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我校主持成果申报2019年度高等学校科学研究优秀成果奖项目的公示(三)

     我校主持完成的成果“高速列车和重载货车关键结构可靠性评估与提升技术”拟申报2019年度高等学校科学研究优秀成果奖科学进步奖,特进行公示。公示期:2019527日至2019531日,公示内容见附件。

   公示期内如对公示内容有异议,请您向科技处反映。根据相关要求,为了便于核实、查证,确保实事求是、公正地处理异议,提出异议的单位或者个人,应当表明真实身份,凡匿名异议和超出期限的异议一般不予受理。联系人及联系电话:刘蓉,51684647

  特此公示

  北京交通大学科技处

  2019527

附件 :

项目名称:高速列车和重载货车关键结构可靠性评估与提升技术

推荐单位(专家):北京交通大学

项目简介

高速列车和重载货车是轨道交通的主要装备,转向架和车体是其关键承载结构部件。国际上现行的高速列车和重载货车结构可靠性设计和试验标准,尚不能完全适应我国复杂的运营条件,致使车辆在设计寿命周期内可能存在运用安全隐患。为有效消除高速列车和重载货车可能存在的结构安全隐患,本项目自2005年以来,在7项国家科技支撑计划、4项“863”计划、2项国家自然科学基金、20项中国铁路总公司(原铁道部)科技研究开发计划等的支持下,在结构寿命评估、载荷识别、结构优化设计、疲劳可靠性台架试验等方面开展了研究工作,历经15年,取得了一系列创新性成果,形成了具有完全自主知识产权的高速列车和重载货车关键结构可靠性评估与提升技术体系。

主要创新点和工作包括:

1. 依据高速列车和重载货车关键结构变幅载荷下的疲劳特征,建立了基于实测结构运用状态动应力的结构疲劳寿命预测方法,克服了基于无限寿命理论设计规范的局限性,实现了结构运用寿命的准确预测,寿命预测精度较通常的结构疲劳寿命评估方法提高一个数量级;研发了适应高低温、强振动等复杂环境的结构动应力长周期测试技术及装备,满足两年以上、百万余公里的连续测试需要;自主开发了快速处理海量(1.5TB)动应力数据并进行结构疲劳强度评估的分析软件(2012年获软件著作权)。

2. 针对高速列车关键结构多源载荷耦合作用和低阻尼特征,创新性地提出高速列车关键结构载荷解耦方法,建立了有效实现载荷解耦的标定技术,解决了低阻尼结构长周期运用载荷识别这一长期困扰工程界的难题,研制了系列高速列车和重载货车关键结构高精度(构架载荷和轮轨力测试精度均达到2%以内)多源载荷测试系统,开发了高速列车轮轴、制动盘、轴承等高速旋转部件载荷遥测系统,获得发明专利7项,实现了高速列车和重载货车关键结构长周期运用载荷的高精度测量。

3. 针对高速列车和重载货车关键结构疲劳寿命提升的需求,提出基于实测运用载荷和虚拟仿真技术的结构优化设计方法和基于等效试验载荷的疲劳可靠性试验验证方法,提出的高速动车组转向架构架、制动梁、电机吊架、设备舱支架以及重载货车车体等结构的疲劳可靠性提升方案(发明专利8项)成功应用于1000余组“和谐号”系列高速动车组和3万余辆C80系列重载货车,为保障高速列车和重载货车运营安全发挥了关键作用,取得了巨大经济效益,近三年为应用单位新增利润159.6亿,新增税收29.2亿,节支33.3亿。

本项目共获得发明专利15项、软件著作权1项,发表论文178篇,其中SCI检索25篇、EI检索70篇,获中国铁道学会科技奖一等奖1项(主持)、特等奖6项(参加),对高速列车和重载货车的健康发展做出实质性贡献。

该成果经专家评价:“研究成果总体达到国际先进水平,其中高速列车和重载货车关键结构载荷识别方法、结构可靠性提升技术达到国际领先水平”。

主要完成单位贡献:

1.北京交通大学

确立了基于实测动应力的结构疲劳累积损伤评估方法,建立了结构疲劳关键部位识别方法,发展了长周期复杂环境动应力测试技术,开发了动应力数据处理分析软件,形成了高速列车和重载货车关键结构可靠性评估技术体系;创新性地提出高速列车关键结构载荷解耦方法,建立了有效实现载荷解耦的标定技术,研制了多种高速列车和重载货车关键结构高精度载荷测试系统,开发了高速列车旋转部件载荷遥测系统和重载货车低功耗小型化车载测试系统;提出基于实测运用载荷和虚拟仿真技术的结构优化设计方法,建立了基于等效试验载荷的疲劳可靠性试验验证方法,结合关键结构可靠性评估技术,形成了高速列车和重载货车关键结构可靠性提升体系,有效延长了动车组制动梁、电机吊架、设备舱支架和C80通用敞车车体的使用寿命。

2.中车长春轨道客车股份有限公司

参与完成了CRH5型动车组制动梁结构失效分析、结构优化等工作,解决了该型动车组制动梁的疲劳问题;参与完成了CRH3C型动车组电机吊架线路跟踪测试、台架试验、结构优化等工作,提升了该结构疲劳寿命。参与完成了CRH380B/BL系列、CR400BF高速动车组转向架强度计算、强度台架试验以及线路动应力测试工作,保障了运用安全。将项目相关研究成果运用于“复兴号”动车组转向架和车体研发,优化了转向架和车体关键部件,提高了结构可靠性。

3.中车青岛四方机车车辆股份有限公司

研制了CRH380A/AL高速动车组,参与完成了CRH380A/AL系列、CR400AF高速动车组车体、转向架强度计算、强度台架试验以及线路动应力测试等工作,为高速动车组运用安全奠定了基础;将项目相关研究成果运用于“复兴号”动车组转向架和车体研发,在保障疲劳寿命满足要求的情况下实现了构架、车体轻量化。

4.中车齐齐哈尔车辆有限公司

研究了车体疲劳试验技术,搭建了车体疲劳试验台,为开展货车车体疲劳可靠性台架试验研究奠定了基础;参与完成了C80通用敞车车体结构失效原因分析、线路载荷测试、结构优化等工作,解决了该型货车车体底架疲劳裂纹问题,提高了车辆运用的安全性与可靠性。

 

曾获科技奖励情况:

获 奖 项 目 名 称

获奖时间

奖项名称

奖励等级

授奖部门(单位)

提速重载机车车辆关键部件可靠性评估体系及应用

2014-09-01

中国铁道学会铁道科技奖

一等奖

中国铁道学会

时速200公里城际动车组研制

2016-12-01

中国铁道学会铁道科技奖

特等奖

中国铁道学会

高速检测列车动车组

2016-02-01

中国铁道学会铁道科技奖

特等奖

中国铁道学会

CRH5型高速动车组技术开发及应用

2015-03-01

中国铁道学会铁道科技奖

特等奖

中国铁道学会

CRH380B型高寒高速动车组技术开发及应用

2014-09-01

中国铁道学会铁道科技奖

特等奖

中国铁道学会

CRH380A新一代高速列车研制

2012-12-01

中国铁道学会铁道科技奖

特等奖

中国铁道学会

时速350公里高速动车组

2009-12-01

中国铁道学会铁道科技奖

特等奖

中国铁道学会

 

 

主要知识产权证明目录

授权项目名称

知识产权类别

国别

授权号

授权日期

工程结构数据处理与疲劳强度评估系统软件V1.9

软件著作权

中国

2012SR045366

2012-05-31

H型测力构架的浮沉

载荷测试结构

授权发明专利

中国

ZL 2011 1 0387871. X

2014-12-31

摇枕载荷测试方法

授权发明专利

中国

ZL 2009 1 0077441.0

2011-01-26

轴承载荷测试结构及测试方法

授权发明专利

中国

ZL 2012 1 0444302.9

2015-10-28

一种施加面载荷的装置

授权发明专利

中国

ZL 2015 1 0134655.2

2017-08-01

轨道车辆结构动应力

谱分布的估计

科技论文

中国

2013年49卷4期

2013-02-20

Theoretical research and experiment validation of quasi-static load spectra on bogie structures of high-speed trains

科技论文

中国

2014年 30卷6

2014-12-31

Analysis of the Load-Stress Response Characteristics of the Bogie Frame in Intercity Electric Multiple Unit

科技论文

中国

2018年2期

2018-04-15

高速列车设备舱支架

疲劳裂纹机理研究

科技论文

中国

2015年51 卷6 期

2015-03-20

《铁路货车载荷谱及其应用》

专著

中国

ISBN 978 7 113 24372 2

2018-04-01

 

 

 

 

主要完成人情况表:

姓    名

刘志明

性  别

排   名

1

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

教授

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点1.3,组织开发了高速列车和重载车辆关键结构多通道动态数据处理与疲劳强度评估系统软件。旁证材料:软件著作权证书[附件2]。针对创新点2.2和2.3,研制了高精度转向架测力构架和重载货车转向架摇枕高精度载荷测试系统。旁证材料:发明专利[附件3、附件4]。针对创新点3.3,自从2006年开始,先后组织开展了对CRH5系列、CRH380系列、中国标准动车组的疲劳可靠性评估和提升。旁证材料:应用证明[附件21]。

姓    名

王文静

性  别

排   名

2

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

教授

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点1.2,研究了长期复杂环境动应力测试技术,开展了高速列车关键结构动应力跟踪测试和疲劳可靠性评估工作。旁证材料:“863”项目[附件32-33]。针对创新点3.1,完成了基于实测载荷的结构疲劳虚拟仿真研究。旁证材料:“863”项目[附件16]。针对创新点3.3,完成了高速列车制动梁、电机吊架、设备舱支架等关键结构的疲劳评估和结构优化工作。旁证材料:论文[附件10]。

 

姓    名

王曦

性  别

排   名

3

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

教授

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点2.3,研制了重载货车关键结构高精度载荷测试系统,开展了实际线路载荷谱试验测试和统计分析研究。旁证材料:专著[附件11-12]。针对创新点3.2,开展了铁路货车整车疲劳与振动台架试验技术研究,旁证材料:专著[附件11-12]。针对创新点3.3,完成了对我国大秦线27吨轴重重载货车车体的结构优化,旁证材料:应用证明[附件24]。

姓    名

李强

性  别

排   名

4

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

教授

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点1.1,确立了基于实测动应力的结构疲劳累计损伤评估方法。旁证材料:论文[附件7]。针对创新点2.2,研制了高速列车转向架测力构架。旁证材料:发明专利[附件3]。针对创新点2.3,研制了重载货车转向架摇枕高精度载荷测试系统。旁证材料:发明专利[附件4]。

姓    名

孙守光

性  别

排   名

5

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

教授

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点2.1,提出了高速列车转向架结构载荷解耦方法。旁证材料:论文[附件8]。针对创新点2.2和2.3,研制了高精度转向架测力构架和重载货车转向架摇枕高精度载荷测试系统。旁证材料:发明专利[附件3、附件4]。

姓    名

李国栋

性  别

排   名

6

工作单位

中车长春轨道客车股份有限公司

完成单位

中车长春轨道客车股份有限公司

技术职称

教授级高级工程师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.3,参与完成了高速列车电机吊架、制动梁等关键结构的疲劳评估和结构优化工作。旁证材料:应用证明[附件21]。

姓    名

任尊松

性  别

排   名

7

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

教授

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点2.2,研制了高精度转向架测力构架。旁证材料:发明专利[附件3]。针对创新点3.2,研究了转向架构架载荷-应力传递关系。旁证材料:论文[附件9]。

姓    名

金新灿

性  别

排   名

8

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

副教授

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点1.2,研究了动应力测试抗干扰技术。旁证材料:“863”项目[附件14]。针对创新点2.2,研究建立了高速测力轮对的测试方法及实验台标定分析方法,研究建立了旋转部件在服役过程中的动态应力和载荷的测试识别方法。旁证材料:发明专利[附件5]。

姓    名

邹骅

性  别

排   名

9

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

讲师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.2,对轨道车辆结构可靠性台架试验技术进行研究,实现轨道交通车辆结构件专用可靠性试验方法,确保各种车型结构件可靠性试验有效实施。旁证材料:发明专利[附件6]、论文[附件9]。

姓    名

王斌杰

性  别

排   名

10

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

副教授

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点2.3,开展了我国通用线路条件下重载货车载荷与疲劳可靠性试验研究。旁证材料:应用证明[附件24]。

姓    名

杨广雪

性  别

排   名

11

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

副教授

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点2.3,参与完成了重载货车实际线路载荷谱试验测试和统计分析研究。旁证材料:专著[附件11-12]。针对创新点3.2,参与完成了铁路货车整车疲劳与振动台架试验技术研究,旁证材料:专著[附件11-12]。

姓    名

丁叁叁

性  别

排   名

12

工作单位

中车长春轨道客车股份有限公司

完成单位

中车长春轨道客车股份有限公司

技术职称

教授级高级工程师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.3,参与完成了CRH380A/AL高速列车车体强度计算及强度试验等工作。旁证材料:“863”项目[附件34-36]。

姓    名

李秋泽

性  别

排   名

13

工作单位

中车长春轨道客车股份有限公司

完成单位

中车长春轨道客车股份有限公司

技术职称

教授级高级工程师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.3,参与完成了CRH5型高速列车制动梁强度计算及强度试验等工作。旁证材料:应用证明[附件21]。

姓    名

李向伟

性  别

排   名

14

工作单位

中车齐齐哈尔车辆有限公司

完成单位

中车齐齐哈尔车辆有限公司

技术职称

教授级高级工程师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.3,参与完成了C80型系列车型结构失效原因分析及结构改进优化等工作,解决了该系列货车车体底架疲劳裂纹问题,提高了车辆运用的安全性与可靠性。旁证材料:应用证明[附件24]。

姓    名

殷怡

性  别

排   名

15

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

讲师

本人对本项目技术创造性贡献:

对应创新点3.3,开展了测试信号的噪声识别与处理,对信号进行各种统计处理研究,参与完成了重载货车的线路实测数据的处理分析。旁证材料:专著[附件11-12],论文“Multivariate weighted multiscale permutation entropy for complex time series”。

姓    名

徐宁

性  别

排   名

16

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

讲师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点2.2,研究了车辆系统部件间结构载荷和振动的传递特征,分析了加速和匀速等多种复杂工况下车辆系统振动响应特征的时域和频域规律。旁证材料:应用证明[附件21],论文“带集中质量及转动惯量的弹性车轴模型及振动分析”。

姓    名

杨超

性  别

排   名

17

工作单位

北京交通大学

完成单位

北京交通大学

技术职称

讲师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.1,建立了车体仿真模型,研究了碰撞下的车体变形与应力。旁证材料:应用证明[附件22],论文“On the overriding issue of train front end collision in rail vehicle dynamics”。

姓    名

周殿买

性  别

排   名

18

工作单位

中车长春轨道客车股份有限公司

完成单位

中车长春轨道客车股份有限公司

技术职称

教授级高级工程师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.3,参与完成了CRH3C型高速列车电机吊架结构失效原因分析及结构改进优化等工作,解决了该型动车组电机吊架的疲劳问题,提高了车辆运用的安全性与可靠性。旁证材料:“863”项目[附件34-36]。

姓    名

张振先

性  别

排   名

19

工作单位

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

完成单位

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

技术职称

高级工程师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.3,参与完成了CRH380A/AL系列高速动车组转向架强度计算及强度试验等工作,参与完成了CRH380A/AL系列高速动车组线路动应力方案制定等工作,提高了CRH380A/AL系列高速动车组的运用的安全性与可靠性。旁证材料:应用证明[附件22]。

姓    名

王文

性  别

排   名

20

工作单位

中车齐齐哈尔车辆有限公司

完成单位

中车齐齐哈尔车辆有限公司

技术职称

教授级高级工程师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.3,参与完成了C80型系列车型结构失效原因分析及结构改进优化等工作,解决了该系列货车车体底架疲劳裂纹问题,提高了车辆运用的安全性与可靠性。旁证材料:应用证明[附件24]。

姓    名

姜朝勇

性  别

排   名

21

工作单位

中车长春轨道客车股份有限公司

完成单位

中车长春轨道客车股份有限公司

技术职称

高级工程师

本人对本项目技术创造性贡献:

针对创新点3.3,参与完成了CRH380B/BL型动车组转向架强度试验与线路动应力实测等工作。旁证材料:应用证明[附件21]。