2021年国家科技奖公示内容

2021年国家科技奖公示内容年国家技术发明奖推荐公示项目名称：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（北京交通大学），秦勇（北京交通大学），刘光武（广州地铁集团有限公司），梁建英（中车青岛四方机车车辆股份有限公司），董宏辉（北京交通大学），李鲲鹏（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。该项目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：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。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。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。该项目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。该项目技术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”获年铁道科技奖特等奖和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、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”获年德国纽伦堡国际发明展金奖和年日内瓦国际发明展金奖。贾利民教授获____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：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。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%。……”。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年11月30日至年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。”；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：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：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