北京建筑大学科技处  

城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室

社会服务

  实验室研究顺应特大城市对轨道交通的需求,研究成果提高了车辆运行安全保障能力,保证了城市轨道交通的安全性、可靠性,进而大幅度提高了我国城市公共交通的服务水平和质量。相关研究成果引起了国际同行的广泛关注和高度评价。实验室研究成果促进了可靠性评估、故障诊断、维修装备的进步,为各城市轨道交通车辆运行安全运行和维修装备提供了可靠的技术保证,研究成果形成了我国自主知识产权的城市轨道交通安全保障系统与装备产业,大大提升了我国自主相关系统和装备的竞争能力,大幅度提升了我国城市轨道交通大规模建设和运营过程中与国际垄断企业的谈判能力,显著降低了我国城市轨道交通建设与运营成本。

  城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室在2015年内以《北京市中长期科学和技术发展规划纲要(2008~2020年)》重点需求和《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的优先发展主题为指导,围绕“人文北京、科技北京、绿色北京”战略任务和建设中国特色世界城市的目标,结合北京建筑大学在城市地下空间研究与监控和城市轨道交通车辆的监测诊断与维保技术研发方面的优势,针对北京城市轨道交通车辆长期超负荷服役导致关键零部件性能下降及安防要求级别高难度大的特点,瞄准城市轨道交通车辆服役性能保障北京市技术的主要科学问题和关键性技术难题,通过了城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室认证建设,建立以企业需求为主体、市场为导向、产学研相结合的科技创新体系,开展轨道交通车辆状态监测、故障诊断与应急疏散联动技术研究,提供轨道交通车辆监测规范、技术和系统;开展轨道交通车辆关键系统服役性能与可靠性评估技术研究,解决城市轨道交通车辆严重超载下轮轨磨耗严重、关键系统服役状态与寿命评估、车-线-桥多体刚柔耦合的动力学建模等难题,研发城市轨道交通车辆关键装备的可靠性评估系统、轮轨磨耗抑制系统;开展轨道交通基础设施状态评估与行车安全关联分析技术研究,形成基础设施致灾机理与灾害损伤评估、基础设施振动控制与噪声抑制、基础设施服役状态评估等技术规范与系统;开展轨道交通车辆关键系统的维保技术开发的研究,完善开发轨道交通车辆关键系统维保装备的现代设计理论、方法、制造规范等,开发轨道交通车辆关键系统维保和运维系统。

  经过一年的工作,实验室获得了一批具有鲜明特色的标志性高科技成果,推进相关科技成果的转化和产业化,占领该领域技术制高点,有效满足首都的经济发展需要,并与北京二七轨道装备有限责任公司、南车二七车辆有限公司等单位合作,通过人才汇聚,资源整合,学科融合、渗透和交叉,将城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室建设成为城市轨道交通行业的科技成果产业化和国际化基地,为北京城市轨道交通车辆运行安全与维保提供强有力的技术与产品支持,并为北京市城市轨道交通领域培养复合型高级工程技术创新人才。

  实验室针对城市轨道交通车辆运用安全技术的需求,以科技创新为目标,以关键技术突破为核心,通过示范工程引领和技术推广辐射,解决行业和社会重大需求,(1)构建技术研发推广运行机制,依托实验室及学科优势,争取国内外各类科研项目;(2)加强实验室服务社会能力,建立与行业内企业战略合作关系,积极获取横向课题;(3)实验室科研成果产业化推广;(4)通过技术转让、科技服务等方式筹措研究经费,开展自立项目研究。

  2015年中,实验室针对以下四个技术研究方向进行了深入研究,获得一系列成果,对行业发展起到了积极的促进作用,各方面研究成果详述如下:

  (1)轨道交通车辆状态监测、故障诊断与应急联动技术;

  实验室针对轨道交通车辆的故障诊断,进行诊断方法研究和实验研究。其中,方法研究包括多种数据处理和分析算法,包括:时频域、变换域分析的信号降噪和特征提取方法,如基于基于多尺度IMF排列熵的轨道车辆轴承故障特征提取方法;基于智能分析、神经网络、机器学习算法的故障模式识别方法,如利用ELM分类器、贝叶斯分类器进行故障模式识别。利用地铁齿轮箱故障诊断实验台等在不同状态、不同情况下采集不同类型的故障数据进行数据分析和方法验证。相关的方法和实验研究成果发表了多篇SCI和核心期刊论文,最终将相关算法应用于城市轨道交通实测数据,实现科技创新的同时促进成果转化。与铁道科学研究院合作制造了HXD2机车振动试验台,并设计了振动采集系统,进行了数据采集软件的编制,实现了机车振动模拟,便于进行系统动力学分析。通过这些工作,实验室对状态监测与故障诊断关键技术实现了深入研究,实现了行业相关难题的进一步研究与发展。

  (2)轨道交通车辆关键系统服役性能与可靠性评估技术;

  在轨道交通车辆关键系统的服役性能与可靠性评估方面,针对关键部件机理研究,建立了轨道列车齿轮箱动力学模型,进行齿轮箱模态及振动响应分析;针对复杂车辆运行条件下的设备可靠性研究,研究了复杂的循环加载条件下的接触疲劳机制。这些研究对关键设备的性能和可靠性评估具有推动作用,为下一步研究奠定了基础。

  (3)轨道交通基础设施状态评估与行车安全关联分析技术;

  针对轨道交通基础设施,研究了基于失效情景的应急设施选址评估指标体系与模型,对轨道交通应急设施地址优化选取具有一定的指导意义。

  (4)轨道交通车辆关键系统维保技术。  

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