关于推荐申报2018年度国家科学技术奖候选项目的公示(七)

     发布日期:2018-01-04 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2018年度国家科技进步奖。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:2018年1月4日至2018年1月10日,公示期7个自然日。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

                                                                            2018年1月4日

附件:

项目名称:高速、城轨列车在途安全预警关键技术及应用

主要完成人:贾利民,梁建英,秦勇,常振臣,董宏辉,蔡昌俊,柳晓峰,李鲲鹏,吴冬华,刘光武

主要完成单位:北京交通大学,中车青岛四方机车车辆股份有限公司,中车长春轨道客车股份有限公司,广州地铁集团有限公司,中车株洲电力机车有限公司,北京锦鸿希电信息技术股份有限公司

 

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:

我协会组织专家实地考察了该项目相关成果并审阅了相关材料,确认全部材料真实有效,符合国家科技进步奖申报要求。

该项目引领轨道交通安全技术方向,重点针对该领域急需解决的主动安全和运维保障核心关键技术进行了深入研究,在列车运行状态全息化感知、在途故障诊断、高性能车地传输、隐患挖掘与故障定位、预测性维修等技术方面取得了重大突破,达到国际先进水平,填补国内外领域空白,其中故障智能诊断、列车关键部件隐患挖掘和故障定位等技术达到国际领先水平。

项目形成了具有自主知识产权的轨道交通列车在途安全保障和运维支持技术与系统装备体系,并成功规模应用于CRH380系列等我国在役高速列车主力车型和广州、上海等城市轨道交通系统,还应用于出口马来西亚、马其顿和塞尔维亚等国列车系统中,大大提高了列车运行安全保障水平和运维效率,提升了国际竞争力。

该项目形成了美国发明专利2项、中国发明专利25项、软件著作权50项、国家行业标准1部和企业标准16部、SCI/EI论文41篇、专著8部、省部级科技成果一等奖3项、国际发明金奖3项、中国专利优秀奖1项、中国产学研合作创新成果一等奖1项等成果;近三年新增销售额逾12.7亿元,节约运维成本约3.8亿元。

该成果使我国在轨道交通列车主动安全保障和运维技术领域处于国际领先地位,为“一带一路”倡议、“交通强国”和“走出去”战略实施提供了强有力支撑;取得了显著的技术、经济和社会效益。

提名该项目为国家科学技术进步奖 二 等奖。

 

三、项目简介

我国高速铁路和城市轨道交通路网以及在役列车规模持续高居世界首位。作为轨道交通完成其运输使命的核心装备和直接载体,几乎所有故障和特/重大安全事故均在途发生,列车在途安全和运用效率是轨道交通安全保障和运维技术体系构建的终极目标。我国列车运用具有环境复杂(高寒、荒漠、湿热等)、跨气候带长大交路、服役频次高/强度大等特点,极易导致列车系统及关键设备在途发生性能快速劣化;结构复杂和机械/电气/信息耦合关系强等特点导致列车性能劣化过程复杂、故障模式多样,实现运维的动态性和精益性难度极大;沿线复杂电磁环境和多种效应(多径效应、多普勒效应等)联合作用导致车地大容量实时异性数据可靠传输极度困难。

项目实施前,国内外无成型技术体系和成熟单元技术可资鉴引,列车服役状态主要通过列检人员的定检、巡检方式确认,列车在途状态以司乘人员确认模式为主,而运维模式则以计划修与故障修为主。在国家及行业科技计划支持下,历时十余年产学研用协同攻关,形成了自主知识产权的和可定制化集成的列车在途安全预警与网络化运维支持关键技术与系统装备体系,使我国形成并保持了在该领域的领先地位。主要创新点有:

1.突破了列车在途服役状态检测车载感知网络技术与基于模型计算和动态数据驱动协同的故障诊断方法,研制了车载感知与诊断系列设备和智能列车系统,关键部件故障诊断准确率达到98%,车载感知网络数传速率最高可达千兆级。

2.创建了基于数据驱动和对象物理属性的多隐患故障链模型,攻克了列车关键设备隐患挖掘与故障定位技术和基于状态特征演化的预测性维修决策优化技术;晚点故障率降低28%,运维成本降低25%以上,维修效率提高20%。

3.提出了动静态信道协同的复合信道车地传输技术和链路快速构建、恢复与保持技术,在极为苛刻的无线环境下实现了链路重建时间小于15s,车地双向通信传输带宽达到57Mbps以上。

项目攻克列车在途服役状态准确感知和精确辨识、列车视情精益维修技术和高可靠大容量车地数据传输技术难题。形成美国发明专利2项、中国发明专利25项,软件著作权50项,国家行业标准1部和企业标准16部,SCI/EI论文41篇,专著8部,省部级科技成果一等奖3项,国际发明金奖3项,中国专利优秀奖1项等。成果成功应用于CRH380系列等我国在役高速列车主力车型和广州、上海等城市轨道交通系统,还应用于出口马来西亚、马其顿、南非和塞尔维亚等国列车系统中,近三年新增销售额逾12.7亿元,节约运维成本约3.8亿元。

经成果鉴定“项目整体技术和系统装备填补了高速列车技术领域国内外空白,总体达到国际先进水平”、“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”。奠定了我国轨道交通向主动安全和运维保障转型技术基础,为我国“一带一路”倡议、“交通强国”与“走出去”战略实施提供了强有力技术和系统装备支撑。  

 

四、客观评价

1、主要科技奖励

相关成果“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;“动车组列车网络控制系统自主研发及应用”获2016年吉林省科学技术奖一等奖;“城市轨道交通工程安全风险预防、控制及信息平台关键技术的研究与应用”获2013年广东省科学技术奖一等奖;“高速、城轨列车在途安全预警关键技术及应用”获2017年中国产学研合作创新成果奖一等奖;“Safety region estimation and running status identification of train rolling bearings based on LMD-PCA”、“Key technology and systems of holistic sensing internet of train for high-speed railways”获2015年和2017年德国纽伦堡国际发明展金奖;“Systeme de securite pour les trains”获2016年日内瓦国际发明展金奖。相关专利“列车在途安全状态监测方法、设备和系统”获2017年中国专利优秀奖。

2、成果鉴定意见:

中国电工学会组织的由张军、钱清泉、吴宏鑫、樊邦奎等院士组成的鉴定委员会对“高速列车在途安全预警与运维保障关键技术与应用”成果鉴定评价为:“该项目技术难度大、创新性强、适用面广,项目整体技术和系统装备填补了高速列车技术领域国内外空白,总体达到国际先进水平;其中混合智能故障特征提取方法和高速列车关键设备隐患挖掘与故障定位等技术,居于国际领先水平,取得显著社会经济效益…”。

教育部组织的由施仲衡、吴宏鑫等院士组成的鉴定委员会对“城轨列车关键设备状态监控、预警与应急技术与系统”成果鉴定评价为:“…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…”。

湖南省科学技术厅组织的由刘友梅等院士组成的鉴定委员会对“120km/h速度等级A型地铁车辆的研制”成果鉴定评价为:“地铁转向架设计首次采用走行部故障诊断系统、铝合金制动盘等新技术,填补了国内空白…该地铁车辆总体技术居同类产品国际领先水平”。

3、标准、行业规范

主持和参与制定1项行业标准和16项企业标准:《SJ/T 11659—2016城轨列车运行状态智能监测系统技术规范》;《Q/TX C2-016-2014 城轨车辆辅助系故障诊断系统》;《Q/SF 25-095-2014 智能列车感知网络技术条件》;《Q/SF 25-097-2014 智能列车用车载数据处理中心技术条件》;《Q/GZMTR-SJ-CL-005-2013 城市轨道交通列车在途监测与预警系统技术标准》等。

4、课题验收意见

国家863计划课题“列车在途监测与预警系统集成技术与示范工程”验收意见:“…课题研究了列车综合运行监测与预警集成应用技术;提出了城轨列车综合监测异构信息重构与融合方法…维修资源优化配置方法;开发了列车运行状态综合监测与预警系统、应急处置和运维决策支持一体化系统…在国内首次实现了覆盖15列车和两条典型运营线路‘三站两区间’的规模化工程验证…”。

国家科技支撑计划课题“高速列车全息化信息感知技术及智能列车样车研制”验收意见:“…构建了高速列车全息数字化平台,开发了传输速率达到千兆级的车载感知网络…扩充了高速列车自检测、自诊断、自决策功能,…形成了月产3列(16辆编组)智能列车的能力。”。

5、检测测试报告

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%”。

MRM双套化系统通过了青藏铁路公司的动态试验测试表明:在青藏铁路极为苛刻的无线通信环境下该项目研发的MRM双套化车载通信单元实现了链路重建时间小于15s,低于技术规范门限25%。

城轨列车高可靠车地无线传输系统通过了信息产业北京交换设备质量监督检验中心的传输带宽、切换和误码率测试,车地双向传输带宽达到57.12Mbps。

6、用户评价

沈阳铁路局沈阳动车段评价:“使高速列车可用性提高10%,运维成本降低25%以上,保障了高速列车安全可靠运行,具有显著的经济和社会效益”。北京铁路局北京动车段评价:“实现了高速列车在途安全检测和故障报警,大大提高了故障定位和检修排查的效率,缩短了检修周期,从而大幅降低了运维成本”。

广州地铁集团有限公司评价:“列车关键走行系、辅助系等关键设备在途故障监测准确率大于95%。…列车可用率提高5%,检修效率提高20%,晚点故障率降低28%,保障了广州地铁列车运行的可靠性、安全性和经济性…”。

青藏铁路公司格尔木电务段评价:“增强型MRM系统主备链路切换控制稳定,较之原有单套化系统,因通信断链引起的通信超时降低了约70%”。

7、科技查新:

教育部科技查新工作站对该项目的查新结论为:“除项目组成员外,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

自2004年以来,该项目研究成果被中车青岛四方机车车辆股份有限公司中车长春轨道客车股份有限公司、中车株洲电力机车有限公司等多家具有高速列车和地铁列车设计制造运维资质的单位采用,研制形成的系统与设备广泛应用于京沪、武广、沪宁、沪昆、哈大等高速铁路运营的CRH380系列我国在役高速列车主力车型和广州、上海等我国城市轨道交通系统,还成功应用于出口马来西亚、马其顿、塞尔维亚和南非等国家和地区的动车组与电力机车系统中,应用时间超过4年。在列车运行安全保障、运维效率提升和科技进步等方面发挥了引领作用,取得了显著的技术、经济和社会效益。

应用单位名称

应用技术

应用起止时间

应用情况

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

高速列车在途安全预警关键技术与应用

2013.6 至今

直接经济效益30595万元

中车长春轨道客车股份有限公司

高速列车在途安全预警关键技术与应用

2013.6 至今

直接经济效益45240万元

中车株洲电力机车有限公司

电力机车在途安全预警与运维保障技术及应用

2013.9至今

直接经济效益31335万元

中车株洲电力机车有限公司

城际动车组在途安全预警与运维保障技术及应用

2014.7至今

诊断系统准确率不低于98%,漏报率不大于0.1%,能确保提前发现故障部件和故障部位,进行预警

中车株洲电力机车有限公司

城际动车组在途安全预警与运维保障技术及应用

2014.7至今

在马来西亚动车组、马其顿动车组、长株潭城际动车组等9个典型线路上进行运用

北京锦鸿希电信息技术股份有限公司

列车在途安全预警与运维保障系统及应用

2011.6 至今

直接经济效益15386万元

广州地铁集团有限公司

城市轨道列车在途安全预警与运维保障

2011.6 至今

列车关键走行系、辅助系等关键设备在途故障监测准确率大于95%

北京铁路局北京动车段

高速列车在途安全预警关键技术与应用

2014.1至今

实现了高速列车在途安全检测和故障报警

沈阳铁路局沈阳动车段

高速列车在途安全预警关键技术与应用

2013.6 至今

使高速列车可用性提高10%,运维成本降低25%以上

青藏铁路公司格尔木电务段

青藏线ITCS无线通信模块(MRM)双套化技术研究

2014.10 至今

有效解决原有 ITCS系统单链路通信断链引起的通信超时问题

 

 

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

北京锦鸿希电信息技术股份有限公司

贾利民,李鲲鹏,常江波

有效

Patent

Fault Prediction And Condition-Based Repair Method Of Urban Rail Train Bogie

United States

US9714885B2

Jul. 25, 2017

Beijing Jiaotong University

Yong Qin, Limin Jia, Jingxuan Shi, Xioqing Cheng, Yuan Zhang, Shan Yu, Linlin Kou, Zhenyu Zhang

Valid

发明专利

基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统

中国

ZL201210507195.X

2017年02月08日

证书号第2372126号

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

梁建英、王晗、贾利民、李世涛、刘光武、余进

有效

发明专利

列车监控方法及系统

中国

ZL201410459205.6

2017年12月19日

证书号第2744692号

北京锦鸿希电信息技术股份有限公司

 

贾利民,秦勇,梁建英,常振臣,蔡昌俊,李鲲鹏,董宏辉,柳晓峰,吴冬华,刘光武

有效

发明专利

面向轨道交通的车地无线数据的可信传输方法

中国

ZL200710120817.2

2011年08月17日

证书号第825250号

北京交通大学

贾利民,蔡国强,秦勇,王艳辉,徐杰等

有效

发明专利

基于高层锚点的无线链路软切换处理方法及系统

中国

ZL201210187184.8

2014年11月26日

证书号第1525670号

北京锦鸿希电信息技术股份有限公司

李鲲鹏,常江波,尹小玉,寇克奇

有效

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,滕志伟等

有效

发明专利

一种车辆走行部故障诊断方法、装置和系统

中国

ZL201210407169.X

2015年07月29日

证书号第1740341号

南车株洲电力机车有限公司

柳晓峰、周利、邹翔、彭冬良、曾艳梅、赵彩虹

有效

发明专利

一种接入节点设备

中国

ZL201310340254.3

2016年05月25日

证书号第2084465号

长春轨道客车股份有限公司

常振臣、王雪东、刘淑涛

有效

Patent

Complex Network-Based High Speed Train System Safety Evaluation Method

United States

US9630637B2

Apr. 25, 2017

Beijing Jiaotong University

Limin Jia、Yong Qin、Yanhui Wang、Shuai Lin、Hao Shi、Lifeng Bi、Lei Guo、Lijie Li、Man Li

Valid

 

 

七、主要完成人情况

1.贾利民(北京交通大学)

本人负责本项目的总体规划、设计和关键技术攻关,对创新点1、2、3做出了突出创新性贡献。参与形成了发明专利《列车监控方法及系统》等21项,出版专著7部,主编的国家行业标准1部。

2.梁建英(中车青岛四方机车车辆股份有限公司)

本人对创新点1、2作出了创新性贡献。参与形成了发明专利《基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统》等5项;负责组织了在途安全预警相关技术设备与系统面向CRH380A等系列高速列车的定制应用和规模推广。

3.秦勇(北京交通大学)

本人对创新点1、2做出了突出贡献。提出了基于状态特征演化的预测性维修决策优化方法,参与形成了发明专利《一种城轨列车转向架的故障预测与视情维修方法》等17项,出版专著5部,参与编制了国家行业标准1部。

4.常振臣(中车长春轨道客车股份有限公司)

本人对创新点1、2作出了创新性贡献,参与形成了发明专利《一种接入节点设备》等2项;负责组织了在途安全预警相关技术设备与系统面向CRH380B等系列高速列车的定制应用和规模推广,出版专著1部。

5.董宏辉(北京交通大学)

本人对创新点3有重要贡献,参与形成了发明专利《一种传感器网络通信节点优化布控方法》等3项,负责搭建了具有丰富场景和开放结构的轨道列车检测传感网一体化测试平台。

6.蔡昌俊(广州地铁集团有限公司)

本人对创新点1,2作出了重要贡献,参与形成了发明专利《列车监控方法及系统》;负责组织研发了城轨列车综合运行监测及预警集成应用系统,并在广州地铁大规模推广应用。

7.柳晓峰(中车株洲电力机车有限公司)

本人对创新点1具有创新性贡献,参与形成了发明专利《一种车辆走行部故障诊断方法、装置和系统》等;负责本成果相关技术面向出口马来西亚、马其顿、南非等国的动车组和电力机车上的定制应用和推广。

8.李鲲鹏(北京锦鸿希电信息技术股份有限公司)

本人创新点1、3有重要贡献,参与形成了发明专利《基于高层锚点的无线链路软切换处理方法及系统》等3项;负责组织研制了车载智能提取诊断设备、车载无线网关、车载EMRM等列车在途安全预警相关设备与系统并进行了推广应用。

9.吴冬华(中车青岛四方机车车辆股份有限公司)

在本项目中,吴冬华作为主要技术负责人,组织完成了高速列车在途安全预警与运维保障关键技术在380A平台动车组上的系统集成设计,实现了高速列车在途安全预警与运维保障关键技术的应用落地、成果转化和推广使用。

10.刘光武(广州地铁集团有限公司)

本人对创新点2作出了突出贡献,参与制定了城轨列车在途监测与安全预警系统的总体技术方案和技术路线,负责组织实施了城轨列车在途监测与安全预警系统集成技术与示范工程。

 

八、完成人合作关系说明

2011年至2013年期间,依托课题“列车在途隐患挖掘与评估预警技术及系统研制”,贾利民、秦勇和董宏辉共同申请发明专利“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,ZL201310752571.6”,并获得授权。

2011年至2013年期间,依托课题“列车在途监测与预警系统集成技术与示范工程”,贾利民、秦勇与刘光武共同申请发明专利“基于转向架速度的列车运行舒适度预测方法,ZL201310080326.5”,并获得授权。

2014年9月,贾利民、梁建英、常振臣、蔡昌俊、柳晓峰、吴冬华等共同申请发明专利“列车监控方法及系统,ZL201410459205.6”,并获得授权。

2017年11月,贾利民与秦勇、刘光武、梁建英、董宏辉、常振臣、李鲲鹏等人共同参与的“高速、城轨列车在途安全预警关键技术及应用”项目,获得中国产学研创新合作成果奖一等奖。

2017年11月,贾利民与秦勇、梁建英、董宏辉、常振臣、李鲲鹏、刘光武等人共同参与的“Key technology and systems of holistic sensing internet of train for high-speed railways”项目,获得纽伦堡国际发明展发明金奖。

2011年至2013年期间,依托课题“列车在途安全综合监测数据大容量传输技术及设备研制”,贾利民与李鲲鹏共同申请发明专利“列车在途安全状态监测方法、设备和系统,ZL201210266164.X”,并获得授权。

2017年1月9日,贾利民、李鲲鹏、秦勇、吴冬华等人共同起草的《城轨列车运行状态智能监测系统技术规范》由中华人民共和国工业和信息化部正式发布,并于2017年7月1日正式实施。

2011年至2013年期间,依托课题“城轨交通列车运行状态全息检测与故障诊断技术及装备研制”,贾利民、秦勇与刘光武合著了《城轨列车车门系统及可靠性分析》,并于2015年由科学出版社出版。