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Scientific Research

董德存教授PI团队
主要成员:董德存教授、欧冬秀教授、薛永琪院士、黄世泽副研究员
研究内容:轨道交通信息感知与处理、车地无线通信、轨道交通关键设备故障诊断与预警、交通信息可靠性与安全性
主要成员简介
董德存

董德存,1958年11月生,教授、博导,加州大学伯克利分校访问学者,上海铁道学会会员、IEEE会员、中国通信学会高级会员、上海通信学会理事、上海市物流协会理事、教育部轨道运输与工程教学指导分委员会副主任、铁道部青年科技拔尖人才。研究方向:轨道交通信号与控制。主持和参加国家863、科技支撑计划、上海市科技攻关课题和重点课题,发表论文100余篇,其中SCI、EI论文20余篇,获发明专利3项,获宝钢奖、教育部科技进步二等奖1项、上海市科技进步一等奖1项、三等奖2项。

 

欧冬秀欧冬秀,教授、博士生导师,香港城市大学/苏黎世联邦工业大学访问学者,主要研究方向为交通信息与通信技术、轨道交通控制与安全等。主持国家自然基金1项,作为骨干人员参与国家863及支撑计划、省部级课题20余项,获“上海市优秀青年教师”等荣誉奖项。主编教材4本,其中国家规划教材1本。获上海市科技进步一等奖1项,三等奖2项。获得授权发明专利5项,发表论文30余篇,其中SCI、EI收录20篇。任轨道交通运输与工程教学指导分委会铁路信息技术教学指导组委员。

 

黄世泽黄世泽,1983年6月生,中共党员,工学博士,副研究员。研究方向为:轨道交通关键设备故障诊断及全生命周期健康管理。主持国家自然科学基金、国家十三五重点研发计划“先进轨道交通”、 国家科技支撑计划,“高速磁浮交通工程化集成系统研究”子课题,发表论文50余篇(SCI/EI检索30篇)、授权发明专利18项、软件著作权5项、出版专著3本。

代表性成果

研究成果1:轨道交通关键设备状态监测与故障诊断
当前我们轨道交通领域正在由大规模的建设转向超大规模轨道交通网络的运营维护。轨道交通关键设备的安全是确保整个交通网络安全的前提。在国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助下,针对轨道交通的道岔等关键的信号设备、弓网系统等关键的供电设备,实验室围绕着设备的状态监测与故障诊断,开展了深入研究,取得了一系列创新成果:
1)提出了基于相似度的道岔诊断方法:充分利用道岔微机检测系统获得的道岔动作曲线,深入分析道岔的故障机理,建立了道岔典型故障的曲线模板。提出了基于相似度的道岔故障诊断方法,大幅度提高了诊断的准确性和效率。方法进一步运用到了电源屏、信号机等其他信号设备的故障诊断上,取得了良好的效果。
2)研发了基于可见光的弓网电弧识别方法:针对“和谐号”动车组的弓网电弧识别问题,充分利用和谐号装在的弓网视频系统,创造性的提出了基于视频特征对动车组运行环境的方法,然后基于每一环境段运用图像处理和聚类方法进行弓网电弧识别,大幅度提升了弓网电弧的诊断准确性。
3)研发了基于可见光和红外视频融合的弓网电弧识别方法:针对“复兴号”动车组的弓网电弧识别问题,充分利用“复兴号”装载的可见光视频和红外视频,分别提取可见光图像特征和红外图像特征,基于特征级的信息融合,实现了对弓网电弧的精准辨识。
4)建立了弓网电弧的图像库:通过大量调研,获取了CRH380A、CRH380D、CF400A等多种型号动车组在全国各种自然环境和气象环境下的弓网视频。通过对弓网视频的深入分析,将弓网视频转化成弓网图像,然后对图像进行了滤波和区域分割等预处理,并打上是否有电弧的标签。已经获得了各种型号各种环境下的海量的弓网电弧图像。为进一步运用深度神经网络实现弓网电弧图像的辨识打下扎实基础。
5)提出了道岔故障全生命周期预测方法:充分利用道岔微机检测系统的历史数据,通过对每一次道岔曲线的特征提取。基于大数据自学习的特征的预测,提出了基于特征的曲线重构方法。运用道岔曲线的故障诊断技术,实现了对道岔全生命周期的预测。

网站用成果
本成果有效提升了轨道交通关键设备的安全性及可靠性。以上述成果为依托,2017年申请/授权发明专利8项;发表SCI/EI论文7篇;获国家自然科学基金项目资助1项;获国家重点研发计划2项。项目成果已经通过上海铁大电信科技有限公司和卡斯柯信号有限公司等企业的微监控系统产品,在京沪高铁等轨道交通领域取得了应用。
成果名称:轨道交通网络化关键设备互联及嵌入式系统

       轨道交通的快速发展,从“单线”运营变为“网络”运营,一条线甚至一个站的故障都可能影响其他线路的正常运营,催生了关键设备网络化互联交互信息的需求。轨道交通网络化运营和整体管理可以提高运营效率和安全,但是面临设备技术多种制式并存、线路间设备和子系统信息不能互联共享、标准多样、技术壁垒等难题。本成果面向我国城市轨道交通网络化关键设备所存在的主要问题,结合现场实际需求和理论研究,研发了轨道交通网络化关键设备互联及嵌入式系统,主要科技成果包括:(1) 轨道交通多线路跨域的层叠式网络架构设计、(2) 轨道交通专用的高安全实时操作系统、 (3) 微秒级高精度信息采集传输相关设备、(4) 基于自主实时嵌入式操作系统的安全计算机平台、(5) 轨道交通信息内容安全保证机制技术、(6) 多项国家标准与企业标准的制定工作。成果在大铁、城市轨道交通、有轨电车中得到广泛应用,累计产生经济效益超10亿元,获2014年度上海市科技进步一等奖。

图1

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