轨道交通电气与电子设备分析研究中心 |
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| 基本信息 | 服务提供机构名称 | 轨道交通电气与电子设备分析研究中心 | |||||||||||||||||||||||||||||
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| 验收年月 | 2016.11 | 批准文号 | 冀科平[2012]17号 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 所属领域 | 高技术服务业 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 依托单位名称 | 石家庄铁道大学 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 共建单位名称 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 办公电话 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 负责人 | 孙晓云 | 联系人 | 张之猛 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 通讯地址 | 邮编 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 研究方向及主要研究内容 |
轨道交通电气与电子设备分析研究中心（以下简称分析研究中心）依托于城市轨道交通通信与行车控制重点实验室。该重点实验室于2012年开始建设，为河北省首批15个央企与高校合作共建重点实验室。 分析研究中心可以为科技型中小企业和创新创业团队提供科技服务，接收并申请兑现科技创新券。所提供的创新服务范围主要包括：与城市轨道交通系统运行相关的通信类、行车控制类、可视化模拟类等各类通信系统和用电系统的测试检测、合作研发、委托开发、研发设计、购买技术方案等。 分析研究中心拥有模拟城市轨道交通运行的综合监控、火灾报警、环境与设备监控、自动列控、广播、门禁、自动售检票、屏蔽门、IBP后备盘、AcroTetra®数字集群、可视化模拟等多套系统，基本具备了地铁车站、行车控制等多个运行环境的模拟功能。机构现有用于教学与科研的各类仪器设备2000多套，总价值3000多万元。 分析研究中心拥有一批专业的技术服务人员。这些人员直接从事着城市轨道交通系统的相关技术研究工作，可以为科技型中小企业、创新创业团队提供相适应的技术支持和科技服务。 |
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| 内设研究机构情况 |
2012年，城市轨道交通通信与行车控制重点实验室作为15个重点实验室中唯一专门研究城轨交通系统的实验室，开始规划建设。2013年底，重点实验室通过了央企与河北省合作共建重点实验室专项资金项目申报工作。2014年初，重点实验室着手并完成了资金使用论证、设备采购明细论证、实验室论证等多项工作。重点实验室位于石家庄铁道大学第九实验楼四层。2014年8月，设备采购招标工作完成，主设备供应商为浙江中控集团公司。2015年5月，设备的安装调试工作完成。 目前，重点实验室包括了城市轨道交通综合监控系统、火灾报警系统、环境与设备监控系统、自动列控系统、广播系统、门禁系统、自动售检票系统、屏蔽门系统、IBP后备盘、AcroTetra®数字集群系统、可视化模拟系统等11个子系统。为了能够更好地反映地铁系统运行，重点实验室对上述设备做了精心地选择。例如，AcroTetra®数字集群系统已运行于北京、石家庄等多个城市，综合监控系统已成功运行于杭州地铁，屏蔽门系统则在北京、郑州等多个城市运行。 2015年，重点实验室成功申报了河北省优势产业合作专项资金院所校科技平台项目，进一步对城轨交通中的通信安全与可视化模拟等问题进行研究。 重点实验室现有各类教学与科研的各类仪器设备2000多套，总价值3000多万元。这些仪器设备可以为重点实验室对城轨系统的研究提供支持：⑴通信平台，城轨交通物联网技术研究及应用方案顶层设计，城轨交通调度、公务电话通信的保障研究,面向高铁运营安全的空天地车信息一体化网络信息保障技术；⑵可视化平台，施工管理的可视化模拟，设备设施运行维护的可视化模拟，专业技术人员训练的可视化模拟；⑶综合监测平台，基于光纤传感技术的铁道信号监测系统的研究，牵引供电电能质量参数监测与分析装置的研究，牵引供电系统供电能力的研究，城市轨道交通再生制动能量回馈系统研究，接触网补偿装置运行状态在线监测系统研究。 |
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| 代表性成果 |
1 大型交通基础设施健康监测、安全评估与快速康复技术 陈保平 国家科技进步二等奖，2008 2 大型桥梁结构长期健康监测技术研究与应用 陈保平 河北省科技进步一等奖，2006 3 北京航天飞控中心三维可视化平台 赵正旭 河北省科技进步一等奖，2011 4 牵引供电系统电能质量检测与分析装置 王硕禾 北京铁路局科技进步一等奖，2011 5 近地表复杂采空区精细探测与综合治理技术研究 孙晓云 山东省科技进步二等奖，2009 6 芜湖长江大桥长期监测、安全评估及报警系统的研究 陈保平 铁道部重大科技成果一等奖，2006 7 大跨径预应力砼桥梁健康检测技术的研究 陈保平 山西省科技进步二等奖，2011 8 长大隧道施工无线移动调度通信系统 陈保平 河北省科技进步三等奖，2000 9 楼宇供水净化系统（河北省重点推广项目） 高蒙 河北省科技进步三等奖，2003 10 涡流无损定量检测系统中近代信号处理的研究 孙晓云 河北省高校科技进步二等奖 11 基于协同学习的自主车目标检测与跟踪 高蒙 河北省自然科学基金，2010 12 基于KALMAN滤波预测和ANFIS的运动车辆视频跟踪系统研究 马增强 河北省自然科学基金，2010 13 移动起重设备作业安全技术研究 高蒙 铁道部重点科研项目，2010 13 多负载模式识别及智能控制安全供电系统 高蒙 石家庄市科技局，2010 14 基于伪随机信号的锚杆导波动态响应特征研究 孙晓云 河北省自然科学基金，2011 15 基于伪随机信号的锚杆动态响应与智能检测研究 孙晓云 国家自然科学基金，2009 16 油浸式电力设备综合评判新技术的研究 孙晓云 河北省自然科学基金课题，2009 17 锚杆检测复杂信号处理技术研究 孙晓云 国家自然科学基金，2009 18 城市轨道交通施工三维虚拟现实可视化管理系统研制 王硕禾 河北省科技厅，2012 19 虚拟现实技术在防震减灾科普展教中的应用 王硕禾 河北省科技厅，2012 20 脉冲涡流磁场特征的研究 孙晓云 河北省科技厅博士基金课题，2007， 21 石家庄市轨道交通工程资料管理规程编制专项服务 顼志芬 横向，2012 22 接触网运行状态在线监测系统 王硕禾 横向，2012 23 牵引供电运行动态在线监测装置 薛强 横向，2012 24 牵引变电所接地网电阻带电测试技术的研究 常宇健 横向，2011 25 基于长标距FBG传感技术的地铁施工监控研究 张浩 横向，2011 26 列车配电监测终端技术研究 高占凤 横向，2011 |
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| 人才队伍情况 | 固定人员总数 | 其中研究人员数 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 领军人才 |
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| 实验条件 | 实验室用房总面积（㎡） | 仪器设备台套 | 30万元以上设备数 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 可向社会提供特色服务 |
依托于城市轨道交通通信与行车控制重点实验室，分析研究中心可以为科技型中小企业和创新创业团队提供城市轨道交通通信、可视化、综合监控等领域的服务。具体的服务内容包括： （一）通信领域 轨道交通设备间、设备与调度中心间、站台内都离不开准确、实时地通信。考虑到目前已有的诸如无线电、GSM、CDMA、TDMA等复杂的电磁环境，为适应这些复杂的工作环境，轨道交通需要专门的通信理论和与之相关的关键技术。分析研究中心以重点实验室央企合作方中电集团第五十四所的AcroTetra®数字集群系统为基础，围绕新一代通信技术开展城市轨道交通通信技术方向的创新研究，服务范围主要包括以下3个方面： 1）城轨交通物联网技术研究及应用方案顶层设计 传统的旅客信息系统（PIS）无法满足当前的乘客信息需求，亟需进行更新。借助于物联网技术、信息技术，利用城轨通信的宽带环境对PIS进行融合，将有助于提升乘客体验质量和建设智慧城市系统。为该部分将在新型PIS的顶层应用进行设计，提供优选设计方案。 2）城轨交通调度、公务电话通信的保障研究 城轨交通程控交换、公务电话通信等，在地铁运营中具有重要作用。为确保这些通信系统的无故障运行，需要实时了解这些通信系统的运行状态。该部分拟利用装备保障技术，研究城轨通信监测方法，以及突发状况下的应急通信机制、方式、方法。 3)面向高铁运营安全的空天地车信息一体化网络信息保障技术 现有高铁车地通信系统易受恶劣地形及自然灾害（如飓风、雨雪、地震）影响导致高铁交通事故的发生，亟待研究一种新的高铁通信系统以提升高铁的安全运营能力。基于认知无线电技术，融合GSM-R系统、卫星通信系统及无人机编队，建立基于空天地车信息一体化网络的高铁通信系统，可有效避免恶劣地形及自然灾害的影响，从而有效提高高铁运营安全性。 （二）可视化模拟领域 由于城轨交通系统的运行特点决定了，诸如施工建设、设备设施维护、设备设施培训等部分无法通过实时性的操作来完成。随着计算机仿真技术的发展，虚拟现实技术已日趋成熟，为人机交互技术开创了新局面，提供了新工具、新描述方法。已有研究表明，人对图像、声音和动、触感等感官信息的反应和理解能力远远大于对数字和文字等抽象信息的理解和反应能力。将虚拟现实技术应用于地铁系统上述功能模块的可视化模拟具有突出的优势。分析研究中心可以为城轨交通系统中的以下3个方面提供服务： 1）施工管理的可视化模拟 轨道交通施工是复杂的系统工程，具有规模大、参加单位多、涉及专业多、施工条件复杂等特点。在轨道交通建设阶段，施工人员能够实时、可视的对施工过程进行全面了解和掌控，将有助于施工的整体规划。借助于虚拟现实技术和信息管理技术，已施工关键环节为核心结点，实现工期计划与实际工程进度的VR虚拟对照显示，从而实现了工期的可视化管理，有助于提高工程管理效率、防范工程风险、控制工程成本。 2）设备设施运行维护的可视化模拟 随着信息技术的发展，地铁的设备管理已普遍采用软件化实现，但多以二维表格数据展示为主，不直观，不形象。而传统的设备维护管理常常采用手工方式，采集周期长，过程繁琐，出错率高，不及时，不规范。利用虚拟现实技术实现关键设备的可视化管理，在三维空间内对重点设备的现状、安装位置、使用状态等信息进行直观化管理。借助于虚拟现实技术、图像识别技术、无线通信技术等，开发适用于地铁系统的维护管理软件可视化模拟系统，将有助于提高效率。 3）专业技术人员训练的可视化模拟 地铁系统安全运营离不开专业技术人员的熟练操作。专业骨干人员的培养需要对设备设施的掌握，和在长时间工作中的锻炼。因此，在地铁线路的某个车站内，会有专业人员进行一些常规的操作演练的场地。但对于像变电所这样的设备设施无法通过实时训练来提高业务水平。这对于员工的业务水平的提高是不利。 该部分拟建立与地铁现场实景一致的虚拟现实轨道交通系统，再现地铁基础建筑，机电设备，管线线路等。用户可在此环境中身临其境地进行模拟操作。还可以对重要设备进行拆解，有利于专业人员掌握设备设施的具体操作。 （三）综合监测领域 城轨交通系统离不开各类电信号的运行。研究如何利用信息技术、传感器技术、计算方法对这些电信号的运行状态进行监测，对于保障城轨交通系统的协同运行具有重要的意义。创新服务平台可以对城轨系统中的电信号进行监测和分析提供服务，服务范围主要包括： 1）基于光纤传感技术的铁道信号监测系统的研究 轨道电路是铁道信号的基础设备，能够感知车辆的位置。轨道电路的技术状态决定行车安全，列车行车事故多与之相关。基于光纤传感技术的铁道信号监测系统能够消除分路不良和红光带等安全隐患，实现恶劣天气条件下轨道电路系统的稳定运行，具有长远的经济效益和社会效益。 2）牵引供电电能质量参数监测与分析装置的研究 牵引网中会产生大量的谐波与负序污染，大量的谐波分量引起供电系统继电保护装置的误动作而引发不同的供电事故。治理谐波的先决条件是对不同工况下的谐波状况进行合理监测、记录和细致分析，现有大多数电能质量参数监测设备只适用于三相四线制系统。该部分研究适合轨道交通牵引供电的电能质量参数监测与分析装置，为牵引变电所提供有关电能质量指标的数据，以作为对牵引供电系统进行管理的参照和依据，为轨道交通电气化的安全运行管理提供保障。 3）牵引供电系统供电能力的研究 随着现在客运量的上升，列车对数的加开，牵引负荷越来越大，对牵引供电系统的供电能力要求越来越高。该项目拟采用数值仿真、理论分析与现场实测相结合的研究方法，对牵引网、牵引变压器和电力机车进行建模仿真。通过对正常供电和越区供电情况下的牵引供电系统进行供电能力计算，估算牵引变压器容量一定条件下最大列车对数，实现供电系统的优化处理。 4）城市轨道交通再生制动能量回馈系统研究 城轨交通虽属能耗节约型产业，但耗电仍然过大。其牵引供电系统均采用相控整流方式，由于对电网的谐波污染大，车辆制动时的能量不能回馈电网，只能以热能的形式消耗在制动电阻，造成能量的巨大浪费。据测算，电制动产生的电能约占总电能的30~40%，即单条地铁线路一年浪费超过3千万元的电能（以普通20多公里计）。 由于行业的特殊性，此类产品很少进行研制，也没有成功应用的案例。因此，此类产品的开发，将对城市轨道交通节能减排产生重要的影响。 5）接触网补偿装置运行状态在线监测系统研究 接触网在列车高速运行过程中，弓网关系非常复杂。一旦出现事故，后果将不堪设想。目前，对接触网补偿装置的检测方法主要有两种：（1）利用接触网检测车对接触网的重要参数进行检测；（2）通过定期的人工巡检。该部分研究拟开发一套接触网补偿装置的在线监测系统。系统基于GPRS无线通信技术在接触网补偿装置中的应用，实现接触网补偿装置状态的远程在线监测。该系统可远程实时获取接触网补偿装置的工作状态，更为合理地安排检修和维护等任务，及时发现和解决安全隐患。 |
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| 服务提供机构名称 | 石家庄铁道大学 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 联系方式 | 负责人 | 宋宁 | 邮箱 | songning@stdu.edu.cn | |||||||||||||||||||||||||||
| 地址 | 河北省石家庄北二环东路17号 | ||||||||||||||||||||||||||||||
