本成果为非接触供电系统，与传统的架空网、三轨、储能式等供电方式相比，新型非接触供电技术存在着十分明显的优点，不但外观十分美观且使用方便、安全。轨道机车与牵引网没有直接电气连接，消除了触电及电火花等危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损和相应的维护问题，可适应恶劣天气环境（如下雪和积水）。本项目中非接触供电轨道车的应用前景将会十分光明，此技术不但可以应用到城市轨道交通系统、水下运输系统以及矿山车系统等运输系统，还可以应用到工业生产当中，因此非接触供电轨道车系统是未来的一个发展方向。

本成果为高速列车关键传动零部件，完成样件研制和服役性能评价，达到进口样件性能参数，掌握全套设计、加工、制造、检测技术规范。

一、项目简介 康复训练机器人是近年来出现的一种典型人机合作系统，其主要作用是协助患者保持平衡能力和帮助患者实现运动功能的恢复性训练，由于患者与机器人在同一物理空间, 因此对机器人的柔顺性、安全性提出了严格的要求。鉴于绳索牵引并联机构作为一种新型的并联运动机构，具有结构简单、惯性小、柔顺性好等优点，而且不存在刚性体的碰撞、冲击等缺点，非常适合于康复机器人的驱动控制。 二、前期研究基础 目前本研究团队对绳牵引并联机器人技术已有广泛深入研究，针对飞行器标模所构建的原理样机，采用八绳牵引的六自由度冗余约束并联支撑技术，该系统具体包括机械传动子系统（采用八绳布置方式，通过万向滑轮，分别连接飞行器模型与电机驱动端）、运动控制子系统（采用伺服电机、多轴运动控制卡和伺服驱动器，基于并联机器人技术的智能鲁棒控制方法，实现对期望轨迹的高精度跟踪）、模型位姿测量子系统（采用相机、陀螺仪和加速度计等多种传感器，实现对模型运动轨迹的高精度动态测量）、绳拉力和气动力测量子系统（在试验模型设计了内置式六分量测力天平，以实现对气动力的实时监测）。 结合医疗康复的实际需求，将进行绳牵引并联康复机构方案设计，系统运动空间与运动学、动力学分析等；采用智能传感器技术与控制技术，搭建原理样机并进行实验验证，最终实现康复机构的高可靠性与高安全性运动训练。 三、应用技术成果（1）应用技术成果（文字加图片） 截止目前，本课题团队研究的绳牵引并联机器人技术在四项国家自然基金的支持下，不仅在实验室搭建了多功能原理样机（图1），更在实际风洞单位进行了试验验证（图2），表明了相关科技术的可行性和有效性。 拟将绳牵引并联机器人技术应用于医疗康复方面，如骨盆运动、步态训练以及腕关节恢复等，相关示意图如图3-4所示。 四、合作企业 拟与校内相关学院与附属医院合作。

本成果来自有重大应用前景的横向项目，目前处于研发阶段，获国家发明专利授权，拥有完全自主的知识产权。针对目前城市轨道交通直流牵引供电系统杂散电流导致的对钢筋混凝土金属结构物、埋地管线等的腐蚀问题及对乘客安全的威胁，提出城市轨道交通交流牵引供电系统，彻底消除地铁杂散电流危害，实现长距离、大容量、无分相供电，具有安全、经济、节能、拓展性强的特点，可以直接利用（邻车吸收或 回馈电网）再生制动电能，使节能最大化，最大可达35%，而现行直流供电望尘莫及。

软件来自有重大应用前景的横向项目，现已结题，知识产权属于西南交通大学。软件针对电气化铁路牵引供电系统进行了系统建模，对由牵引变电所、牵引网、机车和轨道等组成的整个牵引供电系统，结合全线列车运行图表，进行计算并获得稳态时各个电气设备上的电压和电流和相位。可仿真电气化铁路供电系统的绝大部分电气特性，如列车、接触网和馈线的电流、电压水平、供电臂平均电流、有效电流、电能损失等等，可进行供电能力校验，供电设施过负荷校验。

本软件针对城市轨道交通供电系统进行了系统建模，对由主变电所、中压网、牵引变电所、牵引降压混合变电所、降压变电所、直流接触网、机车和轨道等组成的整个牵引供电系统，结合全线列车运行图表，进行计算并获得稳态时各个电气设备上的电压和电流。可仿真城市轨道交通供电系统的绝大部分电气特性。可进行供电能力校验，过负荷校验，短路校验、再生能量利用率统计和计算。

成果与项目的背景及主要用途： 内燃机是应用范围最广的动力装置，消耗我国石油总量的 60%，并且是城市大气主要污染源，内燃机节能减排是国家的重大需要。燃烧技术是内燃机的核心技术，包含“油”和“气”两大要素，气道作为内燃机的“咽喉”，是控制“气”的关键，良好的气道性能是实现内燃机节能减排的前提。长期以来，气道开发和生产质量在线控制始终是世界难题。由于气道性能的优劣直接影响着内燃机的动力性、经济性以及其他特性，气道的测试十分重要。欧美传统气道测试采用定压差方法，测试中需反复调节气道压差至定值，单次测试超过 15 分钟，而内燃机生产节拍约为 5 分钟/台，因此仅能用于实验室研发，根本无法满足生产线在线检测的效率要求。本发明使气道测试效率提高5倍以上，攻克了气道生产质量在线控制的世界难题，应用于玉柴、潍柴等企业多条生产线，高排放标准内燃机合格率大幅提升。 技术原理与工艺流程简介： 内燃机气道及缸内流动属于复杂壁面条件下的剪切湍流，同时伴随有活塞、气门等周期性运动边界，整体流动特性直接受近壁流动影响。研究发现，随着外流场雷诺数的增大，达到充分发展湍流，近壁雷诺应力增大，动量交换加剧，粘性底层厚度明显变薄，壁面阻力系数趋于恒定，流量系数、涡流/滚流强度等无量纲参数不再随雷诺数发生变化。研究进一步发现，进气过程中若对应最低气门升程的雷诺数达到其临界值，则在相同条件下随着气门升程的增大，气流将始终保持充分发展湍流状态，即后续气门升程下雷诺数将始终高于相应气门升程的临界值。基于以上发现，提出了变压差气道测试方法：测试过程以气流达到充分发展湍流状态为控制条件，即保证雷诺数始终高于临界值，仅需设定最低气门升程的气道压差，从而免去了后续过程中压差的反复调节。 技术水平及专利与获奖情况： 2012 年，气道试验台变压差稳流测试技术通过中国机械工业联合会组织的专家鉴定，以郭孔辉院士为主任的鉴定委员会一致认为“该项目取得了重大的理论突破和技术创新，拥有多项自主知识产权，综合性能达到国际同类产品的领先水平，具有重大的综合效益，应用前景广泛”。 专利情况：目前发明专利授权 7 项，其中核心发明专利 “快速检测内燃机气道流动性能参数的试验装置”于 2012 年获第十四届中国专利优秀奖，核心发明专利“用于气体测量的高灵敏涡流动量计” 2014 获第十六届中国专利优秀奖。 获奖情况：2012 年获中国机械工业科学技术一等奖。2013 年获天津市技术发明一等奖。 应用前景分析及效益预测： 本项目已广泛应用于内燃机企业如潍柴、玉柴，汽车企业如东风、上汽，摩托车企业如隆鑫、建设，科研院所如中汽研、七一一所等 56 家单位，气道试验台累计销售 60 余台套（国内仅 4 台套进口产品），国内市场占有率近 95%，从根本上改变了国内企业长期依赖国外气道技术的局面，十年来协助企业攀登了国一至国五排放法规的 5 个技术台阶，有力地推进了内燃机节能减排和行业技术进步，国际同行始终试图打破本项目的垄断地位未果。随着汽车、内燃机工业的飞速发展以及排放法规的不断严格，企业自主开发气道并在线检测气道将成为必然，本成果应用前景十分广阔。 应用领域：内燃机测试及研究 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模） 厂房面积 500 平方米，投资规模 3000 万 合作方式及条件：技术合作或专利转让，转让费 2000 万元人民币 

1. 痛点问题 城轨交通是城市最大耗电行业之一，截止2020年底全国有45个城市开通了城轨交通线路244条，线路总长度7969.7公里,年耗电量172.4亿千瓦时，其中牵引能耗占比高，达到84亿千瓦时。为了实现城轨交通行业碳达峰、碳中和的目标，必须从现有的城轨牵引供电系统给出解决方案，以应对城轨交通面临的行车密度大、节能减碳任务重、供电可靠性要求高等诸多挑战。 城轨牵引供电系统的核心装备是连接城市交流配电网与城轨直流牵引网的“交流-直流”电力电子变流器及其运行控制系统。目前国内外仍主要采用基于二极管整流机组变流器和以运行状态静态监视为主的电力监控。这种传统技术方案因缺乏管控能力对城市配电网依赖性强，存在外电源布点密集和选址困难问题，而外电源建设导致一次性投资剧增（7000~10000万元/个），并且会占用大量城市用地和空间；因为列车频繁启停冲击导致配电网和牵引系统设备利用率低，存在依靠高成本的过度裕量来换取系统安全可靠运行问题；因为缺少对系统能效的主动调度控制、牵引供电电压波动剧烈、牵引网能量粗放式分布，导致列车再生制动能量无法在牵引系统内部高比例利用、大规模光伏接入和消纳困难，存在牵引供电系统内部降耗减碳困难问题。 2. 解决方案 基于全控型双向变流器和智能协同控制的柔性直流新一代牵引供电技术，具有灵活调控牵引供电系统能量、主动响应城市配电网需求的能力，从根本上改变牵引供电系统运行机制，为系统性解决牵引供电系统痼疾、牵引供电系统和城市配电网互联互动提供了基础和平台。

本成果来自有重大应用前景的横向项目。该成果是一个集车站分布方案比选、运营费计算、列车牵引计算系统于一体的计算机辅助设计系统，它解决了轨道线路运输组织设计过程中因为设计和计算工作量大、过程复杂、各环节之间数据孤立而严重影响项目设计进度的问题，实现了自动列车牵引计算、运营费自动计算，大幅提高了工作效率、设计精度、为设计工作提供辅助决策功能。该成果已在铁一院部分线路设计项目中应用。