现代轨道交通国家实验室

更新时间:2023-06-02 10:06

现代轨道交通国家实验室是在已有的牵引动力国家重点实验室(西南交通大学)基础上进行建设的,实验室是国家于2006年确定的第二批10个国家实验室之一。是我国西部地区高校唯一的国家实验室,也是中国轨道交通领域唯一的一个国家实验室。轨道交通国家实验室定位于围绕高速铁路、重载运输、新型城市轨道交通(即“一高一重一新”)开展科学研究与技术创新,引领轨道交通技术的发展。

申建背景

2004年,西南交通大学着眼我国高速铁路发展的需要,提出了建设轨道交通国家实验室的设想。围绕我国高速铁路发展的迫切需要,凝练轨道交通领域重大科学问题,结合铁路行业引进消化吸收再创新的技术方针,西南交通大学于2004年5月正式提出了建设轨道交通国家实验室的申请报告。

西南交通大学提出建设轨道交通国家实验室的申请得到了行业主管部门铁道部、学校主管部门教育部以及四川省政府的高度重视和支持,多次致函并会商科技部,希望科技部支持西南交通大学建设轨道交通国家实验室。

按照科技部2006年12月下发的《关于组织填报国家实验室建设申请报告的通知》(国科基〔2006〕42号),经铁道部会商科技部、教育部,决定依托西南交通大学建设轨道交通国家实验室。2007年3月,由铁道部、教育部联合向科技部报送《轨道交通国家实验室建设申请报告》(铁科技函[2007]780号)。

依托单位

现代轨道交通国家实验室依托单位:西南交通大学

项目规划

实验室建设位置:

轨道交通国家实验室依托连续两度(2003年和2008年)被评为“优秀国家重点实验室”的牵引动力国家重点实验室进行建设结合用地特点和实验室的特殊要求(如要有专用线和电气化铁路用电引入),充分考虑了对周边环境的影响和资源共享。因此,将实验室建设位置选择在西南交通大学成都九里校区内牵引动力国家重点实验室旁边(东经104.04度,北纬30.70度),并与之形成一体。

实验室建设规模:

轨道交通国家实验室总体建筑面积44200m2(合既有面积10882 m2,新建面积30518 m2,改建面积2800 m2),其中:

l 机车车辆整车试验平台厂房及办公楼6682 m2(既有)

l 科研教学楼4200 m2(既有)

l 高速列车基础研究实验平台厂房(含变配电所)11300 m2(新建)

l 综合研发大楼(合地下车库)19218 m2(二期新建)

l 高速列车数字化仿真平台2800 m2(明诚堂改建)

项目平台

现代轨道交通国家实验室将成为轨道交通技术研发的巨大平台,引领中国铁路技术走向世界前列,会为我国的现代化铁路事业作出巨大的贡献。西南交通大学现代轨道交通国家实验室项目成功列入成都市2009年重点项目计划(成府发[2009]12号),这将大大推动轨道交通国家实验室的建设工作,同时也将推动成都市重点项目和灾后重建工作。从2010年到2012年这三年,夯实基础,提升实力。以完成“轨道交通国家实验室”一期建设并启动二期建设、完成“质量工程”一期建设和“211工程”三期建设为目标,以“优势学科创新平台项目”为基础,为建设交通特色的多学科协调发展的高水平研究型大学夯实基础。

实验室主要任务

目前,围绕国家重大需求,实验室主要任务为:

1.六大战略研究。

基于“一带一路”的轨道交通战略,中国高铁“走出去”战略,轨道交通装备制造创新体系,轨道交通与新型城镇化的相关性,轨道交通安全性、经济性和环保性战略,轨道交通新技术及可持续化发展战略。

2.七大基础科学问题研究。

复杂环境下轨道交通基础设施科学问题,轨道交通移动装备基础科学问题,轨道交通牵引供电基础科学问题,轨道交通通信信号与信息系统基础科学问题,轨道交通运输组织基础科学问题,轨道交通先进材料基础科学问题,轨道交通系统安全保障与能力保持。

3.八大前沿技术研究。

复杂环境下轨道交通基础设施建养关键技术,下一代高速铁路关键技术,重载与高速货运关键技术,新型城市轨道交通关键技术,高温超导磁悬浮关键技术,特种运输装备与运输组织关键技术,轨道交通服役过程安全关键技术,重大探索性技术。

项目领域

轨道交通产业包含交通车辆设计及制造、通信与信号控制系统设计及制造、供电系统设计及制造、道路和车站工程设计、检测、管理等方面。西南交大也将成为轨道交通领域方面的尖端研发单位。该实验室将以解决国家轨道交通的发展需求为目标,以高速、重载、新型轨道交通系统为核心,进行多层次的技术创新,推动相关行业的技术进步,提升国际竞争力。西南交大副校长蔺安林透露,实验室将致力于铁路在现有基础上如何进一步提速等技术研发内容,并与中铁二院密切合作,将最新的科研成果通过中铁二院的设计进行实现。

招标建设

11月13日,在成都铁路局检察院、招标办和西南交通大学监察处的监督下,轨道交通实验室工程施工招标在铁道工程成都交易中心开标。成都轨道交通技术研究院常务副院长蒲云教授、中国铁路建设投资公司投资三部经理、成都轨道交通技术研究院副院长接建峰、成都轨道交通技术研究院副院长张卫华教授、西南交通大学校园规划与建设处王志杰处长、俞建海处长助理参加了开标会。 轨道交通实验室工程施工招标开标,标志着轨道交通实验室的建设进入了一个新的阶段。

轨道交通实验室建设项目招标资格预审二次公告

招标编号:JTS-2010-1

1.招标条件

本次招标项目轨道交通实验室建设项目已由铁道部设计鉴定中心以《关于轨道交通实验室建设项目初步设计的批复》铁鉴函[2010]1219号文批准建设,建设资金已落实,招标人为成都轨道交通技术研究院。本项目材料微观分析系统已具备招标条件,现进行公开招标。特邀请有兴趣的潜在投标人(以下简称申请人)提出资格预审申请。

2.项目概况

轨道交通实验室建设项目将围绕高速列车,建设三个实验研究平台:高速列车基础研究实验平台(包括机车车辆性能模拟实验系统、轮轨关系基础研究实验系统、高速弓网关系基础研究实验系统、结构振动和可靠性实验系统、材料微观分析系统)、高速列车数字化仿真平台(包括高速列车虚拟样机、数字化牵引供电运行环境、数字化工务工程虚拟环境、列车虚拟运行仿真系统、数字化列车运行控制环境、高速铁路基础数据库、高速列车模拟驾驶台)、高速列车服役性能实验研究平台(包括高速列车车上测量系统、高速列车车下测量系统)。实验设备及配套土建工程建设规模为4亿元。

动工建设

2010年12月29日上午,在西南交通大学九里校区詹天佑体育馆侧,欢快的彩条漫天飞舞,多位领导和嘉宾为铁道部铁路行业重要的研究实验平台——轨道交通实验室开工建设剪彩,轨道交通实验室开工建设动员会暨施工总承包合同签字仪式在此举行,宣告了我校申建轨道交通国家实验室工作取得了突破性进展。2004年,学校根据我国高速、重载铁路建设发展的需要,提出了建设轨道交通国家实验室的申请报告,得到了铁道部、科技部领导的高度重视和大力支持,铁道部专为此投资支持该实验室的建设工作。此次开工建设的轨道交通实验室,以高速列车为核心,围绕高速列车动力学、高速轮轨关系、高速弓网关系及高速列车运行安全,建设一批国际一流的研究实验平台,依托这个实验室,开展高速列车共性基础科学问题的理论研究和关键技术创新研究,支撑我国高速铁路建设和运行。

铁道部科技司副司长吴克俭、四川省科技厅副厅长罗玉彬中国铁路建设投资公司副总经理黄进、中铁二院工程集团有限公司副总经理许佑顶中铁电气化局集团有限公司副总经理沈九江、中共成都市金牛区委副书记李燎等领导,以及我校党委书记顾利亚,党委副书记朱建梅何云庵,常务副校长蒋葛夫,副校长濮德璋陈志坚,校长助理周仲荣张文桂晏启鹏,以及轨道交通实验室相关负责人、设计监理相关单位负责人、项目建设单位代表、学校有关职能部门负责人等出席了轨道交通实验室开工建设动员会暨施工总承包合同签字仪式。副校长蒲云教授主持仪式。

铁道部科技司副司长吴克俭首先讲话。他指出,铁路发展正处于全面深入推进的阶段,在这时期,西南交大轨道交通实验室开工建设将为我国轨道交通科技创新提供重要的平台,为我国铁路基础理论的建设完善提供重要的平台,为中国铁路快速发展重大工程项目提供重要的平台,为中国高速铁路运营安全提供重要的平台,为中国铁路实施“走出去”战略提供重要的平台。他表示,铁道部科技司将继续加大对轨道交通实验室的技术支持和各方面的协调。

四川省科技厅副厅长罗玉彬在讲话中谈到,西南交大是四川省实施“科教兴川”的重要依靠力量和推进产学研建设的重要基地,为四川省经济进步、社会发展做出了重要贡献。省科技厅始终高度重视轨道交通国家实验室申报工作和建设工作。她说,我们充分相信,实验室的建成必将对铁路行业的科技进步,驻川铁路企业及四川轨道交通产业的发展,推动四川省“两枢纽、三中心、四基地”的建设发挥出极其重要的作用。

中共成都市金牛区委副书记李燎在仪式上表示,轨道交通实验室开工建设是学校提高轨道交通科技创新水平、打造国家级科技创新平台的一件大事,也是金牛区发展轨道交通产业进程中的一件大事。实验室开工建设后,金牛区将在安全生产等方面给予积极地配合和服务,全力为工程施工创造良好环境,确保实验室建设顺利推进。

中国铁路建设投资公司副总经理黄进也表示,中国铁路建设投资公司将与西南交大一道,密切协作,在各参建单位共同努力下,按照“高标准、讲科学、不懈怠”的要求,又好又快地建成世界一流的轨道交通实验室。

随后,校党委书记顾利亚代表西南交通大学和成都轨道交通技术研究院讲话。顾书记指出,2010年是我校轨道交通国家实验室建设取得突破性进展的一年。随着此次开工建设动员会暨签字仪式的举行,轨道交通国家实验室申建工作正式拉开了施工建设的大幕,必将为我校115周年校庆献上一份厚礼。顾书记表示,将一定按照国家实验室建设项目设计方案和投资概算,严格控制建设成本,严格保证建设质量,严格执行建设进度,依法合规、保质保量地实现轨道交通国家实验室建设项目的顺利完工。

中铁电气化局集团有限公司副总经理沈九江代表施工单位在仪式上表示,将认真履行合同,认真施工,落实各项承诺,与设计、监理和各相关单位密切配合,确保轨道交通实验室工程有序推进。

在欢快的音乐伴随下,我校常务副校长蒋葛夫代表项目建设单位——成都轨道交通技术研究院,与中铁电气化局集团有限公司副总经理沈九江代表项目施工单位共同签定了轨道交通实验室建设项目施工总承包合同。

礼炮声声,彩花飞舞,主席台前排就坐的领导和嘉宾为轨道交通实验室开工建设剪彩,标志着轨道交通实验室开工建设正式开工。

投入使用

2011年10月29日,中国科学院院士中国工程院院士沈志云,中国科学院院士经福谦彭一刚周孝信,铁道部总工程师、中国工程院院士何华武,科技部基础司副司长彭以祺,教育部科技司副司长娄晶,我校党委书记顾利亚、校长陈春阳等专家领导出席轨道交通实验室启用仪式,共同点亮“轨道交通实验室”的光球,由此,轨道交通实验室这个世界最高时速的动车组运行模拟试验平台在西南交通大学正式启用,朝着“中国第一、世界一流”的目标正式起航。该试验平台可以在每小时600公里的运行速度下,模拟动车组在不同线路情况下运行,从而全方位实现对动车组运行性能的测试和参数的优化。该实验平台的启用,标志着我国拥有了世界上最先进的高速列车研究平台,它将对我国高速列车的平稳和安全运行提供有力保障。

自1896年建校以来,学校砥砺培养创新英才,以卓著的办学业绩和富于创新的科技成果报效国家和民族,力求实现“交汇四海、通达天下”的美好愿景。作为一所与铁路发展息息相关,更因铁路进步而生生不息的高校,学校正矢志发展成为中国轨道交通的人才智囊和技术智库,建设一批驱动中国轨道交通技术变革的高水平科技创新平台,引领高速铁路建设的前沿方向。校长陈春阳介绍说,2004年,学校开始申报建设“轨道交通国家实验室”,随后按照“边建设、边运行”的思路,依托“牵引动力国家重点实验室”进行建设。按照设计,轨道交通实验室总体建筑面积为44200㎡,目前,11000m2基础研究实验平台工程已基本完工。

启动典礼前,在校党委书记顾利亚和校长陈春阳的陪同下,校友嘉宾们参观了轨道交通实验室机车车辆整车试验平台厂房及位于明诚堂的高速列车数字化仿真平台,为学校在实验室建设上所取得的惊人成就欢欣鼓舞。

在轨道交通实验室机车车辆整车试验平台厂房里,一辆和谐号动车车头在轰鸣着“奔跑”:虽然它的车身还留在原地,可车轮却转动得越来越快……

张卫华教授介绍,该实验平台可以模仿高铁列车在高速运行下的轨道真实状况,包括轮轨长期摩擦后的影响、车身转向时各部件的工作情况、车仓在高速下受到的压力等等,从而检测出列车在各种环境下的参数,为列车的安全性能提供检测和监督。这个平台已经进行过“和谐号”多种车款的整车动力学性能等实验,目前,该实验平台已达到过世界最高速,可以在每小时600公里的运行速度下,模拟动车组在不同线路干扰下运行,全方位实现对动车组性能的测试和参数的优化。据介绍,实验室即将开展CRH380A整车性能实验和300km/h条件下40万公里的走行部可靠性实验。而今后,国内所有新型的高铁列车在投入使用前都将运送一辆到该实验室,接受安全性能检测,合格后才能投用。除了新车,目前投入使用的高铁列车也在该实验室的监控范围。

在高速列车数字化仿真平台,也有一台动车车头摆放其中,这是一部静态模拟驾驶舱,驾驶员可在舱内操作与CRH380A完全一致的操控设备。在静态模拟驾驶舱的背后,一个白色四边形模拟驾驶舱由铁架支撑悬空,距离地面1米多,工作人员就在该舱内进行全逼真的“驾驶”动车。在司机室里,通过面前的扇形“挡风玻璃”,可以看见高速铁路京津线的风景,动车启动后迅速提速,数秒钟后时速稳定在160公里匀速前行。这是已经投入使用的“高速列车模拟驾驶系统”。工作人员可通过显示屏观测沿途景观,并操作与CRH380B型动车完全相同的控制设备。据悉,该系统用于高速动车司机培训,预计每年可为4000余名高速动车司机提供实作训练手段。同时,实验室利用这一平台完成了引进动车组消化吸收以及380公里动车组再创新的性能优化和参数设计。两院院士沈志云介绍,未来,该平台将发展成安全监控中心,通过对目前高铁实际运行线路的各种数据进行实时分析,从而预知和确保每次列车的安全运行,进行个性化全寿命管理。

在建的轨道交通实验室的高速列车服役性能实验研究平台也正在发挥其功效。实验室利用该平台在京津城际高速、武广、京沪高速铁路开展了大量科学研究实验,为研究高速列车服役性能积累了丰富的实验数据。西南交通大学牵引动力国家重点实验室副主任、首席教授翟婉明介绍,实验室建立的高速列车长期服役性能检测系统专门用于监测高速列车在使用过程中的安全情况。目前,该系统已首先以武广高速铁路为试点,铁路部门将及时把列车的各项行驶数据传到实验室,科学家们将及时根据数据分析、测算出列车的安全参数,若参数不符合标准,则会及时报警。

轨道交通实验室常务副主任张卫华教授介绍:轨道交通实验室瞄准轨道交通领域先进水平,将以高速铁路和高速磁浮轨道交通、重载铁路、新型城市轨道交通为核心的轨道交通体系为研究对象,致力于高速铁路安全体系的理论研究与技术创新,重点建设具有国际先进水平的轨道交通基础实验平台和轨道交通数字化仿真平台,全面开展350km/h及以上轮轨高速、2万吨及以上重载列车、新型城市轨道交通、高速磁浮交通、超高速轨道交通系统的基础与应用研究,实现关键技术和核心装备的自主创新,抢占世界高速列车技术发展的制高点。

建设成果

2010年7月,铁道部批准立项“轨道交通实验室建设项目”(铁计函〔2010〕944号),启动了轨道交通国家实验室一期建设。按照铁道部规划,轨道交通国家实验室一期定位为:以高速列车为核心,开展高速列车动力学、高速轮轨关系、高速弓网关系和高速列车运行安全等的基础理论和应用基础理论研究。为此,实验室一期工程围绕高速列车技术研究开展建设,计划投资4亿元,其中铁道部出资3亿元,西南交通大学出资1.5亿元。建设有高速列车基础研究、高速列车数字化仿真和高速列车服役性能研究三大实验平台,各类实验设备共计35台套。目前,轨道交通国家实验室一期建设接近尾声,三大实验平台基本建成,并取得初步成效:

(一)高速列车数字化设计平台已全面建成。利用该平台为我国高速列车动力学参数设计提供了先进的分析计算方法及设计优化手段,完成了引进动车组消化吸收、时速380公里新一代高速动车组再创新,以及时速500公里高速试验列车的动力学参数和头型设计、性能优化。

(二)高速列车服役性能研究实验平台已全面投运。在京津、武广、京沪高速铁路开展了一系列的科学研究实验,并在武广、京沪、沪宁、哈大等高速铁路进行了长期的列车服役性能在线监测,累计跟踪里程逾1000万公里,取得了高速列车在车线耦合、流固耦合、弓网耦合共同作用下服役状态的大量宝贵数据,对研究高速列车动力学服役性能的演变规律、为高速列车安全运营、养护维修及再优化设计提供了技术支持。

(三)高速列车基础研究实验平台已基本建成。利用机车车辆整车滚动振动试验台,完成了我国所有高速列车、500km/h高速试验列车在直线、曲线和线路不平顺工况下的动力学性能试验验证与优化,以及“高速列车防脱轨防颠覆技术研究”的台架试验,创造了整车滚动振动600km/h台架试验的世界记录。

设备名单

机车滚动振动台

轮轨滚动行为模拟试验台

高速轮轨摩擦磨损试验台

轮轨黏着、蠕滑、塑性流动、磨损激励、材质匹配、几何形状匹配以及轮轨应力变化规律等轮轨摩擦学特性试验研究。

车体疲劳试验台

车—线耦合关系试验台

多功能高速列车运行模拟试验台

高速疲劳机

弓网受流电接触性试验台

弓网系统动力学性能模拟试验台

弓网载流摩擦磨损机理试验台

广义舒适度模拟试验台

高速列车基础研究实验平台

高速列车数字化仿真平台

脱轨机理试验台

测力轮对标定试验台

转向架构架疲劳试验台

弓网电弧机理试验台

轮轴疲劳试验台

机车车辆综合参数测定台

多目标比例车体振动特性综合试验台

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