Speial report 随着我国经济社会的不断发展 交通运输业日益成为影响国民经济持续发展的因素 为此 2006 年国家颁布 了 国家中长期科技和技术发展规划纲要 2006 2020 年 以下简称 纲要 将 交通运输业 列为重点领 域 其中 高效运输技术与装备 是交通运输业的 6 个优先主题之一 围绕 纲要 对交通运输业领域科技工作 的政策要求 国家各部位 各地方 相关企业积极响应 并就高效运输技术与装备主题进行了政策发布 机车列车 轨道交通及船舶方面进行了系统的部署 数年来 我国高效运输技术与装备业已取得显著成效 关键词 纲要 高效运输 创新 成效 建议 DOI:10.11842/ps.2014.04.005 我国高效运输技术与装备领域创新取得一系 列标志性成果 * 文 / 本刊专题报道 2006 年 国务院颁布 国家中长期科学和技术发 展规划纲要 2006 2020 年 以下简称 纲要 高 效运输技术与装备 被列为 交通运输业 领域创新 6 个优先主题之一 主要研究内容涉及 重载列车 大马 力机车 城市轨道交通 以及大型高技术船舶 大型 远洋渔业船舶 海洋科考船 大型海洋工程技术与装备 纲要 实施以来 我国交通运输业领域创新坚持 一 优先主题技术方向的任务落实 1. 各部门 各地方的政策响应情况 围绕 纲要 对交通运输业领域科技工作的政策 要求 国家各部委 各地方政府 企业积极响应 并就 高效运输技术与装备主题进行了政策发布 机车列车 轨道交通及船舶方面进行了系统的部署 见表 1 表 2 表 3 在机车列车及轨道交通和船舶科技领域 国家 走以提升系统协调能力为主的内涵式发展道路 掌握了 在 863 计划 973 计划等立项部署 各部门 各地方 世界最先进的大功率内燃机车的柴油机 主辅发电机 部分企业也积极响应 纷纷设立项目 / 课题 见表 4 交流传动控制等 9 大核心技术 建成了世界上功率最大 表 5 表 6 表 7 技术水平最高 性能指标最先进的大马力机车整车动 2. 支撑保障条件 态试验台 城市轨道交通技术在一定程度上打破了国外 1 在提升技术水平方面 通过引进国外先进的 关键技术壁垒 船舶科技实力也有了质的飞跃 大型远 技术设备 结合自身特点及需求 实现我国高效运输 洋渔业船舶的设计 建造能力大幅提升 逐渐突破国 关键技术与装备的快速发展进步 为了进一步提高我 外的技术垄断 国技术水平以及产品市场占有率 还采取了参与外国 * 资料来源 国家中长期科学和技术发展规划纲要 2006 2020 年 实施中期评估调研组系列调研报告 高效运输 技术与装备主题调研报告 参与调研专家 秦勇 安斌峰 毛建军 田德录 王嘉蒙 张海英 王枫 金茂菁 宁国宝 王 澎 贾利民 王传荣 刘啸波 刘健奕 49
h Industry Promoti 专题报道 表 1 2006 2013 年国家各部委发布的涉及高效运输技术与装备领域的规划 国家部门颁布时间文件名称 发改委 工信部 铁道部 科技部 建设部 2006 年 国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006 2020 年 ) 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要 国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见 2008 年 中长期铁路网规划 (2008 年调整 ) 2010 年 京津冀都市圈区域规划综合交通专题规划 国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定 中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要 铁路 十二五 发展规划 十二五 综合交通运输体系规划 高端装备制造业 十二五 发展规划 机械基础件基础制造工艺和基础材料产业 十二五 发展规划 2007 年 当前优先发展的高技术产业化重点领域指南 (2007 年度 ) 2010 年 机械基础零部件产业振兴实施方案 2009 年船舶工业技术进步和技术改造投资方向 (2009 2011) 当前优先发展的高技术产业化重点领域指南 (度 ) ( 发改委 科技部 工信部 国家知识产权局联合发布 ) 十二五 产业技术创新规划 机械基础件基础制造工艺和基础材料产业 十二五 发展规划 十二五 产业技术创新规划 轨道交通装备产业 十二五 发展规划 中长期铁路网规划 (2008 年调整 ) 船舶工业 十二五 发展规划 高端装备制造业 十二五 发展规划 海洋工程装备科研项目指南 铁路 十二五 规划 机务十二五规划 ( 技术装备现代化 ) 十二五 综合交通运输体系规划 高端装备制造业 十二五 发展规划 2007 年 国家自主创新基础能力建设 十一五 规划 ( 发改委 科技部 教育部联合发布 ) 2013 年 2006 年 度国家科技支撑计划交通运输领域备选项目 十二五 国家科技计划 国家重点基础研究发展计划和重大科学研究计划 2014 年重要支持方向 召开了轨道交通技术发展专题研讨会 建设部关于实施 国家中长期科学和技术发展规划纲要 的意见 关于研究城市轨道交通关键技术有关问题的会议纪要 发改委 科工局 2006 年 船舶工业中长期发展规划 (2006 2015 年 ) 国务院 工信部 ( 细则 ) 2009 年 船舶工业调整和振兴规划 国务院 海洋局 全国海洋经济发展 十二五 规划 十二五 国家战略性新兴产业发展规划 2006 年国家 十一五 海洋科学和技术发展规划纲要 国家 十二五 海洋科学和技术发展规划纲要 交通部 2009 年资源节约型环境友好型公路水路交通发展政策 发改委 科技部 工信部 能源局 工信部 发改委 科技部 国资委 海洋局 海洋工程装备产业创新发展战略 (2011 2020 年 ) 海洋工程装备制造业中长期发展规划 能源局 国家能源科技 十二五 规划 50 科技促进发展 2014 年第 10 卷第 4 期
政府的招标 与国外企业联合进 行项目研究等各项措施 2 在 科 技 平 台 建 设 方 面 通过搭建关键技术平台 政府与 相关企业联合 科技与经济有效 结合 以及国内科研院所 企业 等研究基地的建设 组成产学研 用联合体 为我国高效运输技术 与装备持续创新提供了技术保证 3 在人才队伍建设方面通 过请企业内部有经验的技术人员 参与项目课题研究 或者外派留 学的方式和校企联合办学 组织 研发团队的形式 培养人才 3. 任务部署和落实中的经验 和不足 1 任务部署和落实中的经 验 ①以 纲要 为指导 准确 把握高效运输技术与装备的发展 方向 注重各层次协调 国家各 部门以及各级政府 企业等制定 了相应的政策规划 加大了技术 研 究 投 资 力 度 加 强 技 术 研 发 发展 ②通过借鉴国外发展的经验 引进国外先进技术 结合我国实 表 2 部分地方政府发布的涉及高效运输技术与装备领域的发展规划 地方 颁布时间 文件名称 2006 年 北京市 十一五 时期交通发展规划 2006 年 关于优先发展公共交通的意见 北京市 2009 年 科技北京 行动计划 2009 北京丰台区 十二五 时期轨道交通业发展规划 北京市 十二五 时期交通发展建设规划 2009 年 上海市城市快速轨道交通近期建设规划 2010 2020 年 上海市闸北区轨道交通运行控制系统创新热点行动 上海市 上海市科技创新计划中城市建设与管理领域设立专题 上海市船舶与海洋工程装备产业 十二五 发展规划 吉林省人民政府批准长春市绿园经济开发区更名为长春轨道交 吉林省 2010 年 通产业开发区 河北省 实施 13 个重大科技专项 山东省 山东省船舶工业 十二五 发展规划 浙江省 2006 年 浙江省科技强省建设与 十一五 科学技术发展规划纲要 江苏省关于实施创新驱动战略推进科技创新工程加快建设创新 型省份的意见 江苏省 江苏省 十二五 科技发展规划 江苏省船舶与海洋工程装备产业 十二五 发展规划 广东省战略性新兴产业发展 十二五 规划 广东省 广东省海洋经济发展 十二五 规划 四川省 四川省 十二五 工业发展规划 贵州省 贵州省 十二五 新兴产业发展规划 成都市 关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议 2008 年 广州市轨道交通现网规划深化方案 广州市 广州市国民经济和社会发展战略第十一个五年规划 广州市与中国南车签署 合作发展新型轨道交通装备项目协议书 珠江市 2008 年 珠江三角洲地区改革发展规划纲要 2008 2020 年 青岛市 2010 年 2010 年科技工作要点 株洲市 株洲市 十二五 工业发展规划 完善了产品技术平台 实现了我 国高效运输技术与装备的跨越式 Speial report 表 3 部分企业制定的设计高效运输技术与装备方面的规划 / 课题 企业名称 神华集团 中国北车集团 颁布时间 2009 年 2009 年 文件名称 发布重载铁路桥梁和路基检测与强化技术研究课题 实施 四站一场 计划 实施 六站一场 计划 神华铁路大轴重重载运输成套技术研究 十二五 发展规划中的发展重点 际情况和实际需要 坚持 边试 边开 边开边改 以开促改 逐 高级专门人才 为我国高效运输技术与装备的发展提供智力支持和科研平 步完善 的原则 推动了我国高 台 效运输技术与装备的发展 ③ 在 实 际 研 究 设 计 过 程 中 采取了一系列计算机等先进技术 措施 制定了科学合理的操纵规 程 从国家实际情况出发 培养具 有创新精神和实践能力的应用型 2 任务实施中的不足 ①项目缺乏统一布局 缺乏相互配合支撑 基础理论研究和关键技术 项目安排欠合理 重技术 轻理论 ②科研参与单位之间的协同创新机制还需进一步完善 各部门单位的 关系需加强统一协调 以提高工作效率 ③科研成果示范效果及产生的经济效益有待进一步提高 51
专题报道 表4 国家发展机车列车及轨道交通方面立项情况 计划名称 十二五 国家科技计划 十一五 国家科技支撑计划 863 计划 十一五专题 973 计划 重点 国家自然科学基金 面上 博士点基金 留学回国人员基金 十一五 重点项目 新型城市轨道交通 十一五 重大交通基础设施核心技术专题 十二五 国家科技计划交通领域 863 计划 十一五专题 项目名称 重载铁路关键技术 高速重载列车关键材料及制品研发 高速 重载列车及车辆车轴用钢 高速 重载列车及车辆用弹簧钢及弹簧制品 高频重载条件下铁路路基不均匀沉降控制的设计理论和方法 重载列车运行危险状态检测技术 基于无线传感器网络的铁路重载货运列车危险状态检测系统 研究与应用 重载铁路桥梁和路基检测与强化技术 2 项 重载铁路轨道结构检测与强化技术 基于通信的重载组合列车安全监控预警关键技术及设备 基于无线传感器网络的铁路重载货运列车危险状态监测系统 研究与应用 基于光纤传感的重载列车运行危险状态监测技术 轨道交通运营安全的关键装备监控预警及应急技术 列车运行控制及组织的基础理论与关键技术研究 -1 列车运行控制及组织的基础理论与关键技术研究 -2 轨道网络系统中列车运行的建模仿真研究 城市轨道交通枢纽旅客行为和交通特性分析理论及应用研究 城市轨道交通系统节能中的若干理论问题研究 城市轨道交通枢纽乘客乘行行为及交通特性研究 城市轨道交通技术发展和创新体系研究与示范 城市综合交通和轨道交通规划关键技术研究与示范 城市轨道交通标准体系和关键技术标准研究 城市轨道交通运行与控制系统研究 中低速磁悬浮交通技术及工程化应用研究 100% 低地板轻轨车 轨道交通基础设施全断面动态监测技术研究 中低速磁悬浮交通技术集成示范 轨道交通运营安全的关键装备监控预警及应急技术 2 项 轨道交通基础设施全断面动态检测技术研究 列车与轨道动态相互作用安全设计 轨道交通运营安全的关键装备监控预警及应急技术研究与验 证 城市轨道综合交通枢纽数值仿真系统研究 基于通信的重载组合列车安全监控预警关键技术及设备 城市轨道列车在途监测与安全预警关键技术 6 项 交通枢纽智能化管控关键技术 执行年限 2013 2016 2006 2011 2008.4 2011.5 2008.4 2011.3 2007.12 2009.12 2009.06 2010.12 2009.06 2010.12 2008 2008 2008 2009.6 2011.12 2006 年 2007.01 2007.01 2008.01 2008.01 2006.12 2008.04 2006 2020 2012 2016 2006.12 2008.12 2007.12 2009.12 2007.12 2009.12 2007.12 2009.12 2008 2011.01 2013.12 在重载机车与车辆方面 中国铁路通过技术引进 二 任务实施进展与成效 1. 技术进展和成效 1 重载列车 中国铁路在不断提高大秦铁路运输能力的同时 消化吸收再创新 基本掌握了大功率电力机车和内燃机 车的核心技术和重载组合列车的成套技术 标志着我 国大功率重载机车生产制造技术已跻身世界先进行列 通过研制开发了大轴重新材料重载车辆 提高运营速 也不断提高繁忙列车的牵引重量 我国重载运输已初 度 提高了车钩用钢 缓冲器 转向架技术的进步 研 具规模 其技术水平位居世界前列 发并推动了车载控制与诊断技术和机车无线重联同步 52 科技促进发展 2014年 第10卷 第4期
Speial report h Industry Promoti 教育部 表 5 各部委发展机车列车及轨道交通的项目 发布部门 项目名称 执行年限 重载运输集疏运一体化相关技术研究 2008.09 超限超重货物列车综合实验 2007.01 铁路重载技术研究 煤运通道运输增量问题研究 2007.01 大秦铁路重载运输成套技术 2008 铁道部科技司 大秦重载铁路 75kg/m 钢轨 18 号固定辙叉 2011.05 2012.07 大秦铁路 4 亿吨运量系统深化研究 2008.09 时速 250km 胶济线综合实验 2006.1 23t 轴重挥着对驼峰溜放安全的影响及调速设备配置的研究 2006.01 大功率机车轮对自主创新 2009 2010.11 科技部 和谐型大功率内燃机车高摩合成闸瓦的研制 2006 建设部 城市轨道交通工程建设关键技术与新技术体系城市轨道交通网络化关键技术城市轨道交通安全 防灾和应急救援关键技术城市轨道交通技术标准体系城市轨道交通建设与运营管理模式城市轨道交通运营与智能化控制城市轨道交通技术发展战略及创新体系研究 城乡建设部 全国轨道交通工程质量验收制验收制度研究 全国城市轨道交通工程勘察 设计质量安全检查制度研究 重点 轨道交通系统中列车运行的动态特性及控制理论与方法 2007.01 新世纪优秀人才 轨道交通流特性分析及控制理论与方法 2007.01 创新团队 列车运行组织及控制的基础理论与方法 2007.01 表 6 部分地方政府发展机车列车 轨道交通立项情况 地方名称 项目名称 起止时间 重载提速列车制动材料的研究北京市轨道交通与城市规模及布局协调发展的战略研究 2009.07 2010.12 北京市 北京轨道交通信号系统核心技术研发及工程示范提升北京轨道交通运行效率与轻轨关键技术研究北京市地铁工程建设安全风险控制及信息化管理平台的研究与应用北京地铁新线开通风险检测及控制技术北京市城市轨道交通网络运输组织的仿真研究 2008.01 北京城轨指挥中心设计与大规模运营管理信息系统研发 2005.03 北京市城市轨道交通网应急指挥系统 2008.03 轨道交通集中监测告警系统 2011 城市轨道交通网络化运营决策支持关键技术研究及应用 2011 城市轨道交通互联互通运营模式研究 2011 城市轨道交通安全保障技术研究 2011 地铁盾构隧道长距离平行下穿地下道路关键技术研究 2011 城市轨道交通网络运营安全综合技术研究与应用 2011 上海市 地铁供电与车辆负荷匹配控制研究 ( 一号线 ) 2011 上海轨道交通电视监控与安防系统控制设备之间的网络安全性措施研究 2011 轨道交通网络上层安防控制中心图像集中存储与调用技术研究 2011 城市轨道交通噪声声源识别 仿真和集成控制研究 2011 城市轨道交通车站设备监控仿真培训系统 2011 ATS 标准化接口研究 2011 上海城市轨道交通网络运营综合协调辅助决策系统 2011 A01\02 型列车故障数据无线采集及分析系统 2011 下接续表 1 53
h Industry Promoti 专题报道 续表 1 地方名称 项目名称 起止时间 列车运行仿真软件通用平台的研究 2011 上海轨道交通 2 号线东延伸接驳段移梁综合技术研究 2011 磁浮交通用长定子绕组电缆 2011 城市轨道交通信号工程质量规范制定与应用 2011 城市轨道交通站台安全门系统 2011 地铁隧道变形自动监测系统研究 2011 城市轨道交通高架车站及车辆基地的综合开发研究 2011 轨道交通网络化运营票价多路径算法研究 2011 上海城市轨道交通能耗指标评估体系研究 2011 智能视频分析在轨道交通中的应用研究 2011 上海轨道交通电视监控与安防系统网络化兼容性研究 2011 轨道交通能源利用综合管理平台开发研究 2011 上海市城市轨道交通噪声 振动及振动引起的室内二次激发噪声标准研究 2011 上海市新建铁路噪声与振动及轨道交通振动污染防治指导意见研究 2011 上海市 地铁隧道变形自动监测系统 2011 轨道交通自动广播系统 2011 A01/02 型电动列车齿轮箱维修替代研究 2011 A03 A05 和 A11 型列车门控单元国产化开发 2011 轮轨系统减振降噪技术研究 2011 A01/02 型电动列车辅助逆变器 IGBT 维修替代研究 2011 2 号线车载安全数据监控板研究开发 2011 2 号线 TW 轨旁系统检测装置研制 2011 电动列车车载蓄电池组实时检测系统 2011 一号线直流系统 PL 模块功能分析及替换的可行性研究 2011 城市轨道交通车辆关键部件及控制系统开发 2011 上海地铁车站清洁设备研制 2011 轨道交通车站安全防护设施设备标准研究 2011 上海市轨道交通 11 号线盾构穿越重要建筑物施工扰动机理与控制关键技术研究 2011 城市轨道交通网络动态可达信息查询与发布系统研究 2011 城市轨道交通系统能耗控制体系及方法研究 2011 基于无线传感器的轨道交通车辆状态监测系统 2011 铁路和谐型大功率机车广州检修基地建设 2009 广东省 轨道交通运营管理高技能人才培训模式的研究与探索广东省轨道交通类中高级技能型人才培养的研究 2011.10 2012.12 关于厦门轨道交通建设对区域经济影响对策建议的课题调研方案 2012.01 江苏省 铁路重大牵引动力装备 大功率客货运内燃机车产业化 2004 2010 天津市 铁路和谐型大功率机车天津检修基地建设 2009 常州市 大功率交流传动内燃机车通风系统数字化设计和关键部件的研制及国产化 2008 表 7 企业在发展机车列车及轨道交通的项目 / 课题 企业名称 项目 / 课题名称 起止时间 中国北车集团大同电力机车有限责任公司 9600KW 和谐 3B 型电力机车 2008 北车集团 1600kW 大功率交流传动电力机车牵引及控制系统研制 2008-2010 中国南车集团 合作发展新型轨道交通装备项目协议书 2012.11 神华集团 神华新型大功率交流传动电力机车研制 7200 kw 大功率电力机车交流传动电气系统 2008.11 南车株洲电力机车研究所 大功率半导体器件 IGBT 产业化项目 2008 和谐型大功率交流传动六轴 9600kw 货运电力机车下线 2009.1 宁波南车时代传感技术有限公司 和谐号大功率机车用高可靠性传感器研发与产业化 南车戚墅堰机车有限公司 XN5 型大功率交流传动内燃机车项目 2005.10 2008.12 54 科技促进发展 2014 年第 10 卷第 4 期
Speial report h Industry Promoti 控制系统的广泛应用 在借鉴美国 澳大利亚 俄罗斯等国外重载轨道结构成功应用的基础上, 结合自身特点, 研究提出了适合重载铁路线 桥 隧的重载轨道结构形式和相关设计参数 2006 年, 我国重载列车技术与国外发展差距明显, 尤其是在发展基础 关键技术与核心装备方面, 凸显了我国加快发展重载列车技术的紧迫性 ( 见图 1) 截至, 我国重载列车取得了很大进步, 尤其是发展基础方面表现突出, 行业应用也达到了较高水平 ( 见图 2) 我国重载列车在行业应用和产业发展方面, 基本接近国际先进水平, 关键技术和核心装备也取得了明显进步, 与国外技术水平差距明显缩小 ( 见图 3) (2) 大马力机车 2006 年, 国外大马力机车发展水平, 尤其在关键技术 产业发展和发展基础方面, 明显优于国内发展水平 ( 见图 4) 经过多年发展, 我国大马力机车的发展基础和行业应用有了长足进步, 甚至超过了国际水平 同时, 在关键技术和核心装备以及产业发展方面, 还需要进一步努力, 缩小与国际发展水平的差距 ( 见图 5) 经过科技计划的实施, 我国在大马力机车方面取得了卓越成就 开发了很多新型机车产品, 形成了 7 大机车产品技术平台 ; 首次将大功率交流传动技术运用到客运电力机车上, 独创的 6A 系统能实现走行部 制动 防火 供电等全方位监控, 发现异常能用图像和语音方式 图 1 2006 年与 我国重载列车发展情况对比图 2 2006 年我国重载列车发展水平与国际水平情况对比图 3 我国重载列车发展水平与国际水平情况对比实现即时报警 中国南车株机公司自主研制的 DK2 制动系统, 具备单机自检 故障诊断 数据记录与存储等功能, 打破了国外技术垄断 通过 引进, 消化, 吸收, 再创造 的策略, 开发了交 直 交传动型电力机车和谐 (XD) 系列, 以及大功率内燃机车和谐 (XN) 系列 截至, 我国在大马力机车方面与 2006 年相比取得了显著成效, 其中发展基础和 55
专题报道 行业应用发展水平较高 关键技术 和核心装备进步明显 见图 6 3 城市轨道交通 通过引进 消化吸收再创新 政策的实施 我国在城市轨道交通 方面形成了一大批具有自主知识产 权的创新成果 在车辆制造方面 突破了一批车辆国产化设计 整车 集成和制造技术 在列控方面 自 主研发了成套列车运行控制系统装 备 在牵引变流及安全监控方面 图4 2006 年我国大马力机车发展与国际发展情况对比 基本掌握了大中小功率变流装置及 控制技术 自主研制了列车网络控 制及在途监控和安全预警系统 在 中低速磁悬浮方面 优化了中低速 磁浮交通系统总体技术方案以及车 辆 线路 运行控制和供电各子系 统技术方案 在隧道建造技术方面 初步形成了 安全 高效 环保 的隧道建造技术体系 我国城市轨 道交通技术的研发 一定程度上打 破了国外关键技术壁垒 提高了我 国科技水平 增大了城市轨道交通 图5 大马力机车国际水平与国内水平发展情况对比 发展创新的信心 带动了一批传统 产业的发展 也对基础工业提出了 更高的要求 2006 年我国城市轨道交通各 个方面处于初级发展阶段 发展基 础基本为零 总体发展水平很低 与起步较早且已达到一定水平的国 外发达城市轨道交通相比 我国城 轨发展还处于起步阶段 与国外 发展水平有很大的差距 见图 7 经过科技计划的实施 截至 2012 年 我国城市轨道交通取得了跨 越式发展 发展基础 行业应用产 图6 2006 年与 大马力机车发展情况对比 业发展尤为突出 见图 8 我国 在城市轨道交通方面取得了长足 56 科技促进发展 2014年 第10卷 第4期
Speial report h Industry Promoti 进步, 基本缩短了与国外的发展差距 在产业发展和行业应用两个方面很大程度上缩短了与国外的发展差距, 但在发展基础 关键技术和核心装备方面还需进一步提高 ( 见图 9 ) (4) 船舶科技实力我国船舶工业在造船产量飞跃发展的同时, 船舶科技实力也有了质的飞跃 高技术产品研制取得重大进展, 具备了全系列主流船型的自主设计建造能力, 部分船型的技术性能达到或接近世界领先水平, 高技术产品研制也取得重大进展 ; 船舶配套设备自主研发能力和国产化装船率显著提升, 填补多项国内空白 ; 海洋工程重大装备建造领域取得重大突破 ; 大型远洋渔业船舶的设计 建造能力有力提升, 逐渐突破国外的技术壁垒 ; 陆续建造 5 艘海洋调查船, 充实了我国海洋调查力量, 提升了我国海洋科学考察能力 纲要 实施以来, 我国高技术 大型船舶在关键技术 核心装备 产业发展 行业应用和发展基础上均取得了均衡而显著的进步, 形成了全面支撑 合理发展的局面 其中, 产业发展方面成效明显, 较薄弱的的关键技术领域也出现突破性进展 ( 见图 10) 与国际水平相比, 我国在核心装备 关键技术和发展基础方面基础薄弱 差距较大, 而在行业应用和产业发展方面略占下风 ( 见图 11) 相比 2006 年, 我国海洋工程装备整体取得较大发展, 行业应用和产业发展方面进步明显, 发展基 图 7 2006 年我国城轨发展与国际发展情况对比 图 8 2006 年与 我国城轨发展情况对比 图 9 我国城轨发展与国际发展水平情况对比 57
专题报道 础逐渐夯实 关键技术和核心装备尚未实现质 的突破 见图 12 与国际水平相比 我国海洋工程装备在核 心装备和行业应用方面正迎头赶上 产业发展 已逐渐赶上国际水平但在关键技术和发展基础 上依然存在一定差距 见图 13 2. 标志性成果 1 大秦线重载组合列车优化操纵技术 研究 图 10 高技术 大型船舶 2006 年与 相比 我国改进的国产双节 8 轴直流传动电力机 车 SS4 充分利用电力机车集成技术 以 SS4 改进型电力机车为平台 利用国产的 800Mz 无线数据传输技术和 GSM-R 组合列车通信技 术为基础 对引进国外的 LOOTROL 技术和 B Ⅱ技术进行本地化应用以及再创新设计 使 SS4 改进型电力机车具有了机车无线同步操 纵的功能 实现牵引 20000t 重载货物列车的安 全运行 针对大秦线机车的运用情况 以及车载自 图 11 高技术 大型船舶方面国内外比较 动过分相装置和 LOOTROL 设备的特点和性 能 通过机车的系统集成技术 使 SS4 改进型 电力机车实现了自动过分相 解决了大电流干 扰误动和机车进出分相区的平稳控制问题 消 除了机车乘务员误操纵的安全隐患 确保了机 车的运行安全 同时满足了 SS4 改进型电力机 车的三种运行模式情况 单台机车运行 双台 外重联机车运行和无线分布式组合列车运行 大秦线 SS4 改进型电力机车重载牵引适 应 性 改 造 中 新 增 加 了 LOOTROL 设 备 图 12 海洋工程装备 2006 年与 相比 800Mz 无线数据传输设备的主机 自动过分 相装置中的主机 中间继电器 同步信号变压 器 空调电源转换插座以及与各设备配套的自 动开关等 虽然 A 节和 B 节安装的设备有区别 但考虑机车设备屏柜化 成套化的要求 新设 计了模块柜 以便满足 A 节和 B 节设备安装的 要求 并使机车内部结构紧凑 人员容易接近 维修方便 新型空气管路柜设计 B Ⅱ制动 图 13 58 海洋工程装备国内外比较 科技促进发展 2014年 第10卷 第4期 机接口与 SS4G 机车装用的 DK-l 制动机接口
Speial report h Industry Promoti 差异很大, 通过对两种制动系统接口进行分析, 新设计了制动柜 新设计的管路柜既保留了原 DK-1 制动机的辅助压缩机 电空间 辅助风缸 控制风缸 压力控制器 压力传感器和压力表等部件, 又集成了 B Ⅱ 制动机的 EPU 单元 压力开关和 EMV EPU 自动开关等主要部件, 并保持与机车接口不变, 使新旧空气管路柜能整体替换 (2) 世界功率最大 技术水平最高 性能指标最限级的机车整车动态试验台由中国北车大连机车研究所有限公司 ( 中国北车大连所公司 ) 承建的试验台单轴功率 1600 千瓦, 最高运行速度为每小时 220 公里, 可替代目前普遍采用的大功率电力机车出厂线路试验 此后最新研制的电力机车不必奔赴运输繁忙的铁路线, 只需在此间完成例行 体检, 即可测算出其在不同运营环境下的运行性能等硬性指标 这一电力机车整车动态试验台复杂程度高 涉及面广 设计制造及施工难度大, 充分考虑到电力机车的极端环境, 以高标准搭建试验台 比如其最高运行速度为每小时 220 公里, 达到了高速动车组的运营速度, 而国内目前运营的电力机车最高速度顶多达到每小时 160 公里 该试验台投入使用后, 不仅能有效提升中国北车自身的机车研发能力和检验手段, 承接相关业务, 还可以满足我国大功率电力机车性能试验需要, 并可结合厂内试运线路, 将首次用于替代大功率交流传动电力机车出厂线路试验, 有效解决目前机车线路试运行困难 严重干扰铁路运输秩序的问题, 是我国铁路新一代机车整车动态试验台的标志性装备 (3) 列车运行控制系统 BT 建立了全生命周期高安全性 高可靠性移动闭塞的系统设计理论及技术体系, 自主研发了成套列车运行控制系统装备 建立了移动闭塞下的列车运行控制系统设计理论及体系, 实现列车群 鱼贯 式 90 秒最小间隔的安全追踪, 追踪列车停车间隔距离在 30 米左右, 实现列车自动调整误差 5 秒以内, 优化控制节约能源达到 10%, 列车精确停车精度在 0.3 米以内 基于 IE61508 EN50126 EN50128 EN50129 等国际标准, 建立了全生命周期的 基于风险分析的 可以全程追溯的系统设计和开发过程与流程, 完成 BT 系统不同安全等级模块的风险源识别与辨识, 开展涉及安全等级 SIL4 的所有安全功能评估与关闭策略, 建立间隔控制与速度控制等几十个安全模块的可靠性与安全性分析模型, 并在综合测试平台进行近 10 万条测试案例验证 基于通用的容错计算机理论, 按照安全苛求系统设计方法, 提出了能够防止已知或未知的软件 硬件故障的安全计算机平台容错及安全管理 (FTSM) 机制, 研发了适用于安全控制领域的通用安全计算机平台, 并通过了国际独立第三方的 SIL4 级安全评估 在移动闭塞的系统设计理论与安全苛求系统设计方法的基础上, 提出包括 ATS ATP ATO I 等在内的一体化设计, 解决多种干扰因素下的系统综合能力评价问题 ; 实现了控制中心与车站互为备用的二级调度模式 构建了移动闭塞 点式固定闭塞与站间联锁的三级异步 无扰 多列车混合运营的复杂协同, 研制了包括控制中心 ATS 系统 车站 ATS 系统 计算机联锁系统 区域控制器 地车无线系统和车载 ATP/ATO 在内的全套系统与装备, 并在最小系统平台上得到验证测试, 最终在亦庄线 昌平线和重庆线得到推广应用 (4) 大型液化天然气 (LNG) 运输船开发设计关键技术以开发 14 104m3 级大型 LNG 船为研究目标, 在引进 消化 吸收和自主研究的基础上, 掌握了大型 LNG 船的设计 建造中的关键技术和专利技术, 从而使我国能够在最短的时间里自行设计和建造出大型液化天然气船, 满足国家能源运输需求 建成的 蛟龙号 载人潜水器可在占世界海洋面积 99% 的广大海域使用, 其针对作业目标稳定的悬停定位能力, 为完成高精度作业任务提供了可靠保障, 而其先进的水声通信和海底微地形地貌探测能力, 可以高速传输图像和语音, 探测海底的小目标 它还配有多种高性能作业工具, 以确保能在特殊的海洋环境或海底地质条件下完成保真取样和潜钻取芯等复杂任务 该成果的取得, 使我国一跃成为继美 法 俄 日之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家 59
专题报道 3. 产业化和对经济社会发展的作用和影响 成果应用需要涉及多行业 多学科领域 但由于缺乏 重载列车技术产业化项目的实施 能够吸引和带 联合平台 缺乏协同创新机制 导致研发的成果很难 动社会投资 有效实现国家资金的引导和放大作用 并 得到大范围的推广 同时也使得成果无法在应用中不 围绕重载列车产业链的薄弱环节和缺失环节来推动产 断提高 改进 发挥最大效益 业集群的发展 扩大产业规模 形成对重载列车技术 产业化项目更广泛和更全面的补充 还能有效沟通科 4 相关标准的立项存在滞后 行业技术标准体系仍不健全 为确保科研项目在 研和规模化生产 把科研成果转化为现实的经济效益 行业内起到重要的引导作用 项目实施中大多涉及多项 调动与之有关的技术 管理人才向该产业领域集聚 国家和行业标准的建立 而标准的立项和建立需要有一 运输工具的大型化 高速化 自动化和交通运输 系列的相关规定和流程 因此 项目组织单位需协调各 工具的一体化是当代运输业发展的新方向 铁路客运 有关单位 尽早完成有关标准的立项准备和申报工作 高速化和货运载重化成为趋势 因此 大马力机车的 确保有关标准的按时完成和正式发布实施 广泛运用必然会加速客运的高速化以及货运的重载化 对于带动第三产业的快速发展 加快城市化进程 转 变经济增长方式起到极大的推动作用 轨道交通产业做为高端的装备制造业 只有实现 2. 面临的挑战 1 市场需求日益增大 巨大的市场需求对我国高效运输技术的发展提出 了更高要求 同时 为了应对交通服务民生的重大需求 产业化 才能产生巨大的经济效益和社会效益 形成 我国已进入轨道交通建设为主的交通结构调整阶段 因 城市轨道交通产业链 促进科技 教育与生产相结合 此加速发展城市轨道交通尤为重要 推动科技与经济 社会的协调发展 2 与国外先进技术仍有差距 船舶配套设备制造领域和海洋工程装备领域中深 我国机车 列车及城市轨道交通发展虽然取得了 海技术的研发和产业化 填补了国内多项空白 增强 令人瞩目的发展 但与国外先进水平相比 仍有一定 了我国海洋重型装备的制造能力 满足了我国造船行 差距 国际竞争压力日趋增强 对提高产品水平 争 业对特厚 超高强度造船用钢的需求 夺更高的市场份额提出更高要求 三 问题与挑战 1. 纲要 任务实施中面临的问题 1 基础工业发展滞后 国家基础工业落后 基础理论研究相对薄弱 很 大程度上限制了关键技术的提升 阻碍了高新装备的 设计制造 成为高效运输技术发展的瓶颈 2 先进技术的引进存在壁垒 我国科技基础相对薄弱 自主创新能力受到一定 3 信息化和社会可持续发展的要求 随着机车 列车 轨道交通设备制造业的信息化 不断加快 计算机技术的长足发展 以及社会的绿色低 碳可持续发展 我国高效运输技术与装备需深入发展 4 船舶工业 海工装备科技发展仍薄弱 目前 我国船舶科技研发创新能力仍有待提高 基础科研与前瞻性研究比较薄弱 核心技术在一定程 度上 一定时间内仍需依赖国外 需建立跨学科 跨 领域的产业联盟 增强产业化发展力量 扩大经济规模 制约 有些高附加值技术很难在有限的时间内研发完 五 新形势下对高效运输技术与 成 必须借助国外的先进技术在引进 消化 吸收的 装备发展的实施建议 基础上再创新 但由于国际上一些国家对我国的先进 技术输出设立壁垒 导致项目实施中一些技术和设备 引进无法按计划进行 3 科研项目的研发和产业化需要联合平台 在 纲要 具体实施过程中 科研项目的研发和 60 科技促进发展 2014年 第10卷 第4期 1. 优先主题的调整建议 1 重视基础理论的研究 为我国高效运输技术 与装备发展夯实基础 实现我国技术装备的全面自主 创新
2 保证项目布局的合理化和系统化 在一定投 入的基础上 最大程度地实现我国高效运输技术与装 备的发展进步 3 注重绿色环保 可持续发展 这是世界高效 运输技术与装备发展大势所趋 也是推进和谐社会的 必然要求 Speial report 2 搭建高水平的创新研究平台 统筹规划 把握重点和特点 在全国研究和工程 单位建立一批高水平的研究基地 构筑学科创新研究 平台 3 加大基础科研的投入力度 基础科技是我国与欧美国家最大的差距所在 是 4 积极推进相关标准政策的建设 使我国高效 实现我国自主创新的基础 也是未来我国高效运输技 运输技术与装备的发展有标准可依 这对我国高效运输 术与装备业可持续发展和提升国际竞争力的重中之重 技术与装备技术成果的产业化有非常重要的实践意义 2. 推进实施的政策建议 1 加大对科研企业扶持力度 加大对关键企业的扶持力度 加快高新技术研究 4 注重和加强软能力建设 加强国际标准规范的研究 积极参与国际标准 规范的制定 重视品牌建设 逐步建立知识产权保护 意识 建立保护机制 不断提升服务水平 进程 提高企业的集成能力 实现投标主体技术总负责 Our Effint Transport Tehnology and Equipment in the Fld of Innovati has Made a Sers of Landmark Ahvements Speial Report by ts jourl Abstrat: With the tinuous development of 's eomy and so, the transportati industry is inreasingly beoming fators sustained development. Natial medium and lg-term sne and tehnology development plan issued in 2006 by the Natial State ounil and transportati as a key area, "effint transport tehnology and equipment is transportati" as the "Plan" e of six priori themes in the transportati industry. Around the "Plan" poliy requirements of sne and tehnology transportati fld, all parts of the ountry, loal enterprises to atively respd and effint transport tehnology and equipment poliy theme release, train loomotives, rail transport and spping aspets of the system deployment. Over the years, our effint transport tehnology and equipment has ahved remarkable results. Keywords: plan; effint transport; innovati; effet; proposal ( 责任编辑 何岸波 责任译审 龚 宇 ) 61