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强风作用下桥上行车安全保障关键技术及应用

提名单位：詹天佑科学技术发展基金会提名奖种：国家科学技术进步奖

提名意见：

强风是引发车俩运行安全事故的主要气象灾害之一。由于桥梁结构柔、离地高度大，车辆与桥梁之间动力相互作用显著，强风作用下车桥系统气动干扰效应复杂，桥上车辆的行驶安全问题较地而更为突岀。因强风导致车辆限速、限行甚至行车安全事故在世界范I羽内时有发生，轻则路网中断,重则车毁人亡，社会影响极大。该项目结合国家髙铁和公路网络及城轨交通快速发展的重大需求，对强风作用下桥上行车安全气动保障关键技术及应用开展深入系统的研究，研发了静止/移动车-桥 系统气动耦合特性识別关键技术，首次建立了桥上典型车辆气动力模型；率先考虑了风的非平稳特性、气动力耦合、抖振力空间相关性、驾驶员行为和多参数随机性等影响，发展了公路、铁路、轻轨及公铁两用桥梁的风-车-桥系统耦合振动分析理论；建立列车外形、风屏障髙度/形状/位置等设计参数优化匹配准则，提出考虑风屏障、车辆和桥梁等多目标的协同抗风设计方法。该项目获国家 发明专利18项，实用新型专利21项，软件著作权12项；

发表学术论文111篇，获湖南省科技进步一等奖1项。

对照国家科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。

项目简介：

强风是引发车辆运行安全事故的主要气象灾害之一。相比平地路基，桥梁结构柔、离地髙度大,车辆与桥梁之间动力相互作用显著，强风作用下车桥系统气动干扰效应复杂，桥上车辆的行驶安全问题较地面更为突岀。因强风导致车辆限速、限行甚至行车安全事故在世界范由内时有发生，轻则路网中断，重则车毁人亡，社会影响极大。项目组经过近20年的理论和技术创新，在公路和轨道交通移动车-桥风洞试验新技术、风车桥耦合振动理论分析新方法、车桥系统气动防风新装置及工程应用取得了突破性成果。授权发明专利18项、实用新型专利21项、软件著作权12项，发表论文111篇，出版专著/教材2部，被评价为“达到国际领先水平”、“突破性进展”，主要研究成果纳入《高速铁路设计规范》，获湖南省科技进步一等奖1项。主要成果已应用于40余座受强风影响的东南沿海及西部山区铁路、公路及城轨重大桥梁，有力保障了强风作用下车-桥系统的运营安全，社会和经济效益显著。

客观评价：

本项目利用联合攻关与集成创新等手段，研发了静止/移动车辆-桥梁系统气动耦合特性识别新技术，建立了强风作用下公路和轨道交通车-桥系统耦合振动精细化分析方法，形成了强风作用下桥上行车安全的综合保障技术，成功解决了强风下桥上行车安全和运营实践中的一系列难题，项目整体技术达到国际领先水平。

1、科技鉴宦与评价意见

中国铁道学会组织的科学技术成果评价认为：“研究成果总体上达到国际先进水平，其中移动车-桥风洞实验系统和百叶窗新型风屏障结构居国际领先水平”。

2、科技查新

教冇部科技查新工作站（Z11）查新报告表明，‘新技术的创新性与先进性在国内外专利及文献中均未见报逍”。

3、科技奖励

（1）2017年度湖南省科技进步一等奖

推广应用情况

该项目研究自2002年开始，秉着“边研究、边出成果、边应用”的原则，部分研究成果早在2004年便已开始推广应用。截至2015年底，项目技术成果已在武广高铁天兴洲长江大桥、京沪高速铁路大胜关长江大桥、重庆菜园坝长江大桥、武汉沌口长江大桥等40余座大跨度桥梁得到应用，保证了桥上车辆运行的安全性与舒适性，取得了显著的社会、环保与经济效益，表明项目技术成果具有广阔的推广应用前景。

主要知识产权证明目录

国

授

知识

产权

知识产

授权号

证书编号

权利人（标

发明人

发明专利

家

权（标准

（标

准）

权（标准）具

（标准编

（标准批准发

准起

（标准起草

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发布）日

类别

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有效状态

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发明专利

一种U形

中 ZL20

201

第 中南大学：何旭辉，余志 有

风洞试验列 国

12 5年3〃

1614144号 高速铁路建

武，李玲瑶, 效

车加速系统

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25日

适技术国家王汉封，黄志工程实验 辉,冉瑙飞,赖

室 惹菽

发明专利 一种移动列

中国 ZL20

201 第 中南大学： 何旭 有效

牟无线动力

6年1丿J 1929901号 高速铁路建辉，刘应龙，

测试系统

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20日 造技术国家余志武，冉瑞工程实验室飞，杜风宇，

叶剑

发明专利 用于高速铁

路桥梁的组

中国 ZL

201