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多靶点协同抗癌候选新药Thiotert项目
Thiotert(研究代号命名YLS004)是浙江大学药学院余露山教授研究开发的抗肿瘤新药,研究表明,其同时具有硫氧还蛋白-1(Trx-1)、端粒酶和抗代谢抗肿瘤机制等多靶点协同增效作用。体内外研究结果表明,Thiotert对结直肠癌、黑色素瘤和白血病等具有显著的疗效,与多种临床一线用药相比在药效和毒性方面表现出明显的优势。该新药已获得专利授权(ZL201811003442.6),并获得国内同行专家的高度评价,获得浙江省重点研发计划专项(2020C03045)和中国药学会-以岭生物医药创新基金(2020年)的资助。目前,该候选新药正在洽谈融资拟进行临床前申报研究。 以下是Thiotert针对硫氧还蛋白-1和端粒酶两个靶点的相关材料,其对白血病的研究还在进行中,结果未整理到该文件。 (一)国内外研究现状和发展趋势。 据2019年1月我国最新的癌症统计数据显示,2015年(统计数据晚3年)我国恶性肿瘤发病约392.9万人,死亡233.8万人,恶性肿瘤死亡占居民全部死因的23.9%。而2018年全球范围内有1810万癌症新发病例和960万癌症死亡病例。由于肿瘤的高度异质性,一些抗肿瘤药物只能对某种或是某类肿瘤有效,而且随着重复给药的进行又非常容易耐药。同时,许多肿瘤特别是耐药性肿瘤常需要两种或多种化疗药物联合用药后才能被有效抑制。这说明,这些肿瘤需要从多个靶点同时给药才能起到良好的抑制疗效。因此,针对双/多靶点协同的抗肿瘤药物设计是抗癌新药研发的热点。   1. 硫氧还蛋白-1及抗癌药物研究 硫氧还蛋白-1(Thioredoxin-1,Trx-1)是一种促进肿瘤生长,抑制细胞凋亡,能上调低氧诱导因子HNF-1α和血管内皮生长因子VEGF的低分子量的细胞氧化还原蛋白。在乳腺癌、宫颈癌、肺癌、肝癌,结直肠癌、胃癌和黑色素瘤等肿瘤病人的血液和癌组织中Trx-1的浓度都较正常人体中显著升高。Trx-1在肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性方面发挥着重要的作用,如Trx-1含量越高的成人T细胞白血病细胞对阿霉素的敏感性越低,多烯紫杉醇敏感的MCF-7乳腺癌细胞转染Trx-1基因后对多烯紫杉醇耐药,而敲低膀胱癌和前列腺癌细胞中Trx-1后显著增加它们对丝裂霉素C的敏感性等。因此,Trx-1靶点是抗肿瘤药物设计的热门靶点。 虽然目前临床上还没有针对该靶点的上市新药,但是已有多个候选新药正在临床研究中。比如,由北京大学研发的乙烷硒啉正在进行临床II期研究(登记号CTR20140581),其是通过抑制硫氧还蛋白还原酶进而抑制Trx-1水平,临床定位胃癌、肺癌和结肠癌。莫特沙芬钆也是一种针对该靶点的候选新药,目前正在进行临床III期,对脑癌具有显著的疗效。金诺芬是一种广泛用于治疗类风湿性关节炎的药物,但研究发现其可通过Trx-1靶点对多种肿瘤发挥显著疗效,目前美国同步开展了4个临床试验对金诺芬进行抗肿瘤药效的二次开发(临床登记号NCT01419691,NCT01737502,NCT017477798和NCT03456700)。 PX-12(1-甲基丙基-2-咪唑基二硫醚)也是一种能抑制Trx-1的新药分子,其分子中的二硫键是该药物分子与Trx-1发生反应的关键活性区域。-Cys-Gly-Pro-Cys-是Trx-1的保守催化位点,其主要通过Cys32和Cys35两个半胱氨酸残基发挥功能。Trx-1能将这两个半胱氨酸残基氧化成二硫醚,进而导致Trx-1失活,作用机制如下图所示。 临床前研究数据表明,PX-12对乳腺癌细胞MCF-7和胃肠道癌如结直肠癌细胞HT-29具有显著的抑制作用。I期临床试验数据显示,PX-12能剂量依赖性有效降低多种肿瘤病人循环血液中Trx-1和VEGF水平,并与肿瘤病人的生存期具有明显的相关性。按300 mg/m2/天的给药剂量连续三天静脉注射给与肿瘤病人志愿者,病人仅出现了1-2级的副作用,没有出现3和4级的副作用,报道的副作用为可逆性缺氧和肺炎。以上结果提示,PX-12不但具有显著的抑瘤效果,同时临床副作用很小,显示良好的抗肿瘤开发前景。 2. 端粒酶及抗癌药物研究 端粒位于真核线性染色体末端,其作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。由于“末端复制问题”、氧化损伤和其他复制相关的末端处理事件,端粒在正常体细胞每轮DNA复制中会逐渐缩短。端粒酶通过在细胞中的线性染色体末端添加六聚体端粒DNA(TTAGGG)重复来减少端粒缩短。因而,在端粒酶阴性的细胞中,因为端粒缩短,细胞会进行复制性衰老,但在端粒酶阳性的细胞中,细胞会永生化,有可能发展为癌症。除了生殖细胞,干细胞,激活的淋巴细胞外,大多数正常的人体细胞不具有端粒酶活性,但在约85%至90%的原发性人类癌症中几乎普遍检测到它。因此,通过抑制端粒酶活性就能抑制肿瘤的无限繁殖,许多的研究致力于寻找有效的端粒酶抑制剂。 国内外针对端粒酶抑制剂的研究主要包括4个方面:抑制端粒酶活性,抑制端粒酶的疫苗,抑制端粒酶的病毒,以及破坏端粒完整性。目前,虽然还没有针对端粒酶的上市药物,但是已有多个候选药物正在进行临床前研究和临床各期试验,分别是GRN163L,GV1001,GRNVAC1,G-quadruplex ligands和TERT promoter-driven oncolytic virus等。然而,这些候选药物都是大分子化合物。 学术期刊Cancer Discovery(IF 26.37)报道了一种有效的小分子端粒酶抑制剂6-硫代-2'-脱氧鸟苷(6-thio-2′-deoxyguanosine,6-thio-dG),它可被端粒酶识别,并被整合到从头合成的端粒中,导致端粒功能障碍,抑制肿瘤增殖(Cancer Discov, 2015, 5: 82-95)。这是至今为止报道的唯一一个小分子端粒酶抑制剂。据最新的Clarivate Analytics新药研发进度网站查询,预计6-thio-dG将在2019年第3季度进入临床I期试验阶段。已有的临床前研究结果表明,6-thio-dG对I/O-、BRAF-、EGFR靶向治疗难治性肿瘤具有广泛的抑制作用,尤其对结直肠癌、肺癌、恶性黑色素瘤具有明显的疗效。特别是,在靶向分子疗法中6-thio-dG能透过小鼠血脑屏障,选择性杀死不可治愈类型儿童脑癌,包括固有桥脑胶质瘤,高级胶质瘤和高危髓母细胞瘤,表现出非常好的效果。 综上所述, Trx-1和端粒酶在大多数肿瘤中的表达都显著提高,因此针对这两个靶点的抗癌药物可能具有广谱抗癌作用。由于肿瘤的异质性,多靶点联合用药对大部分肿瘤特别是耐药性肿瘤常表现明显的效果,是临床化疗的主流方案。为此,我们提出了这样一个假设,能否将这两种治疗靶点设计在同一个化合物上,让它同时具有Trx-1和端粒酶抑制作用,从而达到协同抑制肿瘤的效果呢?依据这一个思路,我们前期对PX-12和6-thio-dG母核进行了结构修饰,获得的新化合物对结直肠癌和黑色素瘤具有显著的抑制作用,且经评估成药性好,具有良好的开发前景。   (二)项目主要研究开发内容、关键技术及主要创新点。 1.研究成果和研发内容 1.1.已有研究成果 按照上述研究思路,我们设计了4个目标化合物,结构如下:   对这些化合物初步的性状研究发现,它们为乳白色粉末,对光较为稳定。具有良好的溶解度,其中YLS004在水溶液中的溶解度远大于10 mg/mL,适合做成粉针剂。 体外机制实验结果表明,这4个化合物都保留了较好的Trx-1活性抑制作用,其中YLS004的抑制作用与PX-12相当,结果见表1。同时,YLS002和YLS004保留了与6-Thio-dG的端粒酶逆转录酶(TERT)抑制作用以及对DNA和端粒的损伤作用,作用略强于对照化合物,见图1。以上结果表明,我们设计的化合物同时保留了Trx-1活性抑制和端粒酶抑制作用,与预期结果一致。 表1.  2-脱氧鸟苷类衍生物的Trx-1活性抑制作用 化合物 YLS001 YLS002 YLS003 YLS004 6-thio-dG PX-12 克拉屈滨 IC50(μM) 31.71 9.78 47.73 4.26 >100 2.50 >100   图1. YLS002和YLS004对端粒酶逆转录酶(TERT)的抑制以及对DNA和端粒的损伤作用。图A和B为在人结肠癌细胞HCT116和黑色素瘤细胞A375上YLS002和YLS004对TERT的抑制作用;图C为对DNA和端粒的损伤作用。 以6-thio-dG、PX-12和上市结构类似抗癌药物克拉屈滨(Cladribine)作为阳性对照药,受试化合物对人结肠癌细胞HCT116、SW620、HT29和人恶性黑色素瘤细胞A375都具有显著的抑制作用,特别是YLS004其抑制作用都优于阳性对照药物,而对正常结肠上皮细胞未表现抑制作用,结果见表2。而且,YLS004对HCT116和A375细胞的IC50值明显低于6-Thio-dG+PX-12合用组,见图2。该结果表明,YLS004体现了Trx-1和端粒酶抑制的显著抑瘤协同作用。 表2.  2-脱氧鸟苷类衍生物的肿瘤细胞生长抑制作用 化合物 IC50(μM) YLS001 YLS002 YLS003 YLS004 6-thio-dG PX-12 克拉屈滨 NCM460 正常结肠上皮细胞 >1000 >1000 >1000 >1000 >1000 >1000 >1000 HCT116 人结肠癌细胞 1.27 2.66 21.82 1.09 17.50 34.54 28.45 SW620 人结肠癌细胞 0.21 1.71 5.43 0.11 >100 1.68 >100 HT29 人结肠癌细胞 4.55 3.02 7.37 4.24 3.04 3.37 9.44 A375 人恶性黑素瘤细胞 0.60 0.52 3.06 0.37 0.40 2.98 / BGC 胃腺癌细胞 6.09 / / 11.70 >100 / / K562 白血病细胞 9.885 10.134 28.732 15.732 23.342 21.657 7.863 HepG2 肝癌细胞 10~50 <10 10~50 <10 <10 10~50 / A549 肺癌细胞 30.8 13.52 35.79 31.12 33.59 7.43 / MCF7 乳腺癌细胞 / 15.56 / 41.31 >100 >100 >100 Bcap37 乳腺癌细胞 18.24 21.04 35.12 22.77 >100 >100 >100 注:/,表示未进行该组实验。   图2. YLS004与6-Thio-dG+PX-12合用组分别对HCT116和A375细胞的抑制作用。 体内HCT116裸鼠荷瘤实验表明,当给药剂量以相同摩尔数给药时,与其他3个受试化合物相比,YLS004具有更好的肿瘤抑制作用,而且显著优于6-thio-dG和PX-12,见图3。血液生化指标显示,该剂量下各组都未见明显的毒性(见工作基础4,表3)。以上体内外的研究结果表明,YLS004的分子设计保留了Trx-1和端粒酶抑制作用,药效上显示了显著的双靶点协同抑瘤作用。 图3.  HCT116细胞荷瘤鼠模型给药过程中各组裸鼠体重和肿瘤体积的变化 此外,我们采用人恶性黑色素瘤细胞A375荷瘤鼠模型进一步研究了YLS004对人恶性黑色素瘤的抑制作用。该实验以人恶性黑色素瘤的临床一线用药达卡巴嗪(Dacarbazine,DITC)为阳性对照药物(其给药剂量为20.40 mg/kg,相当于10 mg/kg YLS004给药剂量摩尔数的4倍),同时设置了6-thio-dG + PX-12联合用药组(给药剂量与10 mg/kg YLS004等摩尔剂量)。结果发现,按摩尔数计算,YLS004给药剂量为阳性对照药DITC给药剂量的四分之一时,其抑瘤作用都显著高于DITC,而且其抑瘤作用也显著高于同摩尔给药剂量下6-thio-dG和PX-12联合用药组(见图4)。该结果表明,YLS004的抑制人恶性黑色素瘤活性要显著高于临床一线用药DITC,而且从大鼠体重来看,虽然给药初期YLS004组体重下降较快,但是给药6天后体重开始逐渐升高,到给药13天后,体重明显超过DITC组、6-thio-dG和PX-12联合用药组,表明连续给药后机体能快速逆转该毒性。此外,从与6-thio-dG和PX-12联合用药组的抑瘤作用和体重变化相比,YLS004比联合用药组抑瘤作用显著增加,而且毒性更低。在ICR小鼠上以25 mg/kg/天的给药剂量连续给药5天后,仅在造血系统和脾脏发现了轻微的毒性(见工作基础7)。以上结果说明,YLS004的对人恶性黑色素瘤的抑瘤作用和毒性都显著优于6-thio-dG+PX-12两种药物的同摩尔剂量物理组合以及临床一线用药DITC(4倍摩尔剂量),同样体现了双靶点的显著协同抑瘤作用。 图4. YLS004对A375细胞荷瘤鼠模型给药过程中各组裸鼠体重和肿瘤体积的变化 Trx-1和端粒酶在多种肿瘤细胞中都高表达,它们对肿瘤的发生和发展都起着重要的促进作用。本项目设计的目标分子将Trx-1抑制剂和端粒酶抑制剂的共能基团巧妙的设计在一起,获得了同时具有Trx-1抑制和端粒酶抑制作用的全新小分子化合物YLS004,体内外实验结果都表明其对结直肠癌和恶性黑色素瘤有非常显著的抑制作用,且毒性低。大鼠体内的药代动力学研究数据表明,大鼠静脉注射YLS004后其在大鼠体内能生成代谢物6-thio-dG,请见工作基础6。因此,YLS004的体内药代动力学过程和药效作用都符合我们对该类分子设计的思路,如下图所示。相关研究成果已经申请国家发明专利(专利名称:6-双硫取代-2’-脱氧鸟苷类化合物及其制备方法和应用,专利申请号201811003442.6)。     据2019年1月发布的癌症报告,我国2015年(统计报告晚3年)结直肠癌的发病人数是38.7万人,死亡人数为21.5万人。我国是全球胃肠道癌症的高发区,近几年结直肠癌的发病人数据估算已经远超该数值。目前临床上结直肠癌的常用治疗方案是5-FU联合奥沙利铂或伊立替康,但效果都不佳,特别是对中晚期病人。因此,结直肠癌新药的市场前景非常好。恶性黑色素瘤虽然临床上发病率较低,但转移性恶性黑色素瘤目前临床上没有好的治疗手段,一线用药达卡巴嗪疗效有限且毒副作用大。因此,开发疗效好、毒副作用低的结直肠癌和黑色素瘤治疗药物非常必要,同时也具有广阔的市场前景。   1.2.研发内容 本项目在前期部分成药性评价基础上,将按照新药临床前研究指导原则,对候选化合物YLS004开展系统的药学、药效学、安全性评价、药代动力学研究,内容如下: (1)药学研究:利用正交试验优化YLS004的合成工艺,确定工艺参数,确定中试工艺研究;开展质量研究,制定药物质量标准,并开展化合物的稳定性研究;完善YLS004的制剂处方、工艺优化、确定制剂生产工艺参数,进行制剂质量标准研究。 (2)作用机制和药效学研究:采用重组酶、稳定高表达细胞系、基因Knockdown和化学抑制剂等技术开展Trx-1和端粒酶双靶点抑制研究,进一步明确作用机制;按照抗肿瘤新药药效学研究规范,以5-FU/奥沙利铂和达卡巴嗪等为阳性药物,以结直肠癌细胞和黑色素瘤细胞(包括耐药株)体外模型以及荷瘤鼠模型和PDX模型,系统研究YLS004对结直肠癌和黑色素瘤的抑瘤效果,获得剂量-药效关系。 (3)药代动力学研究:考察YLS004的代谢稳定性以及在动物体内的吸收、分布、代谢和排泄等PK特性,考察其对细胞色素P450酶和药物转运体的影响从而评估可能的药物相互作用。 (4)一般药理学研究:考察在有效剂量下,YLS004对动物的神经系统、心血管系统、呼吸系统等的作用。 (5)安全性评价研究:完成急性毒性实验(大鼠和犬)、长期毒性试验(6,12个月,大鼠和犬)、溶血性、局部刺激性、过敏性试验等,评价YLS004可能的毒性;进行毒代动力学研究。   2.关键技术: (1)目标化合物的高效合成技术——针对二硫键基团发展YLS004的绿色高效合成技术,简化合成工艺,使用廉价、满足新药申报要求的原料,提高合成总收率、减少污染排放,满足新药申报要求。 (2)硫氧还蛋白和端粒酶抑制机制和药效评价技术——构建重组酶、稳定高表达细胞系、基因Knockdown等模型研究YLS004对硫氧还蛋白和端粒酶双靶点抑制的协同作用机制,评价量效关系。   3. 主要创新点 (1)该项目通过巧妙的分子设计,使得Trx-1和端粒酶两个热门抗癌药效靶点在一个分子上同时实现抑制,在细胞和动物模型上获得了对结直肠癌、恶性黑色素瘤等肿瘤效果显著的目标化合物YLS004,其药效明显优于而毒性明显低于在研的Trx-1抑制剂、6-thio-dG以及临床一线用药。 (2)YLS004具有全新分子结构,已申报国家发明专利(6-双硫取代-2’-脱氧鸟苷类化合物及其制备方法和应用,专利申请号201811003442.6)和PCT(美国)专利,具有完全自主知识产权。    
浙江大学 2021-05-10
年产5000吨新癸酸生产车间 项目简介
一、物性及用途u  名称:新癸酸、新癸酸、C10叔碳酸u  英文名:neodecanoic acid,“versatic acid”u  分子式:C10H20O2u  分子量:175u  结构式:      其中:R1+R2=C7u  CA登记号:26896-20-8u  性质:熔点:-40℃l  沸点:250~257℃l  酸值:325l  密度:0.915l  闪点:105℃l  汽化热:249.3kj/kgl  外观:淡黄色至无色液体u  用途:叔碳酸由于其较高的支链度及其独特的立体结构,使其酯类及相关产品具有很强的稳定性、耐水解性,耐化学药品性。因此它广泛应用于涂料、聚合物、医药、农药、橡胶,等行业。(详见附录)二、生产方法 (一)、反应方程式: (二)、生产方案 1、         方框流程示意图(见下图)            2、流程说明 经净化后进入一氧化碳气柜,然后用一氧化碳压缩机将其送入反应器。三聚丙稀与硫酸分别用隔膜泵连续送入反应器。在强力搅拌下三聚丙稀与CO、硫酸充分混合,并发生反应,生成新癸酸与硫酸的配合物(简称NDASE),PASE溶解在硫酸中,含NDASE的反应混合物连续进入水解釜进行水解,NDASE水解生成新癸酸,同时硫酸被稀释。新癸酸不溶于稀硫酸,经相分离得粗品新癸酸,然后精馏得新癸酸精品。四、产品市场分析 新癸酸系列产品的国内尚无生产厂家,完全依赖进口,新癸酸及其相关产品的年进口量约5万多吨,国外的生产商是SHELL公司和EXXON公司,两家公司控制着世界市场。我公司开发的新癸酸及其系列产品的生产新工艺,生产成本低,产品质量高。推向市场后,将产生良好的经济效益和社会效益。五、工程技术方案及辅助设施 给排水,电力电信,热力,皆用本厂原系统。六、环保 1、废酸:50%稀硫酸    10000 T/年,作为化工原料出售 2、精馏残渣:焚烧处理或出售 3、反应过程中未参与反应的惰性气体(N2等)及少量CO高空排放。七、车间定员(四班三运转) 1、一氧化碳单元    6人 2、合成反应       6人 3、水解           6人 4、精馏            8人 5、包装           12人 6、保全            3人 7、分析            2人 8、办公            2人 合计               43人八、实施计划    1、可研:2个月 2、设计:1个月 3、土建、设备加工、安装:3个月 项目实施的具体时间由厂方安排。九、投资估算与资金来源1、一氧化碳单元:该单元为成套设备与技术1)设备费、自控仪表、软件费:          共计70万元;2)安装费(含管道费):                 20万元;3)土建300m2 :                       10万元;小计:                              100万元。2、新癸酸合成制备单元1)设备费:                            326万元;2)安装费(含管道):                   80万元;3)仪表:                              40万元;4)土建500m2 :                       30万元;小计:                              476万元。3、总计:                                 572万元4、工资(每人每月2000元):                   2005、折旧(平均按8年折旧):                    1406、流动资金利息(按年息6%计):               957、其它(管理费、大修费、销售费、福利):      1000 合计:                                     14705(二)售价(含税价):        26000元(三)增值税(抵扣后):      26000×0.08=2080元(四)所得税前利润:         26000-14705-2080=9215元(五)年税前利润:           9215×5000=4607万元       项目负责人:   高忠良联系电话:     13011326588,022-26564098         附录新癸酸的用途1、在涂料中的应用 C10叔碳酸缩水甘油酯和叔碳酸乙烯酯是高档汽车涂料的重要原料,可改善涂料的光泽和丰满度、化学稳定性、耐热,耐候性、柔韧性和漆膜的硬度。许多涂料中都使用叔碳酸酯类,如硝基漆,醇酸漆,磁漆,粉末涂料以及乙烯基抛光漆等,特别是C9~12叔碳酸缩水甘油酯常作为醇酸树脂和丙烯酸类树脂生产的中间体,同时还作为环氧树脂的反应稀释剂,叔碳酸乙烯酯与醋酸乙烯酯共聚可产生性能优良的涂料,这种涂料具有优良的抗碱和抗外部环境重要条件影响的优良性能。   2、在聚合物、树脂中的应用    叔碳酸过氧化酯类是氯乙烯,醋酸乙烯,苯乙烯,乙烯,丙烯酸等聚合的高效引发剂。此类引发剂因性能稳定及低温引发聚合等优异性能,其使用正逐年扩大,前景广阔,叔碳酸过氧化酯类,还在氯乙烯与其他单体如丙烯或者丙烯酸的共聚中,用作树脂的熟化剂。  3、在医药及农药等方面的应用    由于叔碳酸具有高支链结构,因此它比同类非支链的产品溶解性大,可用于生产治疗关节炎、肺结核、牛皮癣等药物。新癸酸还可用于植物脱叶及棉花、大豆、燕麦、土豆等农作物的后基除莠剂。   4、在轮胎制造中的应用          叔碳酸另一正在开发的用途是用作子午胎粘接剂的促进剂,在这个应用中,新癸酸钴或镍盐与其他组分在一起,用于轮胎制造过程中促进橡胶与钢带的粘接,这样就可提高粘接强度,改善抗老化性能。   5、在电力和电子方面的应用    叔碳酸银已用于电容终端的制作,同时还用于硅酸盐超导体的制作。叔碳酸铅和亚锡可用于电路板的制造,叔碳酸钡、铜、钇和铕盐可用于电导体箔片和薄膜超导体的制备。   6、在燃料和润滑油中的应用   叔碳酸稀土元素作为内燃机燃料的添加剂可减少微粒和胶质沉淀物。 叔碳酸与多元醇反应生成的多元醇酯可作润滑油组分,具有优异的耐高温、防锈及减震性能,并且减少阻力系数。    
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气助式低频超声雾化喷头项目
项目简介 “气助式低频超声雾化喷头项目”由江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验 室开展实施。对气助式低频超声雾化喷头及其衍生方案进行设计,通过数学计算得出结 构中各个尺寸的具体数值;对喷头机械振动结构进行模态分析、谐响应分析;对喷头的 流体结构进行流体分析;对喷头换能器进行阻抗分析;对喷头变幅杆的端面振幅进行测 量;对喷头喷雾角进行试验,;对喷头的雾滴粒径进行了试验研究。 对气助式低频超声雾化喷头及其衍生方案进行设计,通过数学计算得出结构中各个 尺
江苏大学 2021-04-14
冀东水泥铜川有限公司项目成功交付
“冀东水泥铜川有限公司技术研发中心改造项目”,近期由耐尔得成功交付。此次耐尔得在众多的竞争者中成功中标、顺利交付,是中建西部项目后又一次对耐尔得综合实力、技术水平的肯定。
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山东鼎软天下信息技术有限公司 2025-11-07
铁路勘测设计一体化、智能化研究
铁路勘测设计一体化、智能化是系统地研究和建立以数字化信息为基础,以计算机应用技术拉通勘测设计全过程为主要特征的新的生产作业模式。所以,该系统应将使用各种勘察手段所采集的铁路线路及其相关的地形、地理、地质、水文等资料加工成数字化信息,通过接口界面进行信息处理并传输到工程数据库中。先进的计算机网络必须覆盖各专业CAD终端,各专业在集成化设计环境中共享工程数据的信息,完成本专业设计,同时输出数字化和可视化的设计成果,供后序专业应用。设计完成后,全部CAD设计电子文件通过网络直接归档,从而实现铁路勘测设计一体化。随着各专业设计专家系统的建成与不断完善,再实现勘测设计智能化。在一体化新的作业模式下,勘测设计的全过程可以理解为对一般数字化信息流的采集、加工和扩充的过程。外业的勘测和勘探资料是这股数字化信息流的源头,各专业的设计工作是对信息流的加工和扩充。最终完成的数字化信息就是设计成果和归档资料。设计与管理所面向的不再是原来的书面资料和图纸,而是在工程数据库统一管理下,在网络的终端上有序受控流动的数字化信息流。所以,实现勘测设计一体化的过程就是从以非数字化为基础的现有作业模式向以数字化为基础的新的作业模式转化的过程。实现这一转化需要建立新的勘测设计流程,研究解决新模式带来的一系列技术层面和管理层面的关键问题。 1)勘测设计资料数字化是新的生产作业模式的基础,只有后道工序需用计算机处理的资料是数字化的资料,才能保证整个设计过程形成数字化的信息流。这就需要外业勘测时尽量利用各种测量仪器的数字化功能,使第一手资料即是数字化的形式,同时资料整理必须利用计算机来完成,才能获得满足内业设计要求的数字化勘测成果。为了实现外业数字化勘测,重点应研究以下问题:充分开发利用航测、全站仪及各种遥感设备的数字化功能;研究既有地图如何实现高精度、高清晰度扫描数字化处理;开发在勘测现场的铁路线路初步设计方案比选系统,改变外业队的作业方式,建立与数字化勘测相适应的装备水平、劳动组织、作业内容和管理制度。 2)建立工程数据库是新的生产作业模式的核心,新模式与原有模式的重大区别之一就是外业与内业之间、各专业这间需要共享的数据都要通过数据进行存取,所有的设计成果都由数据进行保存与管理。所以,如何开发一个符合铁路勘测设计行业特点、功能强大的工程数据库管理系统是本项目研究的一个重点。为此,需要研究与解决以下关键技术问题:做好标准化工作,制定铁路勘测设计一体化数据格式标准,规定每个专业的哪些数据需要进;如何处理非结构化数据;如何制定适应铁路勘测设计特点的数据结构。 3)建立铁路勘测设计集成化设计环境是新的生产作业模式的关键,新模式与原有模式的重大区别之一,就是全部内业设计均在集成化设计环境中进行。设计集成化环境是以计算机网络为平台,工程数据为核心,设计流程管理为主线,各专业设计软件与程序数据库接口为主要内容的计算机集成应用体系。为此,需要研究与解决以下关键技术头题:建设技术先进的计算机网络系统;研究出一种适应各种软件和各种数据需求的专业设计软件与工程数据库的接口方案;开发设计流程管理系统,保证整个设计在受控,有序的条件下进行。从而实现完全消除专业间书面资料的往来传动,每个设计人员在自己的计算机站点上就可完成设计和前后工各种间的信息交换。 4)建成计算机档案管理系统是新的生产作业模式的重要内容,新模式与原有模式的重大区别之一,就是全部电子设计文件采用光盘存储并由计算机管理。计算机档案管理可实现在网络环境下直接检索、查询、浏览和下载电子档案文件,并为电子设计文件重复利用提供了极大的方便。为此,需要研究与解决以下关键技术问题。正确处理管理型软件与管理方式之间的关系,就是说,所编的档案管理软件应满足行业的需要,适应各设计院在档案管理上存在种种差别的实际情况,而不是让各设计院改变档案管理方式来适应所编的软件;能浏览各种格式的电子文件,使软件具有良好的实用性。 5)采用人工智能技术是实现铁路勘测设计智能化的主要途径。传统CAD技术的特点是辅助设计人员进行计算与绘图,没有智能功能。总结国内外经验后,我们认为,以专家系统、智能CAD为主要内容的人工智能技术在铁路设计中的应用是实现铁路勘测设计智能化的主要途径。铁路选线是带全局性的非常错综复杂的设计问题,一直以人工以验为主进行设计,只能对有限的方案进行研究,设计周期长,推荐方案往往不是最优的。所以,必须要研究铁路新线设计智能CAD系统,以提高设计质量。采用综合地质勘探方法来解决特定的工程地质问题被证明是行这有效的。由于综合地质勘探模式有几十种,采用哪一种模式来解决某一个具体工程地质问题往往是很复杂的、模糊的。采用的模式不适合,就不能有效地解决问题,所以要研究铁路地质综合勘探方法专家决策支持系统,以显著提高地质工作质量
西南交通大学 2021-04-13
高原铁路一体化电力自动化系统
铁路电力系统主要为编组站、车站、检修工厂、机务段、车辆段、通讯、列车行车信号等动力和照明提供用电,它虽工作于电网的末端,属于电力、输、供三个环节中的供配电环节,但其对供电可靠性的要求却非常高。近年来铁路行车速度不断提高,直接与行车有关的新工艺、新设备无不要求电力供应稳定可靠。青藏铁路平均海拔超4000米,其环境达零下25度,使普通电器设备无法正常启动;其大气压力远远低于正常海拔值,使普通电器设备的耐绝缘、耐冲击、继电器触头及印制板的设计性能等均不能满足要求。同时,青藏铁路沿线恶劣的自然环境,给设备进行现场试验和维护带来诸多不便。因此,需要一体化的系统来综合解决这些问题。该系统包括如下几个方面的内容:1)适用于高原低温等恶劣环境的保护、测控装置的新硬件平台。2)适用于高原低温等恶劣环境的基于地理信息系统、管理信息、视频监控系统的铁路电力远动高度系统。3)适用于高原低温等恶劣环境的铁路电力综合自动化系统。4)适用于高原低温等恶劣环境的铁路电力线路自动化。5)适用于高原低温等恶劣环境的变(配)电所电气设备状态在线监测系统,包括一次设备的在线监测和二次设备的在线监测。
西南交通大学 2021-04-13
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