科研進展
發(fā)布時間:2023-11-06 閱讀次數(shù):1146
重磅！鐵科院這項提報入選2023重大科學(xué)問題
10月22日，在第二十五屆中國科協(xié)年會主論壇上，中國科協(xié)隆重發(fā)布2023重大科學(xué)問題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題。鐵科院集團公司提報的“如何探明更高速度輪軌系統(tǒng)耦合機理及能量場分布特征？”被遴選為2023重大科學(xué)問題之一，展現(xiàn)了以鐵科院為代表的廣大鐵路科技工作者持續(xù)開展原創(chuàng)性、引領(lǐng)性技術(shù)攻關(guān)成果，以實際行動加快實現(xiàn)高水平科技自立自強。
輪軌關(guān)系是車輛-軌道系統(tǒng)的核心，通過輪軌的滾動接觸實現(xiàn)列車支承、導(dǎo)向和牽引，其服役行為直接關(guān)系到列車的運行安全。至今世界范圍內(nèi)仍未完全掌握高速鐵路輪軌耦合作用機理。
作為中國鐵路戰(zhàn)略科技力量，鐵科院依托國家科技部和國鐵集團等相關(guān)科研課題，深耕輪軌關(guān)系研究領(lǐng)域數(shù)十年，突破多項科學(xué)和技術(shù)難題，有效解決服役過程中的各類輪軌系統(tǒng)傷損問題，為保障高速鐵路的運營安全提供強有力科技支撐，在此基礎(chǔ)上探索性地發(fā)現(xiàn)了輪軌系統(tǒng)的能量交互及重構(gòu)現(xiàn)象。
鐵科院將前期探索性的研究發(fā)現(xiàn)凝練為科學(xué)問題“如何探明更高速度輪軌系統(tǒng)耦合機理及能量場分布特征？”，由中國鐵道學(xué)會提報，經(jīng)中國科協(xié)多輪院士專家評審，被遴選為中國科協(xié)2023重大科學(xué)問題之一。
研究背景
我國高速鐵路的地質(zhì)條件和氣候環(huán)境多樣，使得我國高速鐵路輪軌關(guān)系變得尤為復(fù)雜。高速鐵路車輛和工務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)表現(xiàn)為明顯的層狀特征，輪軌力激勵能量向上向下傳遞時具有明顯的層狀衰減規(guī)律，不同層狀結(jié)構(gòu)本身的能量場特征及各層之間的能量場交互機理、傳遞路徑及耗散機制尚不清晰，是制約運行速度、安全性、可靠性和舒適性提升的關(guān)鍵科學(xué)問題。更高速度時，輪軌系統(tǒng)能量場將發(fā)生不可預(yù)知的變化，在輪軌系統(tǒng)多環(huán)境能量場交互機制作用下產(chǎn)生車輛-軌道系統(tǒng)的能量重構(gòu)，系統(tǒng)能量的重構(gòu)規(guī)律尚不掌握。
研究更高速度輪軌系統(tǒng)耦合機理及能量場分布特征及內(nèi)在機理，可優(yōu)化部件系統(tǒng)功能，實現(xiàn)車輛-軌道系統(tǒng)全局性能最優(yōu)，構(gòu)建我國高速鐵路全面系統(tǒng)正向設(shè)計理論和方法體系，為占領(lǐng)輪軌關(guān)系領(lǐng)域科學(xué)高地，持續(xù)引領(lǐng)世界高速鐵路發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。
問題描述
列車運營速度是衡量一個國家鐵路發(fā)展水平和工業(yè)科技水平的重要指標之一，輪軌系統(tǒng)耦合機理是制約輪軌制式交通運營速度、安全性、可靠性和舒適性進一步提升的關(guān)鍵核心。
在更高速度條件下，輪軌瞬態(tài)滾動接觸行為變得更為復(fù)雜，存在強摩擦力、多環(huán)境能量交互、高應(yīng)變率載荷等復(fù)雜效應(yīng)。更高速度輪軌復(fù)雜的耦合接觸行為將導(dǎo)致系統(tǒng)能量場發(fā)生不可預(yù)知的變化，并在輪軌系統(tǒng)多環(huán)境能量場交互機制作用下，產(chǎn)生車輛-軌道系統(tǒng)的能量重構(gòu)現(xiàn)象，影響車輛和軌道系統(tǒng)的能量耗散響應(yīng)，若能量耗散不合理，將導(dǎo)致車輛和軌道系統(tǒng)關(guān)鍵部件的不可逆?zhèn)麚p，嚴重影響列車運行的安全性和系統(tǒng)可靠性。
因此，如何探明更高速度條件下的輪軌耦合機理及能量場分布特征是提高列車運營速度、提升安全性、可靠性和舒適性，并降低車輛和軌道系統(tǒng)關(guān)鍵部件傷損的關(guān)鍵核心科學(xué)問題，是構(gòu)建我國高速鐵路全面系統(tǒng)正向設(shè)計理論和方法體系的核心基礎(chǔ)。
最新進展
更高速度輪軌關(guān)系問題一直是國內(nèi)外鐵路領(lǐng)域的研究熱點和難點，雖然國內(nèi)外學(xué)者對更高速度輪軌系統(tǒng)耦合機理及能量分布有了初步性和建設(shè)性的探索，但當前仍存在需要重點攻克的科學(xué)問題，主要表現(xiàn)在：
- 復(fù)雜環(huán)境下更高速度輪軌耦合機理仿真理論及試驗方法；
- 輪軌系統(tǒng)能量場分布特征及其積聚耗散表征方法；
- 異常輪軌表面狀態(tài)形成和演變機理及多尺度綜合反演方法；
- 多源輪軌系統(tǒng)智能感知及分析診斷方法。
更高速度輪軌系統(tǒng)耦合機理及能量場分布特征科學(xué)問題的突破，可推動輪軌關(guān)系科學(xué)領(lǐng)域的長足進步，構(gòu)建我國高速鐵路全面系統(tǒng)正向設(shè)計理論和方法體系，進一步提高我國高速鐵路的安全性、可靠性和舒適性，降低運營安全風(fēng)險和成本，對中國高鐵持續(xù)領(lǐng)跑世界具有重要意義。
2023重大科學(xué)問題
工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題
前沿科學(xué)問題
- 如何實現(xiàn)低能耗人工智能?
- 如何實現(xiàn)飛行器在上層大氣層機動飛行?
- 利用新型符合測量方式能否搜尋磁單極子和軸子暗物質(zhì)的存在?
- 非線性效應(yīng)會隨尺度變化嗎?
- 影響高性能纖維發(fā)展的基礎(chǔ)科學(xué)問題是什么?
- 全球氣候變化背景下作物如何適應(yīng)土壤環(huán)境?
- 現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)是如何起源的?
- 生殖衰老的觸發(fā)及延遲機制是什么?
- 如何實現(xiàn)可控核聚變的穩(wěn)態(tài)燃燒?
- 如何探明更高速度輪軌系統(tǒng)耦合機理及能量場分布特征?
工程技術(shù)難題
- 如何實現(xiàn)在原子、電子本征尺度上的微觀動力學(xué)實時、實空間成像?
- 如何解決稀土基體中痕量雜質(zhì)的高效分離難題，突破高純稀士材料工程化制備技術(shù)及裝備?
- 適用于新型電力系統(tǒng)的長周期儲能方式是什么?
- 如何實現(xiàn)大田作物綠色優(yōu)質(zhì)主產(chǎn)無人化栽培技術(shù)?
- 如何突破多災(zāi)種驅(qū)動作用下艱險山區(qū)國家重大鐵路超高寬幅站場路基長期風(fēng)險評估與性能保持技術(shù)難題?
- 如何突破新能源廢料清潔高值化利用?
- 如何突破低鉑、低成本車用燃料電池電堆關(guān)鍵技術(shù)?
- 如何實現(xiàn)核動力載人火星探測的快速往返?
- 如何將腦機接口技術(shù)應(yīng)用到臨床醫(yī)療中?
產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題
- 如何突破碳纖維復(fù)合材料在我國未來超高速軌道交通車輛裝備的應(yīng)用?
- 如何發(fā)揮我國信息通信產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，快速實現(xiàn)芯粒 (Chiplet) 技術(shù)和產(chǎn)業(yè)突破?
- 石油基炭材料高端化技術(shù)如何發(fā)展?
- 如何通過柔性薄膜技術(shù)實現(xiàn)星載輕質(zhì)可展開陣列天線?
- 如何實現(xiàn)生殖千細胞精準移植技術(shù)在養(yǎng)殖魚類單性種質(zhì)創(chuàng)制中的廣泛應(yīng)用?
- 梯級水庫群如何實現(xiàn)汛限水位聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控?
- 如何高值利用有機污染化工廢鹽，推動化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展?
- 如何在沙漠戈壁荒漠地區(qū)構(gòu)建千萬千瓦級新能源基地并實現(xiàn)安全穩(wěn)定送出?
- 如何發(fā)展面向高性能和低成本產(chǎn)業(yè)升級的自主可控SoC芯片?
- 如何實現(xiàn)沖擊地壓煤層智能安全高效開采?
中國科協(xié)貫徹落實習(xí)近平總書記“科技攻關(guān)要堅持問題導(dǎo)向”的指示精神，聚焦“四個面向”，引領(lǐng)廣大科技工作者研判趨勢、凝練問題、尋求突破。今年的征集發(fā)布活動共收到89家全國學(xué)會和學(xué)會聯(lián)合體、部分企業(yè)科協(xié)推薦的590個問題難題，涵蓋數(shù)理化基礎(chǔ)科學(xué)、地球科學(xué)、生態(tài)環(huán)境、制造科技、信息科技、先進材料、資源能源、農(nóng)業(yè)科技、生命健康、空天科技等十大領(lǐng)域。征集過程中，進一步廣泛動員，通過定向邀請等方式，號召一批知名院士專家和境外科技組織參與問題難題的凝練推薦；評選過程中，進一步突出高層次專家評議指導(dǎo)，包括中國科協(xié)學(xué)術(shù)交流與期刊出版專委會委員等在內(nèi)的117位院士專家經(jīng)過復(fù)選、終選等環(huán)節(jié)進行嚴格評議把關(guān)。
活動實施6年來，150多家全國學(xué)會、領(lǐng)軍企業(yè)科協(xié)等組織，遵選推薦3362個具有前瞻性、創(chuàng)新性和引領(lǐng)性的問題難題，一批全國學(xué)會建立了本領(lǐng)域問題難題發(fā)布機制，并圍繞發(fā)布的問題開展學(xué)術(shù)交流、智庫建言、科普解讀和協(xié)同攻關(guān)。中國科協(xié)將對發(fā)布的問題難題進行持續(xù)跟蹤，引導(dǎo)廣大科技工作者開展原創(chuàng)性、引領(lǐng)性攻關(guān)，加快實現(xiàn)高水平科技自立自強。
