一路”倡议提出的5年来，设施联通取得了以下四方面进展：
第一，明确了六大经济走廊的总体规划。中蒙俄经济走廊、新亚欧大陆桥经济走廊、中国—中亚—西亚经济走廊、中巴经济走廊、孟中印缅经济走廊及中国—中南半岛经济走廊这六大经济走廊将中国与沿线国家的发展紧密联系在一起，不同经济走廊由于地理区位、资源禀赋和发展特色的差异，在发展重点上也各有不同。六条经济走廊从不同层次和维度，共同构成了“一带一路”建设的有机组成，在驱动沿线国家逐步释放经济活力、实现经济腾飞上有效发挥协同作用。
第二，交通设施建设成果显著。在与周边国家的国际通道建设中，一批重大交通项目落地开花。比如，时速200公里的中越中老国际铁路共用部分—昆明至玉溪段全线开通运营；作为泛亚铁路中通路的中老泰铁路的中国境内玉溪至磨憨段和老挝境内磨丁至万象段、泰国境内廊开至曼谷段分别于2015年8月和12月开工建设；中巴经济走廊“两大”公路建设项目——卡拉奇至拉合尔高速公路（苏库尔至木尔坦段）和喀喇昆仑公路升级改造二期（哈维连至塔科特段）开工建设；中俄界河黑龙江上首座跨境大桥开工建设；昆明经临沧清水河至缅甸皎漂公路中的墨江至临沧、临沧至清水河段开工建设等。
我国交通建设“走出去”也取得较大成绩。比如，由中国、印度尼西亚企业联合体承建的印度尼西亚雅加达至万隆高铁项目5公里先导段于2016年3月实现全面开工；中远海运集团成功收购希腊比雷埃夫斯港控股股权，并全面接管港口经营；中信建设集团牵头的联合体成功中标缅甸皎漂港和皎漂工业园项目；新疆北新路桥建设股份有限公司中标巴基斯坦M-4高速公路绍尔考特至汗尼瓦尔段项目中的第普尔至山姆考特（汗尼瓦尔）标段项目，这也是亚投行首个投资项目。
“中欧班列”取得飞速发展。自2011年3月至2016年底，中欧班列累计开行总数接近3000列，年均增速突破250%，累计运送货物26万标箱，实现进出口贸易总额200多亿美元。成为当前实施“一带一路”倡议的重要实践和国际货物运输发展的一大亮点，对于丰富贸易通道和贸易方式，提高国际物流运输效率，扩大陆向开放，特别是提升中西部地区开发开放地位和水平，都具有重要作用。比如，在中欧班列快速发展的带动下，惠普将工厂从上海搬到了重庆，富士康关闭深圳的工厂搬到成都，数量巨大的IT产品通过铁路进入中国西部和沿线国家市场。可以说，中欧班列的发展已经成为地方政府深入推进“一带一路”建设的一个重要抓手。
这些项目的实施及所取得的重要进展，将有助于加强“一带一路”沿线国家间贸易和人员交流，带动就业，促进地区经济发展。
第三，能源设施建设取得积极成效。能源重大项目合作与基础设施联网取得突破。我国与沿线国家在石油天然气、煤炭、电力、炼油化工等领域开展了广泛合作，与相关国家共同维护跨境油气管网安全运营，促进国家和地区之间的能源资源优化配置。中缅油气管道已正式建成投运；老挝北部电网、埃塞俄比亚千伏输变电工程建成投运。中亚天然气管道项目、中俄天然气管道东线等已开工建设。与俄罗斯、蒙古、吉尔吉斯斯坦、越南、老挝、缅甸六国实现电网互联互通。中巴经济走廊、大湄公河次区域等区域电力合作取得实质进展，合作机制不断完善。
第四，通信设施建设及技术合作扎实推进。在“一带一路”沿线国家的共同推进下，跨境光缆等通信网络建设和国际通信互联互通水平不断提高。例如，坦桑尼亚国家ICT宽带骨干网已建成运营。中缅、中巴、中吉、中俄跨境光缆信息通道等合作项目进展顺利。在通信技术应用领域，实施标准体系、检验检疫、认证认可、标准计量、统计信息等领域对接互认，推动信息技术、数字经济等领域合作。上述工作将为“数字丝绸之路”的建设打下坚实基础。
我国提出“一带一路”倡议后，着力加强与沿线国家在区域基础设施联通上的合作，各部门、各地区与沿线国家积极对接沟通，务实推进双边和区域基础设施联通建设与合作。总的来看，已得到沿线国家和国际组织积极响应和广泛认可，并取得初步成效。具体而言，体现在以下三方面：
一是合作领域不断拓展深化。从交通、通讯、能源、管道、口岸等基础设施建设上的“硬件联通”，向通关、检验、认证、融资等运营管理、金融支持服务等制度建设上的“软件联通”逐步发展，合作领域从易到难不断拓展、合作内容则开始向政策沟通、制度对接、执法互助、标准互认与信息服务平台建设等逐步深化。
二是合作形式日益开放多元。这主要包括以中央与地方等不同层面的合作主体，以高官和工作层定期会晤、企业和行业协会对口沟通等多元合作机制，以及涵盖重点项目推进、签署部门合作备忘录、在专项领域签署具有一定约束力的次区域或双边协议等开放性内容等方面。
三是合作成效开始突出显现。截至2016年11月，中国海关已与“一带一路”沿线34个国家和地区签署了71份合作文件；在加快中欧陆海快线、中欧班列等区域和国际物流大通道建设的同时，海关和质检等机构开展口岸通关协调合作、提升通关便利，平均查验率和通过时间下降50%。根据《世界投资报告》，互联互通成为改善亚洲区域投资环境的重要因素，在全球跨境投资低迷时，流入东亚及东南亚的外商直接投资（FDI）和基础设施领域跨境并购逆势增长。