先进轨道交通重点专项2016年度时速400公里及以上高速客运装备关键技术项目公开任务申报指南

—1—附件一先进轨道交通重点专项2016年度时速400公里及以上高速客运装备关键技术项目公开任务申报指南作为最具可持续性的交通运输模式，轨道交通是国民经济大动脉、大众化交通工具和现代城市运行的骨架，是国家关键基础设施和重要基础产业，对我国经济社会发展、民生改善和国家安全起着不可替代的全局性支撑作用。轨道交通科技持续自主创新更是国家通过实施“创新驱动发展”战略全面支撑“新型城镇化”、“区域经济一体化”、“一带一路”、“制造强国”和“走出去”战略的全局性重要基础保障；对建设创新型国家、构建现代综合交通运输体系、在经济社会发展新常态下实现全面建成小康社会目标，具有重大意义。目前我国已基本掌握了高速客运装备关键技术，根据国内需求研制出20余种型号，涵盖时速200～250公里、300～350公里的各型动车组产品，动车组运营里程超过世界总和的60%，取得了良好的社会经济效益。本项目依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》和国家“十三五”科学和技术发展规划，以及2016年国家重点研发计划“先进轨道交通”重点专项，满足高速列车“走出去”的战略需求，开展时速400公里及—2—以上高速客运装备关键技术研究。本项目的指导思想是：以满足国家战略需求为目标，以国内外市场需求为导向，在既有轨道交通科技发展成果基础上，以产学研用协同创新为主要模式，强化国际合作创新，通过在轨道交通系统安全保障、综合效能提升、可持续性和互操作等战略技术方向进行覆盖“基础前沿研究、共性关键技术研发、集成与应用示范”的全链条部署、聚焦支持、有序推进，全面提升我国轨道交通系统技术、设施、装备和运营的安全、效能、绿色、体系化和国际化水平，支撑国家“十三五”发展战略的全面实现。本项目总体目标是：系统掌握满足“一带一路”沿线国家不同需求特征运营列车的系统集成、车体、转向架、牵引制动、供电、列车控制、列车运行控制、系统运维等关键技术及跨国互联互通运营的适应性技术，形成相关的设计、制造、试验、评估、运用、检修维护等技术标准体系；完善和健全既有相关试验验证手段与平台；完成运营时速400公里跨国联运高速列车和变轨距转向架研制。完成运营速度400公里以上速度级的高速动车组样车和变轨距转向架研制，列车人均能耗和车内外噪声水平达到国际领先水平；初步建成高速列车装备领域具备面向全球创新资源凝聚、技术辐射、产业转移和创新过程协同功能的创新能力网络化平台。本项目研究内容：根据“先进轨道交通”重点专项中《时速—3—400公里及以上高速客运装备关键技术》要求，主要部署了变结构走行系统列车关键技术研究；列车多效应耦合及智能控制技术研究；基于噪声主动控制的综合舒适度控制技术研究；基于“重量-阻力-动力”多目标均衡的综合节能技术研究；面向高安全性的走行、结构、防火、电磁兼容技术研究；跨国互联互通高速动车组装备与运维系统研制等六项课题。针对以上各课题理论及基础技术研究内容，拟对以下研究任务进行公开择优，拟承担相应研究任务的各申报单位统一按指南二级标题（如1.1）的研究方向进行申报，申报内容须涵盖该二级标题下指南所列的全部考核指标。本项目2016年拟公开择优的重点任务及其所属课题如下：1．变结构走行系统列车关键技术研究课题研究内容：研究变轨距转向架各部件协同、悬挂参数按需调节与控制技术；研究转向架结构强度、系统可靠、动力响应技术；研究不同线路条件下的轮轨接触关系，轮轨接触关系与车辆悬挂参数之间的匹配技术。课题考核指标：完成变结构走形系统样件研制及装车滚振和走行试验；转向架的临界速度不低于600km/h，适应轨距600-1676mm，并对轨底坡和曲线半径具有良好的适应性。1.1不同线路条件下的轮轨接触关系及与车辆悬挂参数之间的匹配技术研究—4—研究内容：建立适用不同轨距轨道系统的车轮踏面优化方法，设计适于跨国联运的高速车轮踏面。建立考虑变结构走行系统的轮轨滚动接触力学模型，研究不同轨道运行参数和服役环境下时速400公里高速轮轨滚动接触行为，提出不同运行条件下轮轨损伤维修限值。基于适用于跨国联运的新型轮轨关系，研究悬挂参数的适应性，对轮轨匹配参数敏感性进行多目标优化，确定适应新型轮轨匹配关系的动力学悬挂参数。考核指标：提出适用不同轨距轨道系统的车轮踏面优化方法，设计适于跨国运行的高速车轮踏面；提出不同线路条件下轮轨关系和车辆悬挂参数之间的匹配方法，提出适应新型轮轨匹配关系的动力学悬挂参数；提出不同运行条件下轮轨损伤维修限值。发表论文3-5篇。申请专利1-2项。实施年限：不超过4年拟支持项目数：1项2．列车多效应耦合及智能控制技术研究课题研究内容：研究牵引动力系统多效应耦合仿真技术；建立列车动力学模型和能耗模型，研究列车启动、加速度、惰行、制动以及不同载荷、速度和线路参数等工况条件对牵引力、牵引功率、电压、电流、效率等要素的影响规律；研究运行过程中列车牵引动力的动态实时匹配管理和控制。—5—课题考核指标：确定列车多效应耦合计算分析方法，提出基于节能的列车智能控制优化方案，实现能耗降低10%。2.1多效应耦合及智能控制技术研究研究内容：研究高速运行及环境变化情况下轨面黏着系数、系统电气参数的变化机理及其自适应智能控制策略；研究列车高速运行及多车耦合情况导致的极端供电条件对高速列车稳定运行的影响及主动安全控制措施；研究多效应耦合因素共同作用下的牵引动力系统仿真模型构建方法；列车动力学性能优化等多约束条件下的列车牵引动力的动态实时匹配管理及再分配策略。考核指标：确定列车多效应耦合仿真分析方法，提出基于节能的列车智能控制优化方案，实现能耗降低10%。发表论文3-5篇。申请专利1-2项。实施年限：不超过4年拟支持项目数：1项3．基于噪声主动控制的综合舒适度控制技术研究课题研究内容：研究不同工况下车内噪声模拟仿真方法；研究高速列车车外噪声源定位于主动控制及各种噪声源的位置及在噪声中占得比重；研究车内噪声特性、噪声传入的途径，及降低车外噪声传入车内的方法；研究基于噪声的综合舒适度试验方法及评估方法。—6—课题考核指标：提出车内噪声控制技术评估优化系统方案，通过新技术应用，既有时速350公里列车车内噪声在既有水平基础上降低2dB(A)以上，时速400公里高速列车客室噪声水平不高于既有时速350公里高速列车客室噪声水平。3.1时速400公里高速列车车内噪声模拟与仿真技术研究研究内容：针对时速400公里高速列车，研究整车低噪声正向设计理论与方法，研究宽频域、广温域的高速列车车内噪声预测建模方法，研究车内噪声传递路径，研究速度、温度、线路类型与区段等不同工况下的车内噪声机理，研究时速400公里高速列车组合车体低噪声设计方法和结构减振降噪关键技术。考核指标：掌握整车级别、涵盖50~5000Hz“低-中-高”宽频域、广温域（-50℃至+40℃）的车内噪声建模、预测与验证等先进仿真技术与方法；掌握时速400公里高速列车组合车体结构低噪声设计方法和减振降噪关键技术。发表论文3-5篇。申请专利1-2项。实施年限：不超过4年拟支持项目数：1项4．基于“重量-阻力-动力”多目标均衡的综合节能技术研究课题研究内容：研究高速列车轻量化材料应用技术；研究高速列车启动阻力分布特性及形成机理，建立列车外形结构对设计—7—参数—气动性能—运行速度广义映射模型，研究多目标气动优化设计、列车细部结构气动减阻精细优化及流动控制减阻技术；研究高速列车动力系统配置优化技术；研究高速列车“重量—阻力—动力”等多目标节能匹配技术。课题考核指标：形成高速列车基于“重量—阻力—动力”多目标均衡的综合节能技术和标准规范，与既有时速350公里高速列车相比实现单位人公里节能10%以上。4.1高速列车“重量-阻力-动力”等多目标节能匹配技术研究研究内容：建立高速列车机电耦合动力学模型、运行阻力快速预测模型及综合节能系统指标评价体系，研究高速列车运行能耗构成、影响因素及权重，提出高速列车“重量-阻力-动力”多目标均衡的综合节能控制策略。考核指标：形成高速列车基于“重量-阻力-动力”多目标均衡的综合节能技术方案与控制策略。与既有时速350公里高速列车相比，实现单位人公里能耗降低10%。发表论文3-5篇。申请专利1-2项。实施年限：不超过4年拟支持项目数：1项5．面向高安全性的走行、结构、防火、电磁兼容技术研究课题研究内容：研究面向安全性的走行系统设计、结构疲劳—8—可靠性、列车安全防火、电磁兼容和列车主动安全设计技术；搭建具有世界先进水平的轨道车辆及其部件碰撞试验研究平台，研究高速列车关键结构和部件材料的损伤容限评价技术；研究列车被动安全防护评估与设计技术。课题考核指标：完成时速400公里以上的走行系统技术方案、车体及转向架的结构疲劳可靠性优化方案。提出基于目前高速动车组的电磁兼容优化方案，研制满足电磁兼容性测试试验的现场装配。完成列车安全性主动控制装置方案及相应样件试制。搭建具有世界先进水平的轨道车辆碰撞试验研究平台。研发高速列车防脱轨装置和具有耐撞击吸能结构的高速列车。5.1时速400公里转向架构架载荷谱研究研究内容：研究覆盖构架变形特征的载荷谱基本力系构成模式，从构架模态特征、应力分布、结构强度、疲劳寿命等方面系统研究400km/h转向架构架动态行为和应力、载荷特征；基于我国200km/h～350km/h高速动车组转向架的载荷特征和关键部位损伤积累规律，研究建立400km/h转向架构架载荷谱。考核指标：建立400km/h转向架构架损伤一致性载荷谱的方法，形成400km/h转向架构架载荷谱。发表论文3-5篇。实施年限：不超过4年拟支持项目数：1项—9—5.2高速列车被动安全设计及试验评估技术研究内容：基于多国不同环境、线路、轨道以及列车防护碰撞标准要求，以现有的设计仿真、碰撞试验平台为基础，开展列车碰撞能量管理分配方法研究；开展高速列车撞击力传递路径及能量流动规律、各车辆能量控制策略及多体耦合碰撞规律研究；开展乘员碰撞动力学响应、损伤机制及保护对策研究；开展钩缓、防爬吸能装置、车体端部结构多级可控有序变形吸能设计与试验研究；开展高速列车碰撞试验平台测试及验证技术研究；开展多车辆-乘员-线路-环境碰撞大系统环境下的碰撞安全评估研究。考核指标：设计满足EN15227标准耐撞性要求的高速列车技术方案，提升高速列车碰撞试验平台能力并完成吸能装置及车辆大部件结构型式试验，评估时速400公里高速动车组耐撞性能。发表论文3-5篇。申请专利1-2项。实施年限：不超过4年拟支持项目数：1项