十年磨一劍 創新助高鐵
- 發佈時間:2015-02-02 02:33:10 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
1月9日,2014年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行,中國鐵道科學研究院技術團隊集十年之功獨立完成的“高速鐵路關鍵基礎設施綜合檢測及評估技術”項目喜獲2014年度國家科技進步二等獎。
中國鐵道科學研究院創建於1950年,是新中國成立最早的行業科研院所,我國著名科學家、土力學工程奠基人、橋梁大師茅以升曾擔任鐵科院院長30多年。經過65年的不斷發展,目前已成為軌道交通行業集科技創新、技術服務、成果轉化、諮詢監理、檢測認證、人才培養等業務為一體的大型科技型企業。多年來,鐵科院立足鐵路運輸主戰場,瞄準國內外鐵路科技最前沿,開展了高鐵、重載等領域重大、關鍵技術攻關與試驗研究,取得了一批突破性科研成果,“高速鐵路關鍵基礎設施綜合檢測及評估技術”項目就是代表性的創新成果。
乘坐方便快捷的高鐵出行已成為大多數人的選擇,但高速鐵路是一個時變複雜大系統,300—350km/h的高速運作對軌道、接觸網、通信和列控系統的平順性、穩定性和可靠性提出了近乎嚴苛的要求,傳統的檢測技術已無法滿足高鐵系統安全和效率的需要。採用綜合檢測及評估技術對基礎設施的狀態進行等速實時檢測和分析評價,已成為保障高鐵運作安全和指導養護維修所必不可少的技術手段。
在我國首條350km/h速度的京津城際鐵路建設之初,中國鐵道科學研究院在原鐵道部的領導下就開始籌劃高速綜合檢測列車的研製。在鐵科院多年技術積累的基礎上,經過對歐洲主要高鐵國家的技術考察,確定了我國首列高速綜合檢測列車“0號高速綜合檢測列車”的技術方案。因為當時一些關鍵技術尚未完全掌握,需要從國外引進,歐洲廠商有恃于技術的壟斷,漫天要價,僅一套綜合系統的報價就高達8000萬人民幣。同樣,2007年之前,軌道檢測設備主要從美國進口,關鍵部件需要美國總統批准才能出口中國,而且對時速大於250公里的線路,進口設備也不能完全滿足需要。
為了打破國外公司的技術壟斷,滿足中國高鐵發展的重大需求,中國鐵道科學研究院成立了以常務副院長康熊研究員為領軍人物的技術攻關團隊,默默地開始了艱苦而持久的技術探索之路。
康熊研究員1982年畢業于西南交通大學,畢業後進入鐵科院以來,就一直奮戰在鐵路科研的第一線。經過30多年的不懈探索和努力,康熊已經成為鐵路行業綜合性重大科研項目的技術負責人。1994年,康熊獲原鐵道部青年科技拔尖人才;1996年獲原鐵道部突出貢獻的中青年專家稱號,同年,他還榮獲得享受國家政府特殊津貼資格,並獲鐵道部“火車頭獎章”。1999年,康熊獲“全國五一勞動獎章”、全路先進工作者;2002年又榮獲茅以升科學技術獎;2004年5月被原鐵道部批准為鐵路專業技術帶頭人;2011年獲得何梁何利基金科學與技術進步獎;2013年獲得詹天佑大獎。
在康熊的帶領下,“高速鐵路關鍵基礎設施綜合檢測及評估技術”項目經過技術團隊堅持不懈的努力取得了一系列成果,不僅打破國外技術壁壘,突破了軌道長波不平順檢測、定位器坡度動態檢測、精確時空同步定位、軌道不平順譜、車輛/軌道系統狀態綜合評價、動態輪軌力連續測量等多項關鍵技術,還首次開發了具有完全自主智慧財産權的時速385公里高速綜合檢測及評估成套技術,形成了包括實時檢測、線上預警、綜合分析、趨勢預測和安全評估的高速鐵路綜合檢測技術體系。
目前,最高試驗速度400km/h的CRH380A-001和CRH380B-002高速綜合檢測列車整體技術水準已超過日本的East-i、義大利的阿基米德號、英國的NMT和法國的IRIS320等高速檢測列車,在檢測項目、速度、精度和年檢測里程等方面均達到國際領先水準。通過每年約50萬公里的累計檢測里程和上萬公里新建高鐵線路的聯調聯試應用使本項目技術得到了充分的應用考驗,應用本項目技術所形成的高速綜合檢測列車被稱為“高鐵醫生”。
2007年4月,高速綜合檢測技術首次在時速250公里的CRH2-010A高速綜合檢測列車得到運用,承擔了第六次提速試驗和提速幹線週期性檢測任務。2009年8月,具備300km/h檢測能力的CRH2-061C高速綜合檢測列車正式上線檢測,承擔了武廣、鄭西高鐵的聯調聯試。2010年12月,具備385km/h檢測能力的CRH2-150C高速綜合檢測列車上線檢測,承擔了滬杭等高鐵的週期性檢測及京滬、滬寧高鐵的聯調聯試。
高速綜合檢測列車已成為聯調聯試、日常週期性綜合檢測和高鐵科學試驗所必不可少的重要裝備。
項目技術創新點:
(1)自主研製了基於慣性基準和鐳射攝像技術的軌道幾何不平順動態檢測系統,實現了時速385公里條件下高速鐵路毫米級軌道長波不平順的實時測量和高速檢測列車1米的里程定位精度,最高檢測速度110m/s,是目前國際同類技術中的最高水準。
(2)國際上首創接觸網定位器坡度動態實時精確測量技術,自主研發高速弓網接觸與非接觸測量關鍵技術。
(3)首次提出綜合評判車輛/軌道系統狀態的廣義能量法和中國高速鐵路軌道不平順譜,形成一套高速鐵路基礎設施狀態分析評估關鍵技術,成功解決了車輛/軌道系統狀態綜合評價的難題,填補了我國鐵路長期缺乏軌道譜的空白。
十年磨一劍,項目研究取得豐碩成果。共獲得授權發明專利7項,實用新型17項;軟體著作權10項;出版專著2部,發表論文76篇;獲得獎勵21項(省部級6項)。其成果已直接應用於8列高速綜合檢測列車,並延伸應用在16輛軌道檢查車、3輛接觸網檢測車、9輛電務試驗車、17輛接觸網作業車上。承擔了京滬、京廣、哈大等全部高鐵的聯調聯試和1.1萬公里高鐵運營線路的週期性檢測,累計檢測約300萬公里,發現大值病害3000余處。近三年直接經濟效益約20.76億元。其成果作為我國鐵路技術創新的標誌性成果之一,在各種國際及國內科技交流展會上進行了展示,國際同行對我國的高速綜合檢測技術都給予了普遍的好評。
我國高速鐵路路網規模的不斷擴大,高速列車開行密度的增加,以及夜間開行高速臥鋪列車的需求,都對高速鐵路基礎設施狀態的診斷、預測和評估提出了新的更高的要求。中國鐵道科學研究院將在獲獎項目的基礎上,充分利用各項數據,建設高鐵基礎設施大數據整合平臺,大力開展數據挖掘技術研究,形成我國高速鐵路基礎設施的一整套科學預測、評估和指導高效、低成本養護維修的技術體系。(劉陽)
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