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[成果] 1800130180 北京
TP2 应用技术 环保、社会公共安全及其他专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:自1954年现代意义的机器人发明以来,经典的移动机器人结构已稳定为轮履及仿生等结构形式。上世纪90年代以来,并联机器人和软体机器人等新结构相继被发明,该项目区别于已有结构,原创并系统地发明了可重构多模态移动机器人家族。从2006年起,北京交通大学联合国内相关研究机构,在国家自然科学基金、国家科技支撑计划等项目的大力支持下,经十余年研究、技术开发及应用示范,形成了具有独立学术体系的开创性新领域。主持开发出中国原创概念、拥有完全自主知识产权的教育机器人装备体系,打破了长期以来以离散单元搭建式机器人主导教育领域的格局。主要技术创新点如下: 1.模块化可重构移动机构及机理创新。突破了平台重合、转动副同轴和自穿越等技术,发明了成体系的可重构单元。发现了平面运动链滚动运动机制,提出了空间多闭环移动连杆机构的方法。以移动连杆机构为基本单元,提出了网格式移动连杆机构重构扩展新方法。基于顶点单元与伸缩单元的模块化构造思想,形成了可重构移动系统全新设计理念。 2.变拓扑移动机构及其演化机制创新。发现了移动机器人杆件、运动副、缩放、支链等变拓扑连续演化规律,建立了移动机器人基础拓扑构型库。突破了多层折叠、结构解耦、嵌套驱动、超冗余、构型互变等关键技术,研制出以演化、组合等为基础的移动机构变拓扑创新机制。 3.多模式及移动操作一体化技术创新。突破了变机架、变输入输出、变外形等核心技术,发明了成家族的多模态地面移动机器人。突破了变胞、奇异位控制等技术,实现了多移动模式同一机构上集成和切换。突破了构型创新、地面接触仿真及变形移动控制等核心技术,从运动模式上统一了移动、操作及结构演化规律。 4.形成了自成体系的MSEAP教育技术。基于该系列机器人及教育技术先期在面向全北京市所有初一学生的“初中开放性科学实践活动”中试点。在北京师范大学第二附属中学、北京市第二中学等40余所北京市中小学设立专门实验室,培养了600余名创新能力突出的学生。 该项目系统掌握了可重构多模态移动机器人创新的全套设计要素和技术方法。依托以上技术,研制出12个系列200多种移动机器人,累计生产13700余台公益机器人产品。核心技术获国家发明专利授权32项,发表SCI、EI等学术论文60余篇。作为重大公益项目已广泛应用于130余所北京市中小学以及科技场馆的创新实践活动,受众超8万人次;十余年来以北京科技周主场活动等载体向大众普及机器人科技知识超过50万人次,社会效益显著。
[成果] 1700520384 北京
TP3 应用技术 电信 公布年份:2018
成果简介:随着互联网用户数量和应用规模不断扩大,传统互联网的原始设计思想暴露出诸多严重弊端,难以满足未来网络“智慧”、“高效”、“安全”等重大迫切需求。因此,如何创建和设计新型网络系统,已经成为世界各国信息网络领域最重要和最迫切的问题项目原创性地发明了以“两域”、“三层”、“三映射”体系为典型特征的智慧协同网络系统,通过“横向实体与行为解耦”、“纵向服务与网络适配”以及“控制与数据”、“用户与网络”、“资源与位置”解耦(分离),突破并有效解决了未来互联网系统与机制这一世界性难题。发明了“实体域、行为域”两域解耦的感知协同机理与关键技术,通过两域的智慧感知、博弈协同,有效解决了现有网络静态僵化问题,极大提高了网络安全性和资源利用率。发明了“服务、族群、组件”三层映射的动态适配机理与关键技术,通过服务智慧化、网络组件化以及族群动态适配,大幅提升了网络的服务质量和可靠性等。基于上述发明,研制出了智慧协同网络系统及核心设备,具有功能完备、行业应用适应性强等优点,极大提升了中国网络核心技术的国际竞争力。研制出的智慧协同网络系统及核心设备,已成功应用于电信、高铁和工业制造等行业,取得了显著的社会经济效益。
[成果] 1700520402 北京
U21 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2018
成果简介:高速铁路作为中国自主创新的标志性成果领跑世界。无缝线路是消除了轨缝的长钢轨与其下部复杂结构共同适应热胀冷缩、保持强度与稳定性的线路,是保障高速线路高安全、高平顺、高可靠的核心技术。项目组在国家及部委支持下,历经十余年的理论与技术创新,形成了具有自主知识产权的复杂环境下高速铁路无缝线路关键技术及应用体系。1.创建了复杂温度下高速无缝道岔精细化分析理论和技术,攻克了复杂气候条件适应性难题。促使中国成为高速通过性能优良、温度适应能力最强的高速无缝道岔制造国。2.创立了长大桥梁、高架站无缝线路协同分析理论与成套应用技术,突破了与复杂线下基础协调性难题。促使桥长数百公里、跨度上千米的桥梁都可实现线路无缝化。3.研发了多手段智能融合的无缝线路系统实时在线监测及预警技术,实现了安全服役状态的可控性。通过成套技术的研究,形成了从设计、制造、铺设到维护的无缝线路技术体系,真正实现了无论线路有多长,都能够通过无缝化实现全线连续、高速、安全、平稳、舒适运行。该项目形成《铁路无缝线路设计规范》等国家及行业标准7项,出版专著4部,发表论文500余篇,申请发明专利29件(已授权10件),获实用新型专利、软件著作权25件。项目成果应用于中国全部高铁项目中,并在国外铁路建设中得到广泛应用。国家有关部门鉴定为“成果系统性、创新性强,整体达到了国际领先水平”,为中国高铁快速发展及走出去战略提供了重要支撑。
[成果] 1800130316 北京
U45 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2018
成果简介:中国城市地下空间开发利用进入快速增长阶段。“十二五”期间,中国城市地下空间建设年增速超过20%。在轨道交通和地上地下综合建设带动下,城市地下空间开发需求动力充足。在城市环境下,新建隧道施工不可避免地穿越道路、桥梁、管线、房屋以及地铁线路等基础设施。由于复杂多变的地层条件、极度敏感的城市基础设施环境,穿越工程中的环境风险尤为突出。一旦发生灾害事故,必将造成重大影响甚至不可估量的损失。为此,项目团队在国家重点研发计划项目、国家973计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、北京市科技计划等10余项国家及省部级科研项目支持下,开展了城市暗挖隧道穿越基础设施关键技术的理论研究和工程实践,取得了系统的研究成果,主要包括: (1)建立了城市暗挖隧道穿越基础设施力学响应分析模型。揭示了暗挖隧道施工扰动下地层变形与塌陷时空演化特性;提出了暗挖隧道穿越工程地层-既有结构变形传递机制及相互作用模式;得到了暗挖隧道施工扰动下地层与既有结构力学响应的多源预测方法。实现变形预测的科学化。 (2)创建了城市暗挖隧道穿越基础设施风险控制标准制定方法。揭示了变形作为穿越工程安全控制指标的科学内涵;建立了基于暗挖隧道穿越工程多层次需求的控制标准体系;提出了考虑暗挖隧道变形时空特性的穿越工程过程控制标准。实现施工过程控制的体系化。 (3)形成了城市暗挖隧道穿越基础设施精细化施工过程控制技术。提出了基于断面尺寸的暗挖隧道工法适应性分级指标体系并对超大断面暗挖施工工法进行优化;形成了暗挖隧道穿越工程过程控制施工关键技术;研发了施工过程控制智慧化辅助决策平台。实现控制标准制定的合理化。 (4)建立了城市暗挖隧道穿越基础设施安全保障体系。提出了基于全过程变形控制的暗挖隧道穿越工程环境风险5步序管理体系;依托穿越工程智慧管理平台,构建了风险源4级管理、风险事件3级预警、风险工程6方联动的暗挖隧道穿越工程建设管理体系。实现建管的规范化。 成果在北京暗挖隧道穿越基础设施工程1000余处风险点中得到了成功应用,并推广到天津、大连、南京、厦门、宁波等多个城市,提升了穿越工程的技术水平,保障了工程安全,经济效益超过5亿元,节支超过2亿元。获得国家发明专利授权10项、实用新型专利3项、计算机软件著作权4项,发表SCI收录论文26篇、EI收录论文86篇、论文总引用超过1000次(2018年3月谷歌学术数据),出版专著1部,形成技术标准1项。
[成果] 1800290021 北京
U44 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2018
成果简介:复杂的水动力环境影响跨河、海桥梁工程的安全。桥墩及基础结构周围河、海床面受水流冲刷而降低,可导致桥梁基础埋置深度变浅、桥墩失稳定、倾斜甚至倒塌等毁坏。调查发现,在桥梁工程中由于基础冲刷而造成的破坏比例很高,再加上近些年河道内大范围无序采沙,进一步增大水下结构物周围河床冲刷,威胁桥梁结构的安全。因此,研究桥梁墩台与基础的冲刷预测、监测及安全防护具有重要理论意义与工程价值。 通过实验室试验和数值模拟,获得了桥墩周围描述紊流特征变量的分布规律,识别了与基础冲刷相关的马蹄涡结构,建立了表征水流冲刷能力的理论表达式;基于冲刷研究的基本概念,分析了国内外既有冲刷计算公式中各主要参数对计算结果的影响效应,析出了既有公式的理论缺陷。运用多学科理论,建立了针对采沙河道的演变计算模型,提出了采沙影响桥梁安全的分析方法,发现了采沙坑演变具有造成桥址河床普遍冲刷的特点;通过大量的试验、计算和分析,提出了采沙坑尺度以及采沙坑与桥址的安全距离相关关系。 明确了泥沙粒径及流速、水深对桥台冲刷的影响规律,分别得到了适用于单式河床断面和复式宽滩河床断面的2个桥台冲刷计算公式。针对工程中常用的带锥坡的U型、锥坡埋入式和肋板式桥台,以及各种桥台与不同水流交角对冲刷最大深度的定量影响,进行了试验观测和数值计算,分别确定了3种型式桥台冲刷的形状影响系数,确定了15°~60°交角影响系数表达式,得到了以90°为分界的不同影响规律公式。 建立了跨河桥梁压缩冲刷的一维数值计算模型,中、小河流采沙河床自然演变的一维数值计算模型以及溯源冲刷与桥墩局部耦合冲刷的计算方法和模型,形成自主发明技术多项、软件著作权多项;提出了采沙尺度及冲刷深度、冲刷距离的理论关系,可用于桥墩及基础冲刷的安全性评判;通过粗糙床面明渠流紊流结构实验,建立了紊流k-ε模型近壁面计算模型,提高了粗糙壁面条件下k-ε模型的模拟精度,为提高桥渡冲刷二、三维计算精度打下了基础。 基于墩周水流运动规律,研究了桥梁防洪应急防护的抛石技术,通过研究抛石落距受水流、桥墩绕流及抛石颗粒特性的影响,建立了相关物理方程;通过研究减小墩周绕流冲刷强度的措施,提出了大规模采沙河床演变引起桥址冲刷的全断面防护技术,基于大规模采沙河床洪水期演变对桥下冲刷的规律研究,提出了针对性的底槛拦沙防护措施;通过底坎与水流精细结构的作用关系试验观测与量化研究,揭示了底坎减冲机理是通过降低水流紊动强度、切应力及紊动涡量降低水流的输沙能力,从而实现对桥墩的防护;提出了一套底槛防护优化设计方案与参数。
[成果] 1800130306 北京
U28 应用技术 铁路运输设备制造 公布年份:2018
成果简介:中国城市轨道交通快速发展,北京、上海等城市日均客流已超千万,运营负荷巨大,安全运行面临严峻挑战。列车驾驶和调度管控仍处于半自动化水平,人为故障和人为因素已成为提升安全效率的瓶颈,采用全自动运行(FAO)技术是有效解决途径和国际公认发展方向。但少数外商的FAO技术处于垄断地位,且不能完全适应中国需求。面对占世界建设规模近七成的国内市场,研发自主化FAO技术和装备势在必行。 该项目在国家863计划、北京市重大科技计划、国家自主创新示范工程等支持下历经近十年研究,立足国内需求,瞄准全过程全天候列车自主运行、在途列车及乘客状态实时监控、全系统协同联动、系统装备高度稳定等核心难题,构建了适应中国城轨需求的FAO技术体系,攻克了列车无人驾驶、综合自动化调度管控、全系统全生命周期RAMS保障等关键技术,研制了具有完全自主知识产权的FAO成套装备并完成示范应用。对于推动城轨装备产业升级,落实创新驱动发展战略具有重要意义。 创新拓展了FAO技术内涵,创建了中国版FAO技术体系。提出了符合中国运营需求、覆盖运行全过程的运营场景和运用规则,建立了系统危险源档案库和应急处置流程。研制了FAO信号、车辆、综合监控和LTE-M等核心成套装备。 首次自主研发了列车无人驾驶技术。建立了操控列车、服务乘客、感知环境以及应急处置的驾驶任务模型,攻克了列车休眠唤醒、雨雪模式控制、障碍物/脱轨检测、远程复位重投等技术,实现了全时段全天候列车无人驾驶。 创新研发了FAO行车综合自动化调度管控技术,实现了信号和综合监控的深度集成。攻克了FAO的多专业协同控制、应急联动、智能运维等技术,实现了控制中心对在途列车实时监控及乘客的远程服务。提升了全过程智能管控能力,应急处置时间降低30%。 首次研发了全系统全生命周期RAMS保障技术。采用全系统顶层设计、逐层分配、失效模式分析等方法,提出了差模多样化冗余机制,构建室内测试、样板段联调、试运行等全过程验证确认体系。首次通过了全系统RAMS评估。 该项目形成专利36项(发明专利23项)、标准10项、论文55篇、软著12项,整体达到国际领先水平。自主化FAO技术和成套装备实现产业化,并成功应用于燕房线,列车正点率99.99%,影响行车故障率降低至0.041次/万车公里。该成果推广应用于北京、成都及哈斯克斯坦等地,带动12个城市1150公里线路采用FAO技术,签订合同50多亿,收入超10亿,为中国城轨交通高水平发展及走出去战略的实施提供了重要支撑。
[成果] 1800290105 江苏
TM4 应用技术 输配电及控制设备制造 公布年份:2018
成果简介:该项目响应国家重点研发计划,面向电力电子产业对高效小型化功率变换系统的迫切需求,针对中等功率通用电源,以全面突破高效GaN基电力电子技术,在千瓦级光伏系统中实现GaN太阳能逆变器的示范应用,推动GaN基中等功率电源的产业化进程为目标。拟解决以下关键科学技术问题:大尺寸Si衬底上高耐压、高可靠性GaN基材料和器件大失配外延生长技术;低动态导通电阻、高耐压、低漏电GaN基高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)和肖特基二极管(SBD)设计与产业化制备技术;GaN异质结构材料和电力电子器件失效机理与可靠性评价体系研究;高效散热、小寄生参数多芯片集成封装技术及其可靠性研究;高频GaN基电源模块的器件驱动、效率提升、电磁兼容技术。围绕项目目标,针对拟解决的关键科学技术问题,项目拟开展的主要研究内容可概括为:Si衬底上高耐压GaN基材料及器件结构外延生长技术;高性能GaN基电力电子器件设计与产业化制备技术;GaN基电力电子器件可靠性研究与先进封装技术;GaN基电力电子器件高频高效率应用技术与示范。
[成果] 1800290148 广东
TK0 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 公共软件服务] 公布年份:2018
成果简介:多能互补集成优化的分布式能源系统可以充分满足不同地域用户多样化用能需求,创新能源供应模式,实现电/气/热(冷)多能源系统之间及源-网-荷-储不同环节之间的协同高效利用。我国在分布式发电与微电网方面已经突破了规划、调度、控制和仿真等关键技术,但仍然面临多能源系统间缺乏有效协同、与上级电网间友好度不高、对用户供能的保障能力不足、综合供能成本超过预期、能源利用效率不高等分布式综合能源系统问题。在多能互补集成优化的分布式能源系统协同规划、智能调控、联合仿真、能效评估技术等方面的研究还不够深入,未能形成系统化的研究成果,是未来研究的重点方向。 研究内容: 以园区电/气/热(冷)等多种用能需求和燃气三联供、可再生能源等多能源供应方式的互补集成优化为目标,聚焦规划、运行、仿真和评估等领域的关键技术难题,重点从分布式综合能源系统协同规划、分层调控、独立供电、联合仿真、能效评估及工程示范等方面设置5个课题开展研究。主要内容包括开发3套软件系统(规划、调控、仿真),并在广东惠州建设一个世界领先的示范园区,具体研究内容如下: (1)分布式综合能源系统协同规划技术:提出分布式综合能源系统技术架构及适应不同地域特征的典型运营模式;揭示系统源荷时空分布特征和互补替代特性,提出中长期预测方法;基于“源-网-荷-储”准稳态模型,提出综合可靠性与负载能力评估方法;提出分布式综合能源系统协同优化规划方法,开发辅助决策软件。 (2)分布式综合能源系统分层调控技术:基于多能源运行特性,研究分布式能源单元状态实时感知与综合研判方法,获取各能源控制能力和运行边界;针对多源调控过程,研究多类型能源动态协同控制方法及需求互动环境下多能源流的多维度优化调度方法;研究多能源耦合下分布式能源运维计划;研发覆盖感知-控制-调度-运维的多层调控系统。 (3)多能源互补发电及重要负荷独立供电技术:研究独立运行下的供能特性、用户需求特性、能源出力风险特性、负荷重要性分类方法,提出多能互补特性定量评价方法和典型供用能组合模式及能量平衡策略;研究以孤网稳定运行为目标的快速切换技术和以负荷损失最小并提高能源综合利用效率为目标的自愈恢复及优化调度策略。研发具有自愈恢复能力的多能互补发电和独立供电优化调度控制系统。 (4)分布式综合能源系统联合仿真技术:构建多能互补系统中转化、存储、输配、需求设备及网络动静态模型,建立通用的分布式能源系统元件模型库;提出多时态混合求解方法,构建集电/气/热(冷)耦合环节的准稳态仿真模型;研究动态控制下多能耦合机制,开发分布式能源系统离网状态下小步长能量平衡仿真模型;开发多能流交互的分布式能源系统全数字仿真平台,完善物理仿真平台并完成仿真模型校验。 (5)分布式综合能源系统能效评估技术及工程示范:挖掘分布式能源转化、存储、输配和使用过程中量质转化和负荷变化特征,研发分布式综合能源系统的能效评估技术;应用上述成果在广东惠州博罗工业园建设具有国内典型园区综合用能需求并达到国际领先水平的多能互补集成优化的分布式能源系统示范工程,指标全面超出指南要求。 预期目标: 将研发出规划、调控、仿真等3套软件系统;获软件著作权10项;在核心期刊及以上发表论文40篇以上;培养博士、硕士研究生30名。
[成果] 1700520191 北京
U23 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:中国高速铁路运营里程已超过两万公里,占世界高速铁路总里程的60%以上,列控系统是确保其安全和高效运营的“大脑和神经”。中国高速铁路网具有分布广泛、交路长、设备型号多、电磁环境复杂等特点,保障列车在复杂路网条件下的多频次跨线安全可靠运行是亟待解决的问题。该项目在国家支撑计划、863计划、自然基金等支持下,历经十多年,制定了支撑列控系统装备互操作的系统规范,构建了可动态配置的列控系统半实物仿真测试平台和互操作性测试平台,研制了电磁干扰幅度概率分布测量仪,发明了适应高速列车牵引电流波动剧烈的阻抗匹配装置,形成了具有自主知识产权的高速铁路列控系统互操作和可靠运用的成套技术。主要创新点有:(1)提出了列控系统需求规范形式化建模验证理论和技术,制定了适合高速铁路的CTCS-3级列控系统技术规范,提出了基于功能特征提取的测试案例构造方法和基于决策树分析的测试案例生成方法,构建了完备的CTCS-3级列控系统测试案例库,成为中国高速铁路列控系统设计研发、测试和建设运用的依据。(2)提出了适用于不同测试需求的列控系统多分辨率仿真建模方法和平行测试验证方法,构建了可动态配置的列控系统半实物仿真测试平台;提出了基于数据驱动的测试方法,构建了互操作性测试平台。支持了多种型号列控设备的开发及应用,完成了所有CTCS-3级列控系统及新型高速列车的第三方互操作性测试,为高速铁路网中列车安全、可靠运行提供了有力支撑。(3)提出了瞬态脉冲干扰的统计参量评估方法和实时测量技术,自主研制了基于随机变量分析方法的电磁干扰幅度概率分布测量仪,构建了基于瞬态脉冲干扰统计参量的故障诊断和故障模拟再现平台。有效解决了列控系统的电磁干扰问题,使CTCS-3级列控系统因电磁干扰导致的故障率由90%降低至20%。(4)提出了时-频信号检测分析与软计算结合的轨道电路实时故障诊断方法,发明了轨道电路防护瞬态冲击电流抗干扰技术,研制了适应大负荷高速列车牵引电流波动剧烈的阻抗匹配装置,使高速铁路车站轨道电路抗不平衡牵引电流干扰能力大幅提升,比国外同类设备指标提高1.5倍。获授权发明专利16项;发表论文77篇;出版专著6部;国家标准9项,行业标准4项。整体达到国际先进水平,其中,电磁干扰评估技术达到国际领先水平。CTCS-3级列控系统技术规范已在中国高速铁路广泛应用,完成了所有CTCS-3级列控系统第三方的互操作测试和所有高速铁路列控装备的电磁兼容测试。采用该技术规范和仿真测试集成平台研发的CTCS2-200H型和CTCS3-300S型列控系统车载设备已在高速铁路网中分别应用1074套和728套,占全国市场份额的70%和30%。利用该项目发明生产的轨道电路防护瞬态冲击电流抗干扰装置已在2万公里高速铁路车站内安装使用25000台。近三年取得经济效益达5.2亿元、新增利润1.8亿元。
[成果] 1700470378 北京
U45 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:中国海峡、海湾众多,海底隧道已成为解决跨峡湾交通瓶颈的重大需求。海底隧道多采用钻爆法施工,建设难度大、风险高,其核心问题是施工中突涌水事故的防治和运营中排水量的控制。国外海底隧道修建中曾出现过多次灾难性的突涌水事故,运营中排水量很大,如日本青函隧道发生4次重大突涌水事故,运营初期排水量高达60000m<'3>/d。为此,在国家“863”计划、国家自然科学基金项目等支持下,通过理论研究与实践,取得了系统的研究成果,为中国厦门翔安海底隧道和青岛胶州湾海底隧道工程建设起了关键作用。 (1)揭示了海底隧道突水机理,提出了海底隧道安全性的变形控制方法。建立海底隧道三种突水模式的力学模型,提出隧道围岩变形与海床安全性的动态关系,实现施工过程的精细化控制;明确将水致灾害作为海底隧道的核心安全风险,建立隧道极限顶板厚度的概念,提升海底隧道钻爆法施工的适应性。 (2)建立不良地质条件下大断面海底隧道安全施工技术体系。为控制海底隧道突涌水,开发复合注浆新技术。通过工艺复合和材料复合,融合了劈裂与挤密作用,实现对劈裂、挤压注浆的分阶段控制,形成的复合结构体可满足地层加固与堵水的差异性要求,使海底隧道不良地质段的安全施工成为可能。提出以堵水率、加固体强度和完整性作为注浆效果的评价指标,提高了可靠性。 (3)提出了基于排水量控制的隧道设计方法,明确了围岩加固圈堵水的主体地位,实现了可主动控制的“堵水限排“。按照原始渗水量划分隧道围岩等级,据此制定排水量控制标准,通过“地层-结构“水耦合模型的分析,得出了加固圈和初期支护水荷载的计算方法;基于加固圈形成机理及作用特性的分析,提出了加固圈和初期支护内侧渗水量预测方法;建立了二次衬砌安全储备系数与隧道排水量之间的动态关系,为隧道结构设计提供了依据。 (4)创立基于核心风险的安全保障体系,形成高风险重大工程管理新模式。以突涌水为海底隧道核心风险,并将其作为建设全过程的安全控制主线,从地质勘察、建造技术、工程质量控制和建设管理等方面实现了对重大隐患的全过程控制,形成了高风险重大工程建设管理的模式。 以不良地层的科学加固、施工过程的精细化控制和渗水量的高效防控技术为核心,形成了中国海底隧道钻爆法修建的技术体系,解决了海底隧道不良地质段的安全施工和隧道排水量的可靠控制等关键技术难题。近年来主办海底隧道国际会议2次,发表SCI、EI收录70余篇,获国家发明专利授权10余项,获软件著作权3项。
[成果] 1700470405 北京
TU8 应用技术 热力生产和供应 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 按照国家清洁供热、节能减排、减少大气污染的大政方针,“十二五”期间,北京市在全国率先进行大规模清洁供热改造,建设城市供热互联网,实现能源互联互通,保障城市供热安全。“十三五”期间,北京市要建设热电厂跨区域供热输配干线一百多公里,其形成的多管敷设供热隧道均等同甚至超过地铁隧道断面,需穿越山体、河流、桥梁、铁路、高速路及地下构筑物等数千处。该项目系列课题研究最终目的,就是针对供热工程有别于其它市政工程的大荷载、大推力、高温高压、长期维护等特殊性,首次在国内系统地研究复杂地质和环境条件下各种非开挖技术在热力工程中的应用,突破技术瓶颈,打造城市供热生命线,保障民生,保证用最小环境代价和经济投入实现供热工程的百年使用寿命,建设安全、高效、绿色、环保的城市供热主干线。 主要技术创新点: 在国内首次研发了城镇供热管网复杂地质及环境条件下非开挖成套综合技术,针对大断面多管敷设热力隧道特点,开展对浅埋暗挖、顶管、盾构、注浆止水等非开挖关键技术系统性研究,建立力学理论计算模型,并进行验证。 1)完成国内第一条热力盾构隧道的工程设计并成功施工运行,建立结构荷载作用模型,解决支架固定等难题,填补了国内热力管道大断面盾构工艺设计施工技术的空白。 2)开展热力暗挖技术结构研究,率先在国内提出热力暗挖标准设计和计算方法,形成国家行业标准《城市供热管网暗挖工程技术规程》CJJ200-2014。 3)首次在国内系统开展了热力工程不同地层条件下非降水注浆工艺研究,提出不同水文地质条件下的浆液注入率定量数据,形成了技术标准。 4)开发耐久性热力机械顶管技术,成果设计并实施了国内首个长距离热力机械顶管项目。 5)基于课题成果,成功研发热力非开挖工程设计软件,全面应用到北京市四大热电中心热力干线等工程中,提高工程的安全性和经济性,降低工程造价约10%。 成果产生的价值: 依据成果制定了行业标准和企业标准,获专利授权6项和软件著作权4项;发表研究论文9篇。该成果实施以来,已在上百公里热力工程中推广应用,直接经济效益83186.93万元,间接经济效益2047万元。成果应用于供热行业,极大地提高热力工程的经济性、安全性和合理性,对规范非开挖工程设计、施工,保证工程质量,提升城市精细化管理水平、保障供热安全,打造供热工程百年大计具有重大意义。
[成果] 1700470477 北京
U28 应用技术 铁路运输设备制造 公布年份:2017
成果简介:随着中国城市轨道交通迅猛发展,网络日趋成型、客流急剧增长、能耗持续攀升。网络化运营和节能减排对轨道交通运营管理及运行控制提出了更高要求,迫切需要进一步提高轨道交通系统的运营效率、降低单位能耗。 结合轨道交通发展需求,项目团队经数年攻关,针对网络化运营条件下动态客流刻画、多车协同控制、线间列车衔接等核心基础问题进行了全面深入研究,取得了关键性突破,为复杂环境下列车运行优化控制提供了坚实的基础理论和原创性关键技术。该项目主要科学发现点如下: (1)面向时效的列车运行图优化及调整模型:建立了基于乘客等待时间均衡性的列车运行图同步优化模型,提出了网络列车路径动态分配与运行图优化一体化策略,设计了高效求解算法;构建了基于时空网络表示方法的两阶段可信性最小风险模型,研究了突发事件下网络运行图的鲁棒调整策略,降低了不确定干扰导致的运行图调整决策风险。 (2)面向能效的列车运行管控一体化方法:建立了一种基于上下行列车匹配规则的运行图优化模型,揭示了运行时间和能耗间的内在平衡关系;提出了面向节能的列车运行图与驾驶控制策略一体化方法,在提高列车再生能量直接利用率的同时,有效减少了乘客的平均等待时间。 (3)列车协同运行控制模型及算法:首次采用元胞自动机模型构建了交通流状态和复杂网络之间的关系,提出了一种轨道交通列车流协同运行模型,揭示了随机干扰条件下线路通过能力的变化规律,并设计了列车鲁棒协同优化控制策略;进而,建立了轨道交通线间列车衔接换乘冗差时间模型,设计了高效智能求解算法,提高了换乘服务水平,为列车安全、高效、协同运行提供了理论支撑。 该项目属国际先进水平。基于上述部分理论成果设计的ATO节能策略已应用于北京地铁亦庄线,实现运行节能3%的效果,显示出理论成果指导轨道交通运营实践的重要作用。研究成果发表在Transportation Research Part B、Transportation Research Part C、Omega、IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems等交通运输领域国际顶级/权威期刊上,最高影响因子3.962。该项目共发表SCI论文60余篇,出版学术专著1部,形成北京市地方标准1项,授权发明专利2项。10篇代表作总影响因子31.402,SCI总引200次,SCI他引97次,SCOPUS他引127次,ESI高被引论文2篇,Top 25热点论文1篇。该项目完成人中2人为国家杰出青年基金获得者、1人为国家优秀青年基金获得者、2人入选教育部长江学者奖励计划。
[成果] 1700470182 北京
U28 应用技术 铁路运输设备制造 公布年份:2017
成果简介:中国铁路运营里程已达12万公里,列车运行控制系统是确保其安全和高效运营的“大脑和神经”,精确可靠的轨道地理信息数据库是实现列车高精度、连续定位的基础,为了降低建设和运营成本,采用卫星定位和数字轨道地图融合实现列车运行控制和安全保障,必须充分保证轨道地理信息的准确性和可靠性。 该项目在科技部、国家自然基金委、北京市科委、中国铁路总公司等项目支持下,历经十余年,结合青藏铁路现场工程需求进行技术攻关、现场试验、示范验证,形成了成套的轨道地理信息处理方法,研发了轨道交通专用数据库处理与分析平台,完成了列车完整性监测、无线列调场强测试等应用示范,掌握了具有自主知识产权的轨道交通专用数据库相关理论和核心技术。 主要创新点包括: (1)提出了满足轨道交通线路拓扑结构和列车控制系统应用的轨道专用地理信息数据结构性分析方法,提出了面向不同粒度的轨道地图数据分段自适应逼近方法,解决了轨道曲线精确描述所面临的数据量庞大、定位匹配复杂、效率低等瓶颈问题,有效支撑了轨道交通专用数据库在列车可靠定位中的应用; (2)提出了基于霍夫变换的多轨迹融合求径测量数据约简方法,解决了大规模线路测量数据处理的瓶颈问题,对青藏铁路全线1142公里所有车站和线路关键点进行了数据处理、分析和验证,有力支撑了基于卫星导航的列控系统在中国的首次实施运用、长期安全运营以及系统和升级改造; (3)提出了面向大规模轨道测量数据的实时动态响应分析方法,形成了轨道专用数据库辅助列车定位的可靠性验证方法,研发了覆盖测量、编辑和验证等全部功能的数据处理和验证平台,满足了大规模轨道数据快速精确处理的需求; (4)构建了基于轨道交通专用数据库的位置服务应用技术体系,研制了基于卫星导航的列车完整性远程监测系统成套装备,解决了卫星定位用于列车完整性监测精确性、连续性和实时性问题,有力促进了卫星导航技术及系统在轨道交通领域的应用和发展。 项目获授权发明专利6项、软件著作权15项,发表论文45篇。在北京市科委的支持下,与企业合作开发了“基于北斗卫星导航的货运列车完整性远程监测系统”的成套装备,并已在北京铁路局进行了应用示范及产业推广。项目成果在“无线列调场强测试系统”、“列车追踪接近预警系统”得到延伸应用,并已在青藏铁路公司、沈阳铁路局、呼和浩特铁路局、上海铁路局等多家单位得到应用,取得经济效益3752.51万元,近三年新增项目收入1871.01万元。
[成果] 1700470060 北京
R74 应用技术 医院 公布年份:2017
成果简介:《脑卒中协同防治医疗联合体模式构建与示范应用》课题于2013年由北京市科技计划资助,首都医科大学附属北京天坛医院和北京交通大学共同完成。项目以致残率、致死率最高的脑卒中为研究对象,以云平台支撑的医联体为载体,整合疾病诊疗规范、医疗质量管理和医疗信息化管理等关键技术,探索一种整合医院、急救、社区等多种资源的脑卒中联合防控新模式。 项目通过开发插件化和随选即用的脑卒中系统化管理云计算系统,实现信息共享、区域监测、协同会诊、远程预约等模块功能,促进医联体内部医疗资源的纵向整合,建立脑卒中专病共享云平台数据,对现有卒中管理模式和急救流程进行优化,以支撑三级综合医院、120急救中心和社区卫生服务中心的联动,形成基于信息化的脑卒中分级诊疗服务体系和卒中一体化管理模式。 主要技术创新点在于:1)理论创新:提出基于云平台的整合多种资源的脑卒中全程管理理念,为推动“互联网+脑卒中防控”奠定坚实的理论基础。2)方法创新:完成3个云平台支持的整合多种资源的脑卒中全程管理模式的支撑技术(脑卒中医疗协同云平台系统、脑卒中危险因素评估与分层管理系统和脑卒中医联体云平台队列数据中心系统),获得3项计算机软件著作权登记证书。3)管理创新:借助移动互联网技术,探索以疾病防控为目的,跨时间、跨地域、跨行政实现医疗资源供给与需求优化匹配的新型疾病管理模式,对改进传统脑卒中防控中“碎片化”做积极的尝试。 该系统完成后在首都医科大学附属北京天坛医院、北京120急救中心和方庄社区卫生服务中心进行了示范应用。共入组管理患者50630例,通过平台上转患者169例,通过120急救系统转诊患者1844例。其中,脑卒中危险因素评估与分级协同管理系统被北京市公共卫生信息中心采纳,嵌入到北京市14个社区卫生服务中心His系统中,实现了患者在社区卫生服务中心就诊的同时借助医生工作站完成患者危险评估和反馈,取得较好的成效,正在向全市社区推广。北京市人力资源和社会保障局以文件的形式对方庄社区卫生服务中心包括云平台建设在内的分级诊疗举措的成绩进行肯定,并做出推广建议。 基于云平台的脑卒中协同防治医疗联合体模式有利于实现脑卒中一级预防、院前急救、院内治疗、康复和二级预防的全程管理,实现区域化的脑卒中诊治水平同质化,为分级诊疗的落地和长效运行机制提供保障,缓解中国脑卒中防控医疗资源供给和需求失衡的矛盾,并为其他重大疾病协同防治医联体模式的构建起示范作用。
[成果] 1700440156 浙江
TP2 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2017
成果简介:在工业控制系统中,被控对象由于受到工艺过程,周边环境,装备性能等方面的影响,系统模型往往具有不确定性、随机性和强烈的非线性,而传统的控制理论和方法往往无法满足实际工程设计和性能需求,因此面向非线性系统的鲁棒自适应控制理论与技术研究具有十分重要的理论意义与应用价值。该项目通过深入、系统地研究,初步建立了复杂非线性控制系统在具有参数未知及外界干扰等情况下的分析与综合理论及方法体系,主要包括以下研究成果:1.基于自适应方法控制理论的分析与综合:针对实际工业控制系统中执行器往往具有饱和,滞回,死区等一系列非线性特性的问题,提出了基于自适应的控制器的补偿机制,并通过引入一系列的光滑函数避免了传统控制器的颤抖现象;针对一类参数化非线性系统,首次提出了一种通过单调映射来设计自适应控制器的方案,大大拓展了已有结果的局限性。2. Markov跳变时滞系统的时滞依赖分析与综合:针对Markov跳变时滞系统的时滞依赖随机稳定性、H-infinity性能和无源性分析等问题,提出了能充分利用时滞信息的积分不等式/有限和不等式与Lyapunov泛函,在不引入或者少引入自由权矩阵的基础上,获得了多个既具较小保守性,又具较少决策变量的时滞依赖判据,克服了保守性与计算量之间的矛盾。3. Markov跳变系统的采样控制分析与综合:通过利用采样诱导时滞的锯齿形结构特性,提出了包含采样区间状态积分项的环形泛函,给出了Markov跳变系统的状态在采样区间与采样时刻之间的代数关系;完全去除了传统Lyapunov定理对正定性和径向无界性的要求,获得了保守性极小的采样控制器设计方法,使允许的采样周期增大一倍以上。4. Markov跳变系统的非同步控制与滤波分析与综合:针对Markov跳变系统的模态和控制器/滤波器模态之间的非同步现象,提出了基于隐Markov模型的非同步控制器和基于非齐次Markov链的非同步滤波器设计方法,并完全覆盖了传统的模同步与模独立控制器/滤波器设计方法,从而在统一的框架内实现了Markov跳变系统控制器/滤波器的设计。
[成果] 1700390156 陕西
U45 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:项目以新建兰新高铁祁连山隧道和大梁隧道工程为依托,针对其高原缺氧40%以上,严寒、构造强烈多变、围岩软弱、地下水丰富和高地应力等不良地质环境条件,通过理论分析,室内实验和现场试验,开展了富水断层碎屑流、突水涌泥、高地应力挤压大变形控制和高原严寒隧道冻害防治技术研究等,形成了整套修建技术,技术成熟度高,安全性好,社会经济效益显著,实现了安全快速施工。该成果将在中国西部高原、高寒地区高速铁路隧道建设中具有深层次的推广意义和广阔应用价值,引领了高原隧道施工建设。成果达到国际先进水平。
[成果] 1700610293 浙江
TP2 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2017
成果简介:在工业控制系统中,被控对象由于受到工艺过程和环境等方面的影响,模型往往具有不确定性和强非线性特性.该项目通过深入研究,建立了面向不确定性非线性系统的分析与控制的综合理论及方法体系,有效的提高控制系统的控制性能,主要研究成果如下: 1.带有执行器故障的非线性系统的分析与控制:提出了基于自适应的控制器设计框架,充分利用被控系统未知动态的结构信息,自动调整对未知故障及故障发生的时间进行在线估计,保持闭环系统稳定并达到预期的控制性能。 2.带有Markov跳变时滞非线性系统的时滞依赖分析与控制:提出了能充分利用时滞信息的积分不等式/有限和不等式与Lyapunov泛函,获得了多个既具较小保守性,又具较少决策变量的时滞依赖判据,克服了保守性与计算量之间的矛盾。 3.带有Markov跳变非线性系统的采样控制分析与控制:通过利用采样诱导时滞的锯齿形结构特性,提出了包含采样区间状态积分项的环形泛函,给出了Markov跳变系统的状态在采样区间与采样时刻之间的代数关系;完全去除了传统Lyapunov定理对正定性和径向无界性的要求,获得了保守性极小的采样控制器设计方法,使允许的采样周期增大一倍以上。 4.带有Markov跳变非线性系统的非同步控制与滤波分析与控制:提出了基于隐Markov模型的非同步控制器和基于非齐次Markov链的非同步滤波器设计方法,并完全覆盖了传统的模同步与模独立控制器/滤波器设计方法,从而在统一的框架内实现了Markov跳变系统控制器/滤波器的设计。 5.带有非线性参数化的非线性系统的分析与控制:通过构造单调化的非线性参数函数,利用浸入与不变自适应控制方法,设计系统稳定控制器,构建了非线性参数化的非线性系统的自适应控制器的设计框架。 在2项973项目、5项国家自然科学基金(其中重点基金、重大国际(地区)合作研究项目各1项)及2项浙江省基金等项目的支持下获得了上述研究成果,培养了长江学者1名、国家杰青1名。10篇代表作被SCI他引683次,7篇论文进入ESI前1%高被引用论文,2篇论文分别入选2013年和2014年中国百篇最具影响国际学术论文,1篇论文入选Automatica的2012-2016年Most Cited Articles。
[成果] 1700470438 北京
TM3 应用技术 电机制造 公布年份:2017
成果简介:永磁电机系统不仅是重要的能源动力装备,而且是交通运输、舰船电力推进、全电/多电飞机、先进制造和国防军工等领域等重大装备的核心基础部件,也是各国在发展高新技术装备中重点研发的关键部件。永磁电机系统虽然运行性能优异,但是在高热、高湿、高功率密度、过载和有限空间内运行时,永磁电机有可能出现失磁问题。轻者导致永磁电机系统运行性能下降,严重时会出现电机系统烧毁的重大事故。该课题组针对永磁电机系统工作在严苛环境、有限空间和高功率密度运行状况的热交换技术进行了近二十年的理论、试验、设计等方面的深入研究,解决了有限空间内永磁电机系统电机运行发热与冷却等技术难题,突破了电磁设计技术瓶颈问题。主要创新成果如下: 1、发明了适合复杂环境和道路等严苛运行工况下定子多路浸泡式及定子串并联水路新型冷却结构,有效地提高永磁电机散热能力,降低了永磁体的工作温度,解决了永磁体的热退磁问题,提高了电机功率密度、工作可靠性及系统效率,相关技术已在新能源电动和混动汽车上得到了应用,并在大容量低转速特殊船舶电力推进系统中得到了应用,构建了永磁电机系统的热控制理论研究体系。 2、发明了长期运行在有限空间内定子自循环冷却结构和转子真空护套结构新型的单路冷却系统,降低了永磁电动机温升,提高电机过负载能力,克服了高功率密度电机发热严重问题。基于发明专利的有关技术已在特种船舶得到了应用。 3、发明了一种提升永磁电机起动性能和稳态性能的新型复合转子结构与冷却结构,通过转子导磁导电与导电合金材料周向交替配置与叠片铁芯复合,实现了永磁电动机起动转矩高、起动电流小和运行性能较好的要求。并通过实心护套和叠片铁芯结构相契合,形成了转子周向的多路通风结构,降低转子护套和永磁体的温度,提高永磁体防退磁能力和性能,开辟研究永磁电机热问题新途径。 项目研究的技术水平达到了国际先进水平,产品已在近几十家企业得到了推广应用,并出口多个国家和地区,在新能源汽车、船舶电推进系统中得到较大应用,三年累计直接经济效益约5.1亿元。 该项目申请发明专利20多项,已获发明专利9项,并申请美国和俄罗斯发明专利各一项。发表SCI期刊论文15篇,EI期刊论文60多篇,代表性论文在IEEE transactions on industrial electronics(影响因子6.5)发表论文1篇,SCI总引24次,他引10次。
[成果] 1700470265 北京
U29 应用技术 铁路旅客运输 公布年份:2017
成果简介:中国城市交通拥堵和环境污染问题日益严重,优先发展公共交通成为中国构建资源节约型、环境友好型社会的战略选择。为解决北京市超大规模公共交通网络的运营组织与信息服务问题,该项目创新性地提出轨道交通动态客流精细化清分与精准预测等成套技术、地面公交时空运行状态精准化计算方法和智能化调度等关键技术,并首次在北京发布实时公交信息服务和轨道交通实时运营信息,有效地解决了复杂交通网络条件下运力运量自适应匹配难题,满足了公众日益增长的多样化出行需求,为加快形成安全、便捷、高效、绿色、经济的综合交通体系提供了理论基础和关键技术支持。主要创新点如下: 1)创建了城市公共交通网络动态运营信息的实时精准提取技术体系,研究了城市轨道交通基于时变空间和列车运行计划的动态客流清分模型、多场景预测应用技术,客流预测准确度达到91%,提出了一套多维高精度地面公交运行特征计算方法,到站预测准确率超过90%,为实现精细化运营组织和精准化信息服务提供了关键技术支撑。 2)提出了国际领先的基于客流预测信息的城市轨道交通列车自适应控制方法,研究了城市轨道交通线网运输能力瓶颈动态识别技术和运力资源优化配置技术,将北京轨道交通路网运力运量匹配率提升到90%以上,创建了多源大数据驱动的地面公交组合调度与线网优化方法,实际结果表明示范线路日均客流量提高了20%,部分解决了公共交通动态调度与自适应控制的关键技术难题。 3)提出了涵盖城市轨道交通车站、线路、路网的多层级拥挤度指数和分级标准,创建了地面公交实时信息服务的动态编码及质量检测体系,研发了公共交通实时信息服务的自适应发布技术,首次在北京向公众发布了公共交通精准化动态信息服务。 该项目发表论文60余篇(SCI检索50余篇,代表性论文发表在Omega等TOP期刊,ESI高被引论文2篇),出版专著3部,获国家授权发明专利7项,行业及地方标准2项。相关成果得到Witold Pedrycz院士、Zhou Xuesong教授等同行专家的好评,在TRB、JRC等交通行业顶级会议发表了主题演讲。近三年先后5人获得领军人才、百千万人才、科技新星称号,组建了国家级实验室、北京市重点实验室,获得十余项国家级、省部级项目支持。 该项目成果应用在北京地铁、北京公交、成都地铁、西安地铁、上海巴士等实时客流监测、新线开通等安全管理与运营组织工作;首次在北京发布实时公交信息服务,累计下载量近400万,年查询量上亿人次;首次在北京发布城市轨道交通实时运营信息。
[成果] 1700470248 北京
U29 应用技术 铁路旅客运输 公布年份:2017
成果简介:城市轨道交通系统是涉及行人、列车、环境的复杂巨系统,客流动态性、随机性强,风险传播效应显著,一旦发生突发事件,将产生重大社会影响。因此,城市轨道交通运营安全问题一直是政府和运营企业关注的重点。精准把握客流信息、准确预测客流演变、提前感知客流风险、有效实施协同管控是破解这一问题的核心。研究团队在10余项国家、省部级科研项目及多个运营企业支持下,围绕上述核心问题,开展了多年理论研究和技术攻关,取得了如下创新成果: 攻克了复杂环境下城市轨道交通大客流精准感知关键技术。针对客流高密度、强交织等特点,提出了基于深度学习的多尺度客流精准感知方法,发明了复杂环境下城市轨道交通大客流精准感知设备,解决了客流数据精准采集的技术难题。成果形成行业标准,在北京、杭州等多地应用,为城轨交通客流计算提供精准数据支撑。 提出了基于多源数据驱动的网络客流时空精准计算方法。深入研究了网络客流时空特征及传播规律,构造了基于乘客心理的广义费用函数,提出了城市轨道交通网络客流分布模型及算法。成果在JAT等交通顶级期刊发表并被大量引用,该原创性工作填补了多项国内外研究空白。 提出了网络动态客流风险辨识模型与评估方法。针对城市轨道交通客流风险辨识的多方位精细化需求,基于海量数据的精准采集与计算,构建了“站-线-网”全方位动态客流风险辨识模型,发明了基于密集度指数的动态客流评估方法,填补了国内空白,支撑了网络客流的多点协同管控。 研发了面向多点联动的城市轨道交通客流预警及协同管控决策平台。面向客流管控的实际需求,提出了多模态车站客流诱导技术,发明了客流自动预警与限流方法,形成2项标准,实现了动态客流协同管控。 项目技术难度大、复杂度高,取得重大突破和实质性创新,解决了城轨交通运营中的多项关键技术难题。根据检测报告,车站平均客流检测精度≥95%,高峰期15分钟短时客流预测精度≥90%。权威专家评价,多项技术指标国内外领先,部分成果填补国内空白。 项目形成标准3项,发明专利7项、软著9项,专著5部,SCI、EI等论文100余篇。成果已在北京、南京、重庆、杭州等7个成网运营的城市(全国共15个)推广应用,感知设备为同类设备价格的1/5,可为每车站节支320余万元,经济效益显著。成果为北京城市轨道交通的安全高效运营提供了强有力的技术支持,提升了北京综合交通运行管理和一体化出行服务水平,对首都经济和社会可持续发展起到促进作用。
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