2016年国家技术发明奖推荐项目：恶劣风环境下铁路行车安全关键技术及应用选编.docx

国家技术发明奖推荐书(2016年度)一、项目基本情况项目名称项目名称恶劣风环境下铁路行车安全关键技术及应用公布名恶劣风环境下铁路行车安全关键技术及应用主要完成人梁习锋(中南大学)，许平(中南大学)，田红旗(中南大学)，葛盛昌(乌鲁木齐铁路局)，刘堂红(中南大学)，杨明智(中南大学)二、推荐单位意见该项目紧密结合国家轨道交通发展重大需求，针对大风危及铁路行车安全问题，在国家高技术产业发展项目、原铁道部科研计划项目持续支持下，历时十余年，发明了恶劣风环境下铁路行车安全关键技术。成果已应用于风灾严重的兰新和南疆铁路，京沪、沪杭、海南东环等沿海高铁，武广等内陆高铁，为保障大风环境下的行车安全做出了开拓性贡献。该成果发明了风/车/路/网/墙/地形地貌耦合下列车安全运行阈值综合确定方法，流场涡结构控制与载荷平衡带域的阈值增强方法，铁路沿线局地短时近地风场滚动递推、模型重构、多点测风场点域空间映射的时空预测技术，多源异类信息融合、行车指挥安全预警决策技术。该成果具有原创性、系统性和实用性，拥有自主知识产权，并经过了多年的铁路工程和运营实践，成效显著，整体技术达到了国际先进水平，其中多元复杂耦合体系下列车运行安全阈值确定与增强方法、铁路沿线局地短时近地风场预测与行车安全预警决策技术居国际领先水平。该成果已获国家发明专利8项，软件著作权5项。制定相关标准和规范4项，发表SCI及EI收录论文31篇。培养博士、硕士研究生28名。应用该成果，近3年仅兰新和南疆铁路因减少停轮时间带来的效益达4.96亿元，经济社会效益显著。本申报材料真实有效，各栏目均符合填写要求，经公示，无异议。推荐该项目为国家技术发明奖 二 等奖。三、项目简介恶劣风环境对铁路安全运输危害巨大。亚欧大陆桥重要的陆路通道新疆铁路（新丝绸之路）年均8 级及以上大风超过160 天，曾发生大风吹翻列车事故21起。为保证大风季节的行车安全，被迫采用停运、停轮措施，极大地降低了铁路运输效率。对于受强台风影响的沿海高铁和局域突发大风影响的内陆高铁，由于高速列车质量轻、速度高，大风危及高铁安全更为突出。因此，恶劣风环境下铁路行车安全问题亟待解决。围绕恶劣风环境下铁路运输“安全、高效”两大根本目标，针对影响运行安全的风致列车倾覆、车体升重比超限、接触网风偏过大等问题，影响运输效率的限速、停运、停轮问题，历时10 余年，分别从理论方法、关键技术、系统研制3 个层次开展深入研究，发明了恶劣风环境下铁路行车安全关键技术：①建立了恶劣风环境下铁路行车限速阈值确定及增强方法。发明了风/车/路/网/墙/地形地貌耦合下车辆倾覆、车体升重比超限、接触网风偏过大的安全运行阈值综合确定方法，提出了流场涡结构控制与载荷平衡带域的阈值增强方法，制定了已实施的《铁路200-250km/h既有线技术管理办法》、《铁路客运专线技术管理办法》、《乌鲁木齐铁路局大风天气列车安全运行办法》中有关大风环境下行车限速的规定。②建立了铁路沿线局地短时近地风场预测技术。发明了基于风速特征匹配的铁路沿线非平稳跳跃矢量风滚动递推、模型重构的短时预测方法及从铁路沿线多测风点到近地风场的点域空间映射方法。实现了时间高精度预测、空间无盲区监测、全线风速连续时空推演，使时间预测精度比传统时间序列法提高1倍以上。③建立了多源信息融合的行车安全预警决策系统。提出了多源异类信息融合、行车指挥安全预警决策技术，发明了多元协同行车安全预警决策系统，实现大风环境下所有列车停轮、限速或维持常速的自动指挥，成功应用于青藏、兰新铁路大风天气行车安全预警指挥系统和高速铁路防灾预警系统中。获国家授权发明专利8项，计算机软件著作权5 项；SCI、EI 收录论文31篇；培养博士、硕士研究生28 名。已应用于风灾严重的兰新和南疆铁路，受强台风影响的沿海高铁、局域突发大风影响的内陆高铁。采用该成果，近3 年来，仅兰新、南疆铁路减少运能损失4.96 亿元。有力保障了大风环境下行车安全，大幅减少了大风造成的列车限速、停轮、旅客滞留、货物积压等损失，取得了显著的社会经济效益。五、客观评价(1)本项目获国家发明专利授权8项、计算机软件著作权5项，出版专著1部，SCI、EI收录论文31篇，制定相关标准和规范4项。(2)国家相关部门鉴定意见及检测报告评价①湖南省科学技术厅主持由中南大学完成的“大风灾害环境下铁路行车安全关键技术研究及应用”科技成果鉴定会，鉴定意见：首次提出风/车/路/网/墙/局部地形地貌耦合的车辆倾覆、车体升重比超限、弓网失效的综合判定方法，确定多元复杂耦合体系下的列车运行安全阈值。提出多元要素耦合流场涡结构控制与载荷域平衡的阈值增强方法。提出多源信息融合和行车安全评判方法。提出铁路沿线局地短时近地风场预测方法。研发了大风灾害环境下风速风向传感器检测检定装置、接触网动态偏移量检测系