十年磨一剑 创新助高铁
- 发布时间:2015-02-02 02:33:10 来源:科技日报 责任编辑:罗伯特
1月9日,2014年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行,中国铁道科学研究院技术团队集十年之功独立完成的“高速铁路关键基础设施综合检测及评估技术”项目喜获2014年度国家科技进步二等奖。
中国铁道科学研究院创建于1950年,是新中国成立最早的行业科研院所,我国著名科学家、土力学工程奠基人、桥梁大师茅以升曾担任铁科院院长30多年。经过65年的不断发展,目前已成为轨道交通行业集科技创新、技术服务、成果转化、咨询监理、检测认证、人才培养等业务为一体的大型科技型企业。多年来,铁科院立足铁路运输主战场,瞄准国内外铁路科技最前沿,开展了高铁、重载等领域重大、关键技术攻关与试验研究,取得了一批突破性科研成果,“高速铁路关键基础设施综合检测及评估技术”项目就是代表性的创新成果。
乘坐方便快捷的高铁出行已成为大多数人的选择,但高速铁路是一个时变复杂大系统,300—350km/h的高速运行对轨道、接触网、通信和列控系统的平顺性、稳定性和可靠性提出了近乎严苛的要求,传统的检测技术已无法满足高铁系统安全和效率的需要。采用综合检测及评估技术对基础设施的状态进行等速实时检测和分析评价,已成为保障高铁运行安全和指导养护维修所必不可少的技术手段。
在我国首条350km/h速度的京津城际铁路建设之初,中国铁道科学研究院在原铁道部的领导下就开始筹划高速综合检测列车的研制。在铁科院多年技术积累的基础上,经过对欧洲主要高铁国家的技术考察,确定了我国首列高速综合检测列车“0号高速综合检测列车”的技术方案。因为当时一些关键技术尚未完全掌握,需要从国外引进,欧洲厂商有恃于技术的垄断,漫天要价,仅一套综合系统的报价就高达8000万人民币。同样,2007年之前,轨道检测设备主要从美国进口,关键部件需要美国总统批准才能出口中国,而且对时速大于250公里的线路,进口设备也不能完全满足需要。
为了打破国外公司的技术垄断,满足中国高铁发展的重大需求,中国铁道科学研究院成立了以常务副院长康熊研究员为领军人物的技术攻关团队,默默地开始了艰苦而持久的技术探索之路。
康熊研究员1982年毕业于西南交通大学,毕业后进入铁科院以来,就一直奋战在铁路科研的第一线。经过30多年的不懈探索和努力,康熊已经成为铁路行业综合性重大科研项目的技术负责人。1994年,康熊获原铁道部青年科技拔尖人才;1996年获原铁道部突出贡献的中青年专家称号,同年,他还荣获得享受国家政府特殊津贴资格,并获铁道部“火车头奖章”。1999年,康熊获“全国五一劳动奖章”、全路先进工作者;2002年又荣获茅以升科学技术奖;2004年5月被原铁道部批准为铁路专业技术带头人;2011年获得何梁何利基金科学与技术进步奖;2013年获得詹天佑大奖。
在康熊的带领下,“高速铁路关键基础设施综合检测及评估技术”项目经过技术团队坚持不懈的努力取得了一系列成果,不仅打破国外技术壁垒,突破了轨道长波不平顺检测、定位器坡度动态检测、精确时空同步定位、轨道不平顺谱、车辆/轨道系统状态综合评价、动态轮轨力连续测量等多项关键技术,还首次开发了具有完全自主知识产权的时速385公里高速综合检测及评估成套技术,形成了包括实时检测、在线预警、综合分析、趋势预测和安全评估的高速铁路综合检测技术体系。
目前,最高试验速度400km/h的CRH380A-001和CRH380B-002高速综合检测列车整体技术水平已超过日本的East-i、意大利的阿基米德号、英国的NMT和法国的IRIS320等高速检测列车,在检测项目、速度、精度和年检测里程等方面均达到国际领先水平。通过每年约50万公里的累计检测里程和上万公里新建高铁线路的联调联试应用使本项目技术得到了充分的应用考验,应用本项目技术所形成的高速综合检测列车被称为“高铁医生”。
2007年4月,高速综合检测技术首次在时速250公里的CRH2-010A高速综合检测列车得到运用,承担了第六次提速试验和提速干线周期性检测任务。2009年8月,具备300km/h检测能力的CRH2-061C高速综合检测列车正式上线检测,承担了武广、郑西高铁的联调联试。2010年12月,具备385km/h检测能力的CRH2-150C高速综合检测列车上线检测,承担了沪杭等高铁的周期性检测及京沪、沪宁高铁的联调联试。
高速综合检测列车已成为联调联试、日常周期性综合检测和高铁科学试验所必不可少的重要装备。
项目技术创新点:
(1)自主研制了基于惯性基准和激光摄像技术的轨道几何不平顺动态检测系统,实现了时速385公里条件下高速铁路毫米级轨道长波不平顺的实时测量和高速检测列车1米的里程定位精度,最高检测速度110m/s,是目前国际同类技术中的最高水平。
(2)国际上首创接触网定位器坡度动态实时精确测量技术,自主研发高速弓网接触与非接触测量关键技术。
(3)首次提出综合评判车辆/轨道系统状态的广义能量法和中国高速铁路轨道不平顺谱,形成一套高速铁路基础设施状态分析评估关键技术,成功解决了车辆/轨道系统状态综合评价的难题,填补了我国铁路长期缺乏轨道谱的空白。
十年磨一剑,项目研究取得丰硕成果。共获得授权发明专利7项,实用新型17项;软件著作权10项;出版专著2部,发表论文76篇;获得奖励21项(省部级6项)。其成果已直接应用于8列高速综合检测列车,并延伸应用在16辆轨道检查车、3辆接触网检测车、9辆电务试验车、17辆接触网作业车上。承担了京沪、京广、哈大等全部高铁的联调联试和1.1万公里高铁运营线路的周期性检测,累计检测约300万公里,发现大值病害3000余处。近三年直接经济效益约20.76亿元。其成果作为我国铁路技术创新的标志性成果之一,在各种国际及国内科技交流展会上进行了展示,国际同行对我国的高速综合检测技术都给予了普遍的好评。
我国高速铁路路网规模的不断扩大,高速列车开行密度的增加,以及夜间开行高速卧铺列车的需求,都对高速铁路基础设施状态的诊断、预测和评估提出了新的更高的要求。中国铁道科学研究院将在获奖项目的基础上,充分利用各项数据,建设高铁基础设施大数据集成平台,大力开展数据挖掘技术研究,形成我国高速铁路基础设施的一整套科学预测、评估和指导高效、低成本养护维修的技术体系。(刘阳)
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