2021年國家科技獎公示內容

2021年國家科技獎公示內容年國家技術發(fā)明獎推薦公示項目名稱：高速、城軌列車在途安全預警關鍵技術及應用主要完成人：賈利民（北京交通大學），秦勇（北京交通大學），劉光武（廣州地鐵集團有限公司），梁建英（中車青島四方機車車輛股份有限公司），董宏輝（北京交通大學），李鯤鵬（北京錦鴻希電信息技術股份有限公司）一、項目名稱：高速、城軌列車在途安全預警關鍵技術及應用二、推薦單位意見推薦單位：中國發(fā)明協(xié)會推薦單位意見：我單位認真審閱了該項目推薦書及其附件材料，確認全部材料真實有效，相關欄目符合國家科學技術獎勵工作辦公室的填寫要求。我國高速鐵路和城市軌道交通運營、在建和規(guī)劃路網(wǎng)規(guī)模以及在役高速列車和城軌列車數(shù)量持續(xù)高居世界首位，列車運行面臨著世界上最為復雜的運營環(huán)境和服務需求。如何提升安全保障水平、降低運維成本、確保能力發(fā)揮，已成為我國軌道交通業(yè)面臨的史無前例并日益尖銳的挑戰(zhàn)。該項目研究人員歷時十余年，以應對我國高鐵和城軌可持續(xù)發(fā)展面臨的上述重大挑戰(zhàn)以及滿足安全保障和運營維護透明化、主動化和智能化需求為導向，攻克了高鐵/城軌列車運行狀態(tài)在途感知、故障診斷與預警、大容量車地數(shù)據(jù)傳輸、安全隱患挖掘、運維資源優(yōu)化等關鍵技術；研發(fā)了具有自主知識產權、符合國情、先進適用并經(jīng)過規(guī)?；こ舔炞C的列車主動安全保障和預測性維修關鍵技術體系和成套系統(tǒng)裝備；支撐研制了我國第一列智能化高速列車和第一列城軌智能列車系統(tǒng)。該項目獲得授權國家發(fā)明專利23項和軟件著作權45項，編制國家行業(yè)標準1部和企業(yè)規(guī)范3部，出版專著7本，發(fā)表SCI、EI檢索論文53篇；獲省部級科技成果特等獎1項，一等獎1項，二等獎3項，國際發(fā)明金獎3項。推薦該項目為國家技術發(fā)明獎一等獎。三、項目簡介我國高速鐵路（簡稱高鐵）和城市軌道交通（簡稱城軌）運營、在建和規(guī)劃路網(wǎng)規(guī)模以及在役高速和城軌列車數(shù)量持續(xù)高居世界首位，且列車運行面臨著世界上最復雜的運營環(huán)境和服務需求；幾乎所有的特/重大安全事故均發(fā)生在列車在途運行過程中，既有的計劃修和故障修造成運維成本居高不下，運力保持水平亟需提高。如何提升安全保障水平、降低運維成本、確保能力發(fā)揮，已成為我國軌道交通面臨的日益尖銳的挑戰(zhàn)。突破以列車服役狀態(tài)全息化感知和在途診斷預警為核心的列車智能化技術，實現(xiàn)列車運行安全保障和運營維護透明化和主動化，是我國軌道交通可持續(xù)發(fā)展的必由之路，也是全球該領域技術發(fā)展大趨勢。歷時十余年，在國家科技計劃支持下，該項目以應對上述重大挑戰(zhàn)及需求為導向，攻克了高鐵/城軌列車在途服役狀態(tài)感知、故障診斷與預警、大容量車地數(shù)據(jù)傳輸、安全隱患挖掘、運維策略優(yōu)化等關鍵技術；自主研發(fā)了符合國情、先進適用并經(jīng)過規(guī)?；こ舔炞C的列車主動安全保障和預測性維修關鍵技術體系和成套系統(tǒng)裝備；支撐研制了我國第一列智能化高速列車和第一列城軌智能列車系統(tǒng)。主要發(fā)明如下：針對列車在復雜運行環(huán)境下在途服役狀態(tài)準確感知難、辨識精度低的瓶頸問題，發(fā)明了基于動態(tài)數(shù)據(jù)驅動混合智能的服役狀態(tài)特征提取技術、基于模型計算和數(shù)據(jù)驅動協(xié)同的故障診斷技術、基于深度感知的列車服役性能評估預警技術，實現(xiàn)了復雜工況下列車在途服役狀態(tài)準確感知和精確辨識。針對列車車載傳感網(wǎng)絡和車地間數(shù)據(jù)傳輸需同時滿足高可靠、高安全、大容量需求的技術難題，發(fā)明了分層遞階和邏輯可重構的列車在途安全檢測傳感網(wǎng)絡技術，安全信息實時移動信道與大容量靜止信道協(xié)同的復合信道車地傳輸技術以及數(shù)據(jù)鏈路快速構建、恢復與保持技術，研制了車載、車地數(shù)據(jù)傳輸系列節(jié)點設備,以及與之配套的集成化測試驗證評估技術與平臺。針對在途運行列車在線監(jiān)測難、安全隱患預測難、失效部位辨識難、故障確認難、維修及時精準難，以及由此導致的運維成本高等長期存在的技術經(jīng)濟難題，發(fā)明了列車關鍵設備隱患挖掘和性能劣化評估技術，基于多故障鏈構建和解耦的隱患定位與故障辨識技術，并在此基礎上形成了基于狀態(tài)特征演化的預測性維修決策優(yōu)化技術。該項目獲授權國家發(fā)明專利23項，軟件著作權45項；形成國家行業(yè)標準1部和企業(yè)規(guī)范3部；出版專著7本，發(fā)表論文74篇（SCI、EI檢索53篇）；獲省部級科技成果特等獎1項，一等獎2項，二等獎3項，國際發(fā)明金獎3項。該項目技術已應用于我國高速列車主力車型CRH380A和廣州、上海等地城軌運營中，近三年新增銷售額逾5.9億元，社會效益顯著；為我國高鐵/城軌列車運維向主動安全保障和預測性維修轉型奠定了技術基礎，對提升我國軌道交通高端裝備安全和運維保障智能化水平具有重大技術和經(jīng)濟意義。四、客觀評價1、知識產權和成果獎勵：授權國家發(fā)明專利23項，件著作權45項。相關成果“CRH380A新一代高速列車研制”、“突發(fā)事件條件下高速鐵路運輸組織應急處置關鍵技術與系統(tǒng)”獲年鐵道科技獎特等獎和年國家安全生產監(jiān)督管理總局第六屆安全生產科技成果獎一等獎；“鐵路列車運行安全全過程多元智能綜合監(jiān)控關鍵技術及系統(tǒng)”、“城軌列車關鍵設備狀態(tài)監(jiān)控、預警與應急技術及系統(tǒng)”分別獲、年教育部高等學校科學技術進步獎二等獎；“高速列車、城軌列車主動安全保障關鍵技術及應用”獲年第九屆國際發(fā)明展金獎?！耙环N基于LMD和PCA的滾動軸承辨識方法”、“一種軌道交通系統(tǒng)運行安全評估方法”獲年德國紐倫堡國際發(fā)明展金獎和年日內瓦國際發(fā)明展金獎。賈利民教授獲____年中國發(fā)明協(xié)會第九屆“發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎?人物獎”。2、技術檢測報告：年3月29日，車載無線通信主機、實時信道單元和靜止信道單元通過了國家電子計算機質量監(jiān)督檢驗中心關于安全性要求和環(huán)境適應性的檢測，全部符合要求。接入節(jié)點和復合節(jié)點設備于年3月29日通過了國家電子計算機質量監(jiān)督檢驗中心安全性要求和環(huán)境適應性的檢驗，于年11月5日通過了中國電子技術標準化研究院賽西實驗室關于電源端子傳導騷擾、輻射騷擾、靜電放電等電磁兼容檢測。年12月26日，隱患挖掘與評估預警系統(tǒng)通過了中國軟件評測中心的軟件產品技術鑒定測試，結論為：“……得到典型隱患預測準確率92%?！薄Ｄ?月25日，基于LMD-PCA-LSSVM的滾動軸承運行狀態(tài)隱患辨識算法通過了電子科技大學設備可靠性與健康管理實驗室的技術鑒定，結論為：“……算法的隱患辨識準確率高于90%,該方法具備發(fā)現(xiàn)和區(qū)分早起故障隱患的能力?！瓕^(qū)分故障隱患具有較好的魯棒性。……”3、用戶評價：“列車在途隱患挖掘與評估預警技術及系統(tǒng)研制”課題成果隱患挖掘與評估預警系統(tǒng)于年11月30日至年12月20日在廣州市地下鐵道總公司運營事業(yè)總部相關部門對系統(tǒng)進行了運用測試，用戶意見為：“……該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)整車、子系統(tǒng)和關鍵部件的在途隱患挖掘與評估預警功能，該系統(tǒng)有助于提高車輛故障預判斷的準確率、車輛隱患的主動預防能力，促進維修規(guī)程的優(yōu)化，基本滿足用戶要求?！?；“列車在途監(jiān)測與預警系統(tǒng)集成技術與示范工程”課題成果地鐵車輛維修管理系統(tǒng)于年9月10起在廣州地鐵運營事業(yè)總部運營一中心投入試用，用戶意見為：“……系統(tǒng)將現(xiàn)場離散的各類車輛維修管理數(shù)據(jù)和管理流程有效整合至一個平臺，方便了車輛檢修現(xiàn)場管理，……基本滿足了用戶需求?！保荒?1月起，城軌列車在途監(jiān)測與安全預警系統(tǒng)在廣州地鐵二、八號線進行了超過半年的示范應用，并于年5月30日由廣州市地下鐵道總公司形成用戶意見為：“……實現(xiàn)了對列車智能感知、智能診斷、智能跟蹤的全過程管理,大幅提高“列車在途故障判斷”、“應急處置和檢修”等方面的運作效率，增強了列車運行的安全性。”4、驗收意見：年12月12日，尹?？档?位專家對“車載數(shù)據(jù)中心車地傳輸模塊及數(shù)據(jù)存儲模塊研制”進行了技術驗收，驗收意見為：“1.研究了車載數(shù)據(jù)安全存儲與管理、車地可靠安全傳輸?shù)汝P鍵技術；2.開發(fā)了數(shù)據(jù)存儲管理及無線傳輸控制軟件，符合高速列車運行條件下準實時的信息傳輸要求，可實現(xiàn)限定資源條件下的多用戶多業(yè)務協(xié)調。……4?設備樣機經(jīng)過了實驗室系統(tǒng)仿真試驗、型式試驗和例行試驗、現(xiàn)場靜態(tài)和動態(tài)試驗等試驗驗證，表明設備樣機的功能和性能達到了任務書的要求，符合智能列車運行安全狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)存儲管理及車地無線傳輸?shù)膽眯枨??！?、鑒定意見：年8月18日，由施仲衡、吳宏鑫院士等7位專家組成的教育部成果鑒定委員會對“城軌列車關鍵設備狀態(tài)監(jiān)控、預警與應急技術與系統(tǒng)”進行了鑒定，意見為：“……城軌列車關鍵設備狀態(tài)監(jiān)控預警與應急聯(lián)動組成的綜合系統(tǒng)填補了城市軌道交通領域國內空白，達到了國際先進水平，其中智能復合傳感器技術、基于數(shù)據(jù)融合和模式識別的故障智能診斷技術、基于故障集內映射和故