关于推荐申报2017年度国家科学技术奖候选项目的公示(六)

     发布日期:2017-01-13 阅读次数:

    我校主持完成的高速、城轨列车在途安全预警关键技术及应用成果拟申报推荐2017年度国家技术发明奖。根据相关要求,现对项目进行公示,公示材料见附件。

    项目公示期为:2017113日至122日,公示期10天。在公示期内,任何单位或者个人对推荐项目的创新性、先进性、实用性及推荐材料的真实性及项目完成人、完成单位及排序持有异议的,可以书面向科技处提出,并提供必要证明文件。科技处联系电话:51688552

    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。

    特此公示。

                                                  北京交通大学科技处

                                                  2017113

附件:

一、项目名称:高速、城轨列车在途安全预警关键技术及应用

二、推荐单位意见

推荐单位:中国发明协会

推荐单位意见:

我单位认真审阅了该项目推荐书及其附件材料,确认全部材料真实有效,相关栏目符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。

我国高速铁路和城市轨道交通运营、在建和规划路网规模以及在役高速列车和城轨列车数量持续高居世界首位,列车运行面临着世界上最为复杂的运营环境和服务需求。如何提升安全保障水平、降低运维成本、确保能力发挥,已成为我国轨道交通业面临的史无前例并日益尖锐的挑战。

该项目研究人员历时十余年,以应对我国高铁和城轨可持续发展面临的上述重大挑战以及满足安全保障和运营维护透明化、主动化和智能化需求为导向,攻克了高铁/城轨列车运行状态在途感知、故障诊断与预警、大容量车地数据传输、安全隐患挖掘、运维资源优化等关键技术;研发了具有自主知识产权、符合国情、先进适用并经过规模化工程验证的列车主动安全保障和预测性维修关键技术体系和成套系统装备;支撑研制了我国第一列智能化高速列车和第一列城轨智能列车系统。

本项工作获得授权国家发明专利23项和软件著作权45项,编制国家行业标准1部和企业规范3部,出版专著7本,发表SCI、EI检索论文53 篇;获省部级科技成果特等奖1项,一等奖1项,二等奖3项,国际发明金奖3项。

推荐该项目为国家技术发明奖一等奖。

三、项目简介

我国高速铁路(简称高铁)和城市轨道交通(简称城轨)运营、在建和规划路网规模以及在役高速和城轨列车数量持续高居世界首位,且列车运行面临着世界上最复杂的运营环境和服务需求;几乎所有的特/重大安全事故均发生在列车在途运行过程中,既有的计划修和故障修造成运维成本居高不下,运力保持水平亟需提高。

如何提升安全保障水平、降低运维成本、确保能力发挥,已成为我国轨道交通面临的日益尖锐的挑战。突破以列车服役状态全息化感知和在途诊断预警为核心的列车智能化技术,实现列车运行安全保障和运营维护透明化和主动化,是我国轨道交通可持续发展的必由之路,也是全球该领域技术发展大趋势。

历时十余年,在国家科技计划支持下,该项目以应对上述重大挑战及需求为导向,攻克了高铁/城轨列车在途服役状态感知、故障诊断与预警、大容量车地数据传输、安全隐患挖掘、运维策略优化等关键技术;自主研发了符合国情、先进适用并经过规模化工程验证的列车主动安全保障和预测性维修关键技术体系和成套系统装备;支撑研制了我国第一列智能化高速列车和第一列城轨智能列车系统。主要发明如下:

1. 针对列车在复杂运行环境下在途服役状态准确感知难、辨识精度低的瓶颈问题,发明了基于动态数据驱动混合智能的服役状态特征提取技术、基于模型计算和数据驱动协同的故障诊断技术、基于深度感知的列车服役性能评估预警技术,实现了复杂工况下列车在途服役状态准确感知和精确辨识。

2. 针对列车车载传感网络和车地间数据传输需同时满足高可靠、高安全、大容量需求的技术难题,发明了分层递阶和逻辑可重构的列车在途安全检测传感网络技术,安全信息实时移动信道与大容量静止信道协同的复合信道车地传输技术以及数据链路快速构建、恢复与保持技术,研制了车载、车地数据传输系列节点设备,以及与之配套的集成化测试验证评估技术与平台。

3. 针对在途运行列车在线监测难、安全隐患预测难、失效部位辨识难、故障确认难、维修及时精准难,以及由此导致的运维成本高等长期存在的技术经济难题,发明了列车关键设备隐患挖掘和性能劣化评估技术,基于多故障链构建和解耦的隐患定位与故障辨识技术,并在此基础上形成了基于状态特征演化的预测性维修决策优化技术。

本项成果获授权国家发明专利23项,软件著作权45项;形成国家行业标准1部和企业规范3部;出版专著7本,发表论文74篇(SCI、EI检索53 篇);获省部级科技成果特等奖1项,一等奖2项,二等奖3项,国际发明金奖3项。

本成果已应用于我国高速列车主力车型CRH380A和广州、上海等地城轨运营中,近三年新增销售额逾5.9亿元,社会效益显著;为我国高铁/城轨列车运维向主动安全保障和预测性维修转型奠定了技术基础,对提升我国轨道交通高端装备安全和运维保障智能化水平具有重大技术和经济意义。

四、客观评价

1、知识产权和成果奖励:授权国家发明专利23项,件著作权45项。相关成果“CRH380A新一代高速列车研制”、“突发事件条件下高速铁路运输组织应急处置关键技术与系统”获2012 年铁道科技奖特等奖和2015年国家安全生产监督管理总局第六届安全生产科技成果奖一等奖;“铁路列车运行安全全过程多元智能综合监控关键技术及系统”、“城轨列车关键设备状态监控、预警与应急技术及系统”分别获 2009、2012年教育部高等学校科学技术进步奖二等奖;“高速列车、城轨列车主动安全保障关键技术及应用”获2016年第九届国际发明展金奖。“一种基于LMD和PCA的滚动轴承辨识方法”、“一种轨道交通系统运行安全评估方法”获2015年德国纽伦堡国际发明展金奖和2016年日内瓦国际发明展金奖。贾利民教授获2016年中国发明协会第九届“发明创业奖·人物奖”。

2、技术检测报告:2012年3月29日,车载无线通信主机、实时信道单元和静止信道单元通过了国家电子计算机质量监督检验中心关于安全性要求和环境适应性的检测,全部符合要求。接入节点和复合节点设备于2012年3月29日通过了国家电子计算机质量监督检验中心安全性要求和环境适应性的检验,于2012年11月5日通过了中国电子技术标准化研究院赛西实验室关于电源端子传导骚扰、辐射骚扰、静电放电等电磁兼容检测。2013年12月26日,隐患挖掘与评估预警系统通过了中国软件评测中心的软件产品技术鉴定测试,结论为:“……得到典型隐患预测准确率92%。……”。2014年3月25日,基于LMD-PCA-LSSVM的滚动轴承运行状态隐患辨识算法通过了电子科技大学设备可靠性与健康管理实验室的技术鉴定,结论为:“……算法的隐患辨识准确率高于90%,该方法具备发现和区分早起故障隐患的能力。……对区分故障隐患具有较好的鲁棒性。……”

3、用户评价:“列车在途隐患挖掘与评估预警技术及系统研制”课题成果隐患挖掘与评估预警系统于2013年11月30日至2013年12月20日在广州市地下铁道总公司运营事业总部相关部门对系统进行了运用测试,用户意见为:“……该系统能够实现整车、子系统和关键部件的在途隐患挖掘与评估预警功能,该系统有助于提高车辆故障预判断的准确率、车辆隐患的主动预防能力,促进维修规程的优化,基本满足用户要求。”;“列车在途监测与预警系统集成技术与示范工程”课题成果地铁车辆维修管理系统于2013年9月10起在广州地铁运营事业总部运营一中心投入试用,用户意见为:“……系统将现场离散的各类车辆维修管理数据和管理流程有效整合至一个平台,方便了车辆检修现场管理,……基本满足了用户需求。”;2013年11月起,城轨列车在途监测与安全预警系统在广州地铁二、八号线进行了超过半年的示范应用,并于2014年5月30日由广州市地下铁道总公司形成用户意见为:“……实现了对列车智能感知、智能诊断、智能跟踪的全过程管理,大幅提高“列车在途故障判断”、“应急处置和检修”等方面的运作效率,增强了列车运行的安全性。”

4、验收意见:2013年12月12日,尹福康等7位专家对“车载数据中心车地传输模块及数据存储模块研制”进行了技术验收,验收意见为:“1.研究了车载数据安全存储与管理、车地可靠安全传输等关键技术;2.开发了数据存储管理及无线传输控制软件,符合高速列车运行条件下准实时的信息传输要求,可实现限定资源条件下的多用户多业务协调。……4.设备样机经过了实验室系统仿真试验、型式试验和例行试验、现场静态和动态试验等试验验证,表明设备样机的功能和性能达到了任务书的要求,符合智能列车运行安全状态信息的数据存储管理及车地无线传输的应用需求。”

5、鉴定意见:2011年8月18日,由施仲衡、吴宏鑫院士等7位专家组成的教育部成果鉴定委员会对“城轨列车关键设备状态监控、预警与应急技术与系统”进行了鉴定,意见为:“……城轨列车关键设备状态监控预警与应急联动组成的综合系统填补了城市轨道交通领域国内空白,达到了国际先进水平,其中智能复合传感器技术、基于数据融合和模式识别的故障智能诊断技术、基于故障集内映射和故障因果链分析的故障影响评估技术、基于可靠性评估的设备主动维护策略优化生成技术方面达到了国际领先水平,一致同意通过鉴定。建议加快成果转化,在初步产业化规模基础上向全国轨道交通行业扩大推广应用。”

6、科技查新:2017年1月,教育部科技查新工作站对该项目的查新结论为:“国内外相关文献报道分别涉及到该查新项目的上述查新点的部分内容,但均未见有与该查新项目以上特点相符的文献报道。”

五、推广应用情况

目前,该项目发明技术成果在广州地铁集团有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、北京锦鸿希电信息技术股份有限公司、广州中车轨道交通装备股份有限公司、中车株洲电力机车有限公司等多家单位得到了广泛的技术应用,研制的形成的系统与设备已在广州地铁2,8号线15列运营车辆和“三区两站间”示范线路,以及京沪高速铁路、京广高速铁路和沪昆高速铁路中得到了广泛应用,应用时间超过3年,在高速、城轨列车在途检测、安全预警以及运维决策等方面均发挥了重大作用,有效支撑了高速、城轨列车在途运营安全状态监测与运维保障。

推广应用情况:

应用单位名称

应用技术

应用起止时间

联系人/电话

应用情况

广州地铁集团有限公司

发明点1,2,3

2011年至今

袁敏正/13922122516

应用城市轨道列车在途监测与安全预警关键技术,近3年产生经济效益约12000万元,节约直接投资约为70000万元

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

发明点1,2,3

2013年至今

李恒奎

/13864230719

应用高速列车在途安全预警与运维保障技术,近三年新增销售利润约为2022.75万元,节约了直接投资约为9066万元

北京锦鸿希电信息技术股份有限公司

发明点2

2011年至今

胡洪水

/13911580832

应用大容量车地传输技术、无线传输链路构建与恢复技术等,近3年新增销售利润约为8143万元

广州中车轨道交通装备股份有限公司

发明点1,2

2011年至今

胡列宾/13807331977

应用城轨列车在途安全检测与预警技术系统设备,每列新车价值可增加约200万元

中车株洲电力机车有限公司

发明点1,2

2013年至今

周江伟/13574250650

应用城轨列车在途安全检测与预警系统设备,产生市场价值约为2380万元

六、主要知识产权证明目录

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明专利

列车在途安全状态监测方法、设备和系统

中国

ZL201210266164.X

2016年07月06号

证书号第2138154号

北京交通大学

贾利民、李鲲鹏、常江波

有效专利

发明专利

一种城轨列车转向架的故障预测与视情维修方法

中国

ZL201410431294.3

2016年11月23日

证书号第2295106号

北京交通大学

秦勇; 贾利民; 史婧轩; 程晓卿; 张媛; 于珊; 寇淋淋; 张振宇;

有效专利

发明专利

一种城轨列车安全检测传感网可靠性多指标综合评估方法

中国

ZL201310752571.6

2016年08月17日

证书号第2178048号

北京交通大学

贾利民、董宏辉、田寅、秦勇、滕志伟、胡月、马慧茹

有效专利

发明专利

面向轨道交通的车地无线数据的可信传输系统及方法

中国

ZL200710120817.2

2011年08月17日

证书号第825250号

北京锦鸿希电信息技术股份有限公司

贾利民,蔡国强,秦勇,王艳辉,徐杰,柴园园

有效专利

发明专利

基于转向架速度的列车运行舒适度预测方法

中国

ZL201310080326.5

2013年07月10日

证书号第1837948号

北京交通大学

魏秀琨; 汪煜婷; 贾利民; 秦勇; 刘光武; 袁敏正; 杨林芝; 刘琰; 郭淑萍; 林帅; 郭昆;

有效专利

发明专利

基于模型与规则的高速列车转向架蛇形运动实时监测方法

中国

ZL201210583289.5

2016年12月28日

证书号第2320804号

北京交通大学

王晗、梁建英、战成一、赵长龙

有效专利

发明专利

一种基于LMD和PCA的滚动轴承状态辨识方法

中国

ZL201210279605.X

2015年01月01日

证书号第1668256号

北京交通大学

秦勇; 张媛; 贾利民; 邢宗义; 廖贵玲; 陈皓; 季海燕; 陈波;

有效专利

发明专利

基于数据融合模式识别的嵌入式故障智能诊断装置及方法

中国

ZL200710120829.5

2009年09月09日

证书号第548766号

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

贾利民,蔡国强,秦勇,王艳辉,张烨,周慧娟

有效专利

发明专利

一种轨道交通系统运行安全评估方法

中国

ZL201210062049.0

2015年11月04日

证书号第1832826号

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

秦勇、张媛、贾利民、陈波、廖贵玲、邢宗义

有效专利

计算机软件著作权

城轨车载综合数据监测中心软件V1.0

中国

2013SR092401

2013年08月30日

软著登字第0598163号

北京锦鸿希电信息技术股份有限公司

 

有效软著

七、主要完成人情况

1.贾利民(北京交通大学)

负责项目的总体设计和关键技术研究,对项目的三个发明点均做出了创造性贡献,提出了轨道列车在途监测与安全预警全新的技术架构,并主持了轨道列车在途监测与安全预警项目的研制工作。

2.秦勇(北京交通大学)

在基于动态数据驱动和混合智能的服役状态特征提取技术和基于非线性动力学模型辨识和多源异构数据融合的故障辨识技术(发明点一)以及基于隐患挖掘与故障定位的列车预测性维修技术(发明点三)做出了创造性贡献。

3.刘光武(广州地铁集团有限公司)

基于深度感知的列车走行系关键部件服役性能态势分析技术(发明点一)和基于隐患挖掘与故障定位的列车预测性维修技术(发明点三)做出了突出贡献。

4. 梁建英(中车青岛四方机车车辆股份有限公司)

在基于非线性动力学模型辨识和多源异构数据融合的故障辨识技术(发明点一)和基于隐患挖掘与故障定位的列车预测性维修技术(发明点三)做出了创造性贡献。

5. 董宏辉(北京交通大学)

在列车在途服役状态安全检测传感网与列车检测传感网络仿真与测试平台(发明点二)做出了创造性贡献。

6. 李鲲鹏(北京锦鸿希电信息技术股份有限公司)

在列车在途服役状态安全检测传感网与高性能车地数据传输技术(发明点二)作出了突出贡献。

八、完成人合作关系说明

2011年—2013年,北京交通大学的贾利民、秦勇和董宏辉教授、广州地铁集团有限公司刘光武副总经理与北京锦鸿希电信息技术股份有限公司李鲲鹏副总经理,依托国家863计划现代交通技术领域“城市轨道列车在途监测与安全预警关键技术”主题项目,针对城轨列车车载安全状态传感网络、安全状态特征提取、在途故障诊断和预警等问题,共同完成了“列车在途隐患挖掘与评估预警技术及系统研制”、“列车在途安全综合监测数据大容量传输技术及设备研制”和“列车在途监测与预警系统集成技术与示范工程”课题相关研究工作。

第四完成人梁建英为中车青岛四方机车车辆股份有限公司主管380A高速列车研发设计的主任设计师。2011年至 2013年期间,贾利民教授与梁建英总工程师参与的“CRH380A新一代高速列车研制”项目,获得2012年铁道科技特等奖,其中,梁建英总设计师为第5完成人,贾利民教授为第11完成人。

北京交通大学的贾利民、秦勇和董宏辉教授,依托国家863计划现代交通技术领域“城市轨道列车在途监测与安全预警关键技术”主题项目,共同发明了专利“一种城轨列车安全检测传感网可靠性多指标综合评估方法”。北京交通大学的贾利民、秦勇与广州地铁集团有限公司刘光武副总经理依托国家863计划现代交通技术领域“城市轨道列车在途监测与安全预警关键技术”主题项目,共同发明了专利“基于转向架速度的列车运行舒适度预测方法”。北京交通大学的贾利民与北京锦鸿希电信息技术股份有限公司李鲲鹏副总经理依托国家863计划现代交通技术领域“城市轨道列车在途监测与安全预警关键技术”主题项目,共同发明了专利“列车在途安全状态监测方法、设备和系统”。

北京交通大学的贾利民、秦勇与广州地铁集团有限公司刘光武副总经理共同编著了专著“城轨列车车门系统及可靠性分析”。

特此说明。