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领导讲话

发挥高校优势,持续支撑我国轨道交通科技创新——徐飞校长在国家铁路科技创新工作会议上的发言

来源:校长办公室  作者:徐飞   编辑:陈丝丝   日期:2017/7/6   点击数:848  

过去的十年,我国高速铁路建设取得了举世瞩目的成就,实现了从跟踪、并跑到引领的历史性跨越,有力支撑了我国经济社会的快速发展。

西南交通大学作为轨道交通领域综合实力最强的高校,长期以来在原铁道部、国家铁路局和铁路总公司的大力支持下,紧密围绕高速铁路技术发展,着力开展基础研究与原始创新,在高速铁路耦合大系统动力学、牵引供电综合监控、高速铁路车-线-桥动力响应分析与安全评估等诸多方面引领了理论与技术的发展,为我国高速铁路建设与安全运营做出了应有的贡献,同时也丰富与发展了世界高速铁路相关理论与技术。

一、强化能力建设,支撑高速铁路技术原始创新

早在2004年,西南交通大学着眼高速铁路和轨道交通科技发展,提出了以研究“高速铁路、重载运输、新型城市轨道交通”为核心的轨道交通国家实验室建设申请,得到了原铁道部、国家铁路局和铁路总公司的高度重视与大力支持。通过十多年的建设,形成了涵盖轨道交通全领域、以牵引动力国家重点实验室和国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心等为代表的10个国家级科研平台,以及6支院士领衔,长江、千人、杰青为骨干的科研团队,形成了高速铁路技术科研平台与科研团队的优势集群。通过承担国家“973”、“863”、科技支撑计划以及两部联合行动计划等一大批国家重大项目和铁路总公司重大专项,提出了“高速铁路耦合大系统动力学理论”、“风-车-线-桥耦合系统动力学模型”、“高速弓网系统动力学模拟方法”等具有国际学术影响力的研究成果,有力支撑了我国高速铁路基础科学问题的研究与原始创新。

二、着力自主创新,支撑高速铁路大规模建设

紧密围绕高速铁路重大工程建设和重大装备研制,充分发挥科研基地和科研团队的集群优势,开展自主创新,有力支撑了高速铁路大规模建设。

一是围绕高速铁路重大基础设施建设,突破了列车-线路-桥梁耦合作用动力分析与安全评估、高速道岔动力响应与安全评估、高速铁路线路施工精密测量等系列重大技术,支撑了高速铁路特大型桥梁和线路工程的设计与施工,以及高速道岔的国产化。

二是围绕高速列车国产化,完成了所有CRH380系列高速动车组、500km/h高速试验列车和中国标准动车组动力学参数的设计,以及整车动力学性能的验证与优化,建立了高速列车设计-制造-运营全寿命周期动力学性能研究试验体系,创造了600km/h整车滚动振动世界纪录。

三是围绕高速铁路牵引供电系统建设,建立了满足“高速度、高密度、长编组”运营要求的全并联供电方式下我国高速铁路牵引供电综合监控技术体系,研制了高速铁路综合监控成套技术装备。

此外,为满足大量高铁司机培训需要,研制了高速列车运行模拟驾驶装置;为提高运输组织管理水平与调度指挥能力,研制了全路列车运行图编制系统;为保障全国客票售票系统安全,研制了客票安全系统;为实现超长距离无缝钢高效焊接,研制了世界首台“移动式数控气压焊轨车”。

三、发展安全保障技术,支撑高速铁路运营安全

众所周知,大规模高铁成网的安全运营不仅事关国计民生,更对高铁“走出去”战略实施影响重大。为此,学校开展的主要工作有:

一是首次组织开展了京津高速铁路系统性的科学试验,取得了我国首条350km/h高速铁路车辆与线路的试运营数据,并相继在武广、京沪、哈大、贵广、哈齐、兰新、郑西等主要高速铁路干线上,针对不同气候、不同线路条件下各系列高速列车的运行工况和动力学性能进行了长期的跟踪与监测,掌握了近3000万公里的实车运行数据,为揭示高速列车动力学性能演变规律、优化动力学参数设计,保障高速列车运行安全奠定了良好基础。

二是针对高速铁路弓网系统高速滑动、剧烈振动、强电弧以及不同气候等复杂环境下,弓网系统零部件长期服役引发松脱断裂,可能导致受电弓烧损和接触网坍塌等重大事故隐患,研制了高速铁路供电安全检测监测成套技术装备(6C系统),不仅降低了牵引供电系统的故障率,也为牵引供电系统修制修程改革提供技术支撑,有效提高作业效率,大大减轻了维护工作量,对高速铁路安全运营具有较好的示范作用。

三是针对小概率、大影响的地震重大灾害,研制了国际先进水平的高速铁路地震监测与预警系统,已在福厦线、成灌线和大西线投入运行,取得了良好效果。

四是针对大规模高速铁路线路的安全服役,发明了“高速铁路轨道平顺性保持技术”,为高速铁路工程建设,特别是运营线路安全服役提供了安全技术装备保障。

总结我校多年来在高速铁路技术领域所取得的成果,以我校为主持单位完成的成果荣获国家科技进步一等奖2项,二等奖8项,技术发明二等奖2项,自然科学二等奖1项,作为主研单位完成的成果荣获国家科技进步特等奖2项,一等奖9项,二等奖15项。获奖数量居铁路行业之首。

四、着眼未来,支撑高速铁路技术持续引领

一方面,随着高速铁路大规模成网运行,安全保障与节能增效将是未来高铁运营所面临的二个重大课题;另一方面,“一带一路”和高铁“走出去”战略的深入实施,我国高铁标准的国际化、成套技术与装备的输出以及不同文化背景下的运营管理等问题将更加凸显;第三,为持续引领高速铁路技术的发展,我们必须面对更加激烈的国际竞争。为此,我们将继续发挥学校自身优势,在如下方面进一步开展持续的创新研究工作:

(一)持续提升高速铁路创新能力

围绕“一带一路”倡议、高铁“走出去”、《中国制造2025》、京津冀协同发展、长江经济带等国家战略的实施,以及复杂国际形势下的国家安全战略对轨道交通技术的需求,加强以轨道交通国家实验室为龙头的轨道交通综合科技基础设施建设,着眼高速铁路安全运营、能效提升以及引领未来轨道交通科技发展,通过凝练重大基础科学问题,创新实验室运行管理体制机制,引进、培养和造就国际一流水平的科学家团队,使之成为我国高速、重载和新型城市轨道交通研究的战略科技力量,对于进一步提升我国轨道交通科技创新能力,支撑国家战略实施,引领国际轨道交通科技发展,以及利用轨道交通先进理论与技术助力国防安全具有重大意义。

(二)保障大规模高铁运营安全

建立健全高速铁路运营安全保障体系,使高铁运营走上依靠科技保安全、依靠管理保安全、依靠人才保安全的科学发展道路。

一是针对高速铁路的自身特点,科学定义安全的内涵,提出保障高速铁路安全人本性、系统性、高可靠性、分级性、协同性等全新理念,建立人、机、环境等各种安全要素间的安全信息理论,构建起全面安全管理与安全目标管理一体化方法体系。

二是通过研究高速铁路集成系统的全寿命安全风险控制理论、基于高可用性的高速铁路土建结构安全、基于服役可靠度的高速铁路列车系统安全、基于完整度的高速铁路信号系统安全、基于6C系统的高速铁路牵引供电安全,以及高速铁路防灾减灾、高速铁路信息安全等基础科学问题和关键技术,应用大数据技术,实现涵盖复杂环境下高速铁路系统“点-线-面”全层级的安全度评估、预测预防“状态修”和准确可靠的安全预警,进一步支撑我国高速铁路的安全运营。

(三)提升大规模高铁运营能效

重点围绕新一代高能耗装备与新能源机车车辆研制,以及高效的运输组织与运营管理,开展创新研究。

一是研究具有“全景感知、重组自愈、智慧运维”等特征的智能牵引供电系统,突破超大容量节能型变压器、电子变压器、数字化与智能化牵引变电所、高效能制动及再生能量利用等关键技术,构建起“高—新—轻”一体化牵引供电与传动技术创新体系,实现牵引供电与传动系统的高可靠、高效能、新模式、轻量化。

二是突破智能化编图技术。高铁调度指挥系统是高速铁路系统的神经中枢,对高铁运营效率影响重大,研究基于动态时变客流的列车运行图编制理论和方法,优化车辆及人员调配、列车运行控制、列车运行进行动态、智能化调度调整技术,构建满足实际需求的集设备信息采集、诊断、过程化控制、智能化运营调度管理于一体的运营调度系统,进一步提升高铁运输效能与运营管理水平。

三是发展绿色环保、高效节能的新能源和燃料电池混合动力列车,研究大功率燃料电池发电模块产业化技术、能量管理与综合利用模块产业化技术,提高系统能量利用率和运行效率,系统突破大功率、无网、续航里程等“瓶颈”,实现工程化。

(四)支撑“一带一路”倡议与高铁“走出去”国家战略

一是随着“一带一路”倡议与高铁“走出去”、《中国制造2025》等国家战略的深入实施,围绕中国高铁标准、技术、装备全面“走出去”,亟需在技术先进性、系统可靠性、工程经济性、运营安全性、装备适应性、旅客舒适性,以及振动、噪声、环境保护和灾害防治能力等方面开展系统的理论研究与技术创新,深入优化和不断完善我国高铁技术标准,支撑我国高速铁路技术标准的国际化,进一步提升我国在轨道交通领域国际上的话语权和影响力。

二是针对“一带一路”沿线国家复杂地质结构和严寒酷暑等复杂气候条件,研究复杂艰险山区高速铁路基础设施动力灾变、极端气候地区基础设施建设与服役性能演变、大型越江跨海通道集群工程建造等基础理论与技术,突破复杂地质地貌及极端环境的建设“禁区”,实现全球“无障碍”高速铁路建设。

三是针对“一带一路”沿线国家不同标准、不同设备,发展互联互通技术,研究不同轨距、不同供电制式、不同信号系统下移动装备互操作与无缝衔接等重大技术,解决多信号系统匹配与切换、多制式供电适应、多种运输模式互联等协同难题,实现跨国境、跨区域互联互通目标。

(五)引领高速轨道交通技术发展

面对欧洲Shift2Rail铁路振兴计划、日本505km/h超导磁悬浮交通工程和美国“超级高铁”等更高速度轨道交通技术的挑战,亟待开展以速度、能力为目标的变革性理论与技术研究,持续保持我国在轨道交通领域国际上的话语权、影响力和领先地位。

一是突破制约轮轨高速列车速度提升的理论极限,发展车-线-电-信-运耦合的高速铁路大系统理论,积极开展更高速、更安全、更环保、更经济的下一代高速列车技术研究,实现高铁发展的“车线友好、环境友好、技术友好、乘坐友好、经济友好、运维友好”,持续保持“中国高铁”黄金名片。

二是着眼新理论、新技术、新工艺、新方法、新材料发展趋势,大力开展贯通式同相供供电、非接触式牵引供电,具有自稳定、自适应、自修复和自安全功能的变革性材料等领域的研究及其在高速铁路系统的应用。

三是充分发挥我国原创技术优势,加快开展1000 km/h及以上真空管道超高速交通技术的研究与工程示范,抢占制高点,引领未来真空管道超高速轨道交通技术发展。利用高温超导磁悬浮特有的自悬浮、自导向和自稳定优势,研究高速及超高速高温超导磁悬浮理论,建立车-磁-轨-管-气的耦合大系统动力学模型和试验平台,解决近音速甚至超音速真空管道磁悬浮交通面临的基础设施建设、真空环境获取、高速牵引制动、列车运行控制、旅客生存与安全等重大理论与技术难题,发展带环境模拟的超高速动模风洞等变革性技术,实现不同气压环境下飞行器(含磁浮列车)的超高速运行模拟,建设真空管道磁悬浮交通试验线,开展全尺寸模型的工程化和商业化研究,引领未来世界超高速轨道交通技术发展。此外,研究超大功率轨道电磁推射技术,发展运载火箭或航天器助推技术,有效提升其运载能力,助力建设未来“太空通道”。

(六)助力国家安全战略

国家安全是国家发展的根本保障。轨道交通具有军事属性,发挥我国轨道交通领域的先进理论与技术的溢出效应,扩充国防安全“撒手锏”,赢得非对称战略优势,是轨道交通服务国家安全战略的必然体现。主要有三个方面的工作要展开(略)。

展望未来,重任在肩。西南交大作为一所具有轨道交通优势和特色的百年老校,将进一步增强使命感和责任感,锐意进取、开拓创新,充分发挥学校在轨道交通领域的多学科优势,持续不断推进铁路的自主创新和科技进步,为我国轨道交通走向世界,引领发展做出新的更大贡献。