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关于拟推荐申报2017年度四川省科学技术进步奖项目的公示
作者:系统管理员  来源:中铁西南科学研究院有限公司   发布于:2017-06-16 10:24:59    文字:【】【】【

按照《关于做好2017年四川省科学技术奖励推荐工作的通知》(川科奖〔201701号)要求,现将中铁二院工程集团有限责任公司、中铁西南科学研究院有限公司拟共同申报的科学技术进步奖公示如下:

项目名称:

艰险山区高速铁路隧道空气动力学效应研究及应用

推荐单位意见:

推荐单位:成都市;推荐意见:同意推荐。

项目简介:

经过广大隧道工作者的长期努力,初步形成了我国高速铁路隧道技术体系,已建成约5000km高铁隧道。但从运营情况来看,仍存在隧道净空面积相对国外偏大、微气压波激化问题突出、洞口微气压波控制技术不成熟、坡度折减系数不合理及缺乏隧道群空气动力学效应研究等问题,严重影响高铁隧道的建设和技术进步,成为当前亟待解决的重大技术难题。特别是随着我国高铁建设的推进,山区高速铁路越来越多,且隧道呈现量大、隧长、成群等特点,针对上述问题开展技术攻关尤显必要和紧迫。为此,从攻克高速铁路隧道的核心技术——空气动力学效应入手,开展了《艰险山区高速铁路隧道空气动力学效应研究及应用》项目的研究工作。

1. 主要技术内容

项目组采用理论分析、数值模拟和现场试验等手段对艰险山区高速铁路隧道空气动力学效应进行了系统、深入研究,取得以下创新成果:

创新点一:建立了一套隧道群空气动力学效应分析方法,系统分析了隧道群空气动力学效应变化规律,提出了基于空气动力学效应的高速铁路隧道群定义和连接明洞设置原则。

创新点二:提出了基于列车与隧道耦合的高速铁路隧道净空断面优化技术路线和研究方法,给出了城际铁路和高速铁路隧道净空断面优化方案。其中,城际铁路隧道净空断面优化方案已纳入《城际铁路设计规范》。

创新点三:提出了无砟轨道隧道洞口微气压波计算公式,建立了一套缓冲结构、辅助坑道对洞口微气压波缓解效果评价体系和方法。

创新点四:提出非恒定流隧道空气阻力计算方法,调整了现有规范中长大隧道坡度折减系数,其成果纳入《铁路线路设计规范》。

2. 知识产权情况

已获实用新型专利4件,计算机软件著作权2项,发表论文8篇;城际铁路隧道净空断面优化方案已纳入《城际铁路设计规范》(TB10623-2014),长大隧道坡度折减系数相关研究成果已纳入《铁路线路设计规范》(报批稿)。

3. 技术经济指标

项目在高速铁路设计和施工等方面形成的具有自主知识产权的技术总体处于国际先进水平,其中高速铁路隧道群空气动力学效应分析方法及变化规律的研究成果达到国际领先水平。部分研究成果填补了国内外在高速铁路隧道空气动力学效应研究领域的空白,提高了我国城际和高速铁路设计和施工水平,降低了隧道工程建设造价,保护了铁路沿线的生态环境,取得了重大的社会、经济和环境效益。   

客观评价:

1、国内外相关技术的比较

对比点

国内外现有同类技术

该项目成果

创新点1:建立了一套隧道群空气动力学效应分析方法,系统分析了隧道群空气动力学效应变化规律,提出了基于空气动力学效应的高速铁路隧道群定义和连接明洞设置原则

国外未见针对隧道群空气动力学效应进行研究的报道,国内针对隧道群空气动力学效应的研究仅限于瞬变压力和微气压波,未讨论连接明洞设置原则

揭示了隧道群对空气动力学效应影响机理,建立了一套隧道群空气动力学效应(瞬变压力、微气压波及空气阻力)分析方法,得到了列车通过隧道群空气动力学效应变化规律,并通过研究隧道群与单个隧道空气动力学效应的差异,从空气动力学角度提出了隧道群的定义和隧道群连接明洞的设置原则

创新点2:提出了基于列车与隧道耦合的高速铁路隧道净空断面优化技术路线和研究方法,给出城际铁路和高速铁路隧道净空断面优化方案

国际铁路联盟(UIC)标准提出控制隧道断面的关键因素是车内瞬变压力,但未提出具体隧道断面优化方案并进行应用

提出了基于列车与隧道耦合的高速铁路隧道净空断面优化技术路线和研究方法,实现由隧道断面适应机车向通过提高机车的密封性能,从而减小隧道净空断面的转变;在系统研究列车密封性能对高速铁路隧道净空断面影响及我国列车密封性能现状的基础上,提出了高速铁路隧道净空断面优化方案,可大幅降低隧道建设投资,提高我国高铁技术国际竞争力;形成了城际铁路隧道断面技术标准,已纳入《城际铁路设计规范》(TB10623-2014

创新点3:提出了无砟轨道隧道洞口微气压波计算公式,建立了一套缓冲结构、辅助坑道对洞口微气压波缓解效果评价体系和方法

 

德国、日本学者对无砟轨道隧道微气压波激化效应机理进行了研究,未得出相应的计算公式;

国内外对缓冲结构、辅助坑道对洞口微气压波缓解效果的研究工作多针对特定车速和隧道断面、隧道长度,并未形成系统,实际应用中存在诸多限制

通过对大量现场实测数据的分析,揭示了无砟轨道隧道微气压波激化效应机理,提出了基于我国隧道断面的无砟轨道隧道微气压波激化效应计算公式;在系统分析高速铁路隧道洞口微气压波生成机理和主要影响因素的基础上考察了隧道入口处缓冲结构及洞身辅助坑道设计参数对洞口微气压波的影响,形成了缓冲结构及辅助坑道对洞口微气压波缓解效果评价体系和方法

创新4:提出非恒定流隧道空气阻力计算方法,调整了现有规范中长大隧道坡度折减系数,其成果纳入《铁路线路设计规范

国内现有规范中有关附加空气阻力的计算基于恒定流方法;未对铁路隧道空气阻力进行系统分析,从而造成隧道坡度折减不合理

将原有规范中恒定流隧道空气阻力计算方法修正为非恒定流计算方法,并在系统分析我国主流列车空气阻力的基础上,对隧道坡度折减系数进行了调整,其成果已纳入《铁路线路设计规范》(报批稿)

2、成果验收鉴定评价

2017526日,四川省科学技术信息研究所组织了以全国工程勘察设计大师、教授级高级工程师刘培硕为组长的7人专家组对本项目研究成果进行评价,专家组一致认为:研究成果具有创新性,对我国山区高速铁路隧道建设具有重要指导意义,总体达到国际先进水平,其中高速铁路隧道群空气动力学效应分析方法及变化规律的研究成果达到国际领先水平。

3、科学技术成果评价报告

     四川省科学技术信息研究所出具的《科学技术成果评价报告》(川科信(评)字[2017]21号)表明:“该项目成果在对城际和高速铁路隧道净空断面优化、无砟轨道隧道洞口微气压波计算公式、缓冲结构和辅助坑道对洞口微气压波缓解效果评价方法体系、基于空气动力学效应的高速铁路隧道群定义和连接明洞设置等方面具有创新性,并将原有规范中隧道空气阻力计算方法修订为非恒定流计算,部分成果已纳入《城际铁路设计规范》、《铁路线路设计规范》中,弥补了现有高速铁路设计规范的不足,推动了隧道气动效应领域的研究工作,对我国山区高速铁路隧道建设具有指导意义。成果总体处于国际先进水平,其中高速铁路隧道群空气动力学效应分析方法及变化规律的研究成果达到国际领先水平。项目成果在多条高速铁路隧道设计建设中应用效果良好,技术就绪水平为TRL8级,成熟度较高,能有效地减少高速铁路隧道建设工期与成本,推广应用前景良好。”

4、查新报告

根据四川省科学技术信息研究所国内外查新报告(编号:20175100900878),除课题委托人的研究成果外,查新点在国内外公开发表的文献中均未见报道。

推广应用情况:

项目中城际铁路隧道断面优化方案已纳入《城际铁路设计规范》(TB10623-2014),时速160km200km的城际铁路双线隧道断面均减小了8m2,隧道每延米造价减小约0.8万元。规范颁布以来,国内已有多条城际铁路隧道净空断面按此标准进行设计,有效节约了城际铁路隧道工程造价。

项目中隧道坡度折减系数相关研究成果已纳入《铁路线路设计规范》(报批稿),并成功应用于成兰、新建渝利铁路线路设计中,节约工程造价共计约6.8亿元人民币;有关缓冲结构对洞口微气压波缓解效果评价体系和隧道群连接明洞设置原则的研究成果在贵广铁路得到了良好地应用,具有明显的经济效益。

主要知识产权证明目录:

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权

日期

证书编号

权利人

发明人

计算机软件著作权

高速铁路隧道群空气动力学效应计算软件V1.0

中国

2016SR

132927

2016

0606

1311544

中铁西南科学研究院有限公司、中铁二院工程集团有限责任公司

万晓燕、吴剑、史宪明、陶伟明、冷希乔、郑波、刘志强、廖凯、王斌、师亚龙

实用新型专利

一种具有微气压波缓解功能的高速铁路隧道连接明洞

中国

ZL

201620679780.1

2016

1221

5801423

中铁西南科学研究院有限公司、中铁二院工程集团有限责任公司

史宪明、万晓燕、吴剑、陶伟明、郑波、冷希乔、刘志强、师亚龙、廖凯、王斌

实用新型专利

一种高速铁路隧道微气压波缓解装置

中国

ZL

201620736916.8

2016

1221

5801614

中铁西南科学研究院有限公司、中铁二院工程集团有限责任公司

史宪明、万晓燕、吴剑、陶伟明、郑波、冷希乔、刘志强、师亚龙、廖凯、王斌

实用新型专利

隧道列车空气阻力现场测定系统

中国

ZL

201320812055.3

2014

0820

3750980

中铁西南科学研究院有限公司

吴剑、万晓燕、史宪明、郑波、刘志强、伍晓军、舒波

实用新型专利

用于铁路隧道与连接明洞的微气压缓解结构

中国

ZL

201620737083.7

2016

1221

5801301

中铁西南科学研究院有限公司、中铁二院工程集团有限责任公司

史宪明、万晓燕、吴剑、陶伟明、郑波、冷希乔、刘志强、师亚龙、廖凯、王斌

计算机软件著作权

高速铁路隧道气动效应计算软件V1.0

中国

2013SR

047196

2013

0520

0552958

中铁西南科学研究院有限公司

万晓燕、吴剑、史宪明、郑波、刘玉勇、冷希乔、舒波、刘志强、廖凯、潘强

主要完成人情况表:

排名

姓名

行政

职务

技术

职称

工作单位

完成单位

对本项目技术创造性贡献

1

陶伟明

专业工程师

教高

中铁二院工程集团有限责任公司

中铁二院工程集团有限责任公司

课题负责人,制定研究技术路线,负责铁路隧道断面优化研究

2

史宪明

高工

中铁西南科学研究院有限公司

中铁西南科学研究院有限公司

负责缓冲结构和辅助坑道对洞口微气压波缓解效果评价体系和方法研究,编写项目报告

3

万晓燕

执行董事

教高

中铁西南科学研究院有限公司

中铁西南科学研究院有限公司

负责缓冲设施对隧道洞口微气压波缓解措施效果研究

4

 

副总工

教高

中铁西南科学研究院有限公司

中铁西南科学研究院有限公司

负责隧道洞口微气压波现场试验数据分析,提出了无砟轨道激化效应计算公式

5

谯啸海

高工

中铁二院工程集团有限责任公司

中铁二院工程集团有限责任公司

负责隧道群空气动力学计算方法研究

6

余大龙

所长

工程师

中铁二院工程集团有限责任公司

中铁二院工程集团有限责任公司

负责隧道群空气动力学效应变化规律及与单个隧道空气动力学效应差异研究

7

 

所总工

高工

中铁二院工程集团有限责任公司

中铁二院工程集团有限责任公司

负责隧道群连接明洞设置原则及相关技术参数研究

8

 

高工

中铁西南科学研究院有限公司

中铁西南科学研究院有限公司

隧道空气阻力计算方法研究及验证

9

周跃峰

高工

中铁二院工程集团有限责任公司

中铁二院工程集团有限责任公司

隧道坡度折减系数研究

10

 

高工

中铁二院工程集团有限责任公司

中铁二院工程集团有限责任公司

负责研究成果工程应用

11

刘志强

高工

中铁西南科学研究院有限公司

中铁西南科学研究院有限公司

参与缓冲设施对隧道洞口微气压波缓解措施效果研究及现场试验

12

冷希乔

高工

中铁西南科学研究院有限公司

中铁西南科学研究院有限公司

参与无砟轨道隧道微气压波激化效应研究及现场试验

13

 

高工

中铁二院工程集团有限责任公司

中铁二院工程集团有限责任公司

参与隧道群空气动力学计算方法研究及工程应用

14

 

工程师

中铁二院工程集团有限责任公司

中铁二院工程集团有限责任公司

参与隧道群连接明洞设置原则及相关技术参数研究及工程应用

15

 

工程师

中铁二院工程集团有限责任公司

中铁二院工程集团有限责任公司

参与隧道坡度折减系数的研究及工程应用研究

主要完成单位及创新推广贡献:

排名

单位名称

创新推广贡献

1

中铁二院工程集团有限责任公司

主要负责高速铁路隧道断面优化、铁路隧道坡度折减系数以及隧道群空气动力学效应的研究,提出了高速铁路隧道断面优化方案、调整了现有规范中的长大隧道坡度折减系数、形成了隧道群空气动力学效应计算方法,总结了隧道群气动效应变化规律及与单个隧道的差异,首次从空气动力学角度提出了隧道群的定义和连接明洞的技术标准及技术要求。参与了缓解措施结构设计参数对隧道洞口微气压波的影响部分的研究工作。负责项目研究成果在成兰铁路、新建渝利铁路和贵广铁路中多个隧道中的应用,解决了工程建设中的诸多难题。

2

中铁西南科学研究院有限公司

要负责城际铁路隧道断面优化方案、长大无砟轨道隧道微气压波激化效应机理以及缓解措施结构设计参数对隧道洞口微气压波影响部分的研究工作,提出了城际铁路隧道断面优化方案、无砟轨道隧道微气压波激化效应计算公式以及缓冲结构和辅助坑道对洞口微气压波减缓作用计算公式,创立了缓冲结构及辅助坑道对洞口微气压波缓解效果评价体系,参与了隧道群空气动力学效应的研究。负责项目研究成果在多家单位的推广应用。

完成人合作关系说明:

中铁二院工程集团有限责任公司为项目主持单位。陶伟明为项目负责人,并与该公司其他项目组成员谯啸海、余大龙、王磊、周跃峰、黄棋、匡亮、陈朗及何省开展了高速铁路隧道断面优化、铁路隧道坡度折减系数以及隧道群空气动力学效应的研究,并负责研究成果在成兰铁路、新建渝利铁路和贵广铁路的推广和工程应用。

中铁西南科学研究院有限公司以史宪明、万晓燕、吴剑、郑波、刘志强及冷希乔为主,开展了城际铁路隧道断面优化方案、长大无砟轨道隧道微气压波激化效应机理以及缓解措施结构设计参数对隧道洞口微气压波影响部分的研究工作。研究过程中,培养研究生两名,并在中国铁道科学研究院等单位对项目的研究成果进行了推广工作。

如有异议,请于公示期内以书面形式实名制反馈至科学技术部,逾期不予受理。

期:2017616日~2017625

联系地址:四川省成都市高新西区古楠街97

人:张博

联系电话:028-67580034

 

 

中铁西南科学研究院有限公司

2017616

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