上海市城市軌道交通科技攻關(guān)項目階段成果匯報 2003年底,在上海市政府領(lǐng)導(dǎo)的直接關(guān)心下,上海市科委和上海地鐵運營有限公司認(rèn)真貫徹科教興市的方針,共同投入1500萬元,以提高上海軌道交通運營的可靠性和安全性為主題,提出了急需解決的8大課題14個科研項目;并通過網(wǎng)上公開招投標(biāo),由全國近10家高校、科研單位與上海地鐵運營有限公司共同組成項目組進(jìn)行攻關(guān)。 在上海市科委的管理指導(dǎo)和上海地鐵運營有限公司的全力支持下,各項目組嚴(yán)格按照市科委下達(dá)的科研計劃任務(wù)書的要求完成了任務(wù)。市科委組織專家對各項目逐一進(jìn)行了驗收。至2005年6月28日,14個項目都通過了驗收。其中3個被評為“總體達(dá)到了國際先進(jìn)水平”,10個被評為“達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平”,1個被評為“達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平”;其中還有2個項目被確認(rèn)為填補了國內(nèi)空白。專家們認(rèn)為,很多項目具有創(chuàng)新點,將對軌道交通的發(fā)展產(chǎn)生重大影響,具有較高的社會效益和經(jīng)濟效益,研究成果在軌道交通行業(yè)具有推廣價值。1成果的總體社會效益和經(jīng)濟效益 1)提高了運營設(shè)施設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性,為軌道交通安全運營提供了重要保障。上海軌道交通因設(shè)備故障而引起的列車嚴(yán)重晚點次數(shù)已由2003年的26次降低到2004年的13次,降幅達(dá)50%。 2)提高了勞動生產(chǎn)率,減少了列車維修和保養(yǎng)所需的時間。在目前車輛嚴(yán)重不足的情況下,依靠技術(shù)保障,降低列車備車數(shù),最大限度地提高了列車的投運率,備車數(shù)已由2003年的7列減少到目前的4列。列車的日運營里程也由2003年的20624ｋｍ增加到目前的25283ｋｍ,增幅達(dá)26%。 3)提高了上海軌道交通系統(tǒng)的可靠性、安全性和運營管理水平,列車晚點發(fā)生頻次由2003年的3.46次/百萬列·ｋｍ減少為2004年的1.62次/百萬列·ｋｍ,降幅達(dá)53%。乘客對地鐵的滿意率在車輛十分擁擠的條件下仍達(dá)到80%以上。 上述成就是在2004年地鐵客流增加約16.5%、車輛滿載率平均達(dá)110%等地鐵運營環(huán)境更加嚴(yán)峻的情況下取得的。隨著這些成果的進(jìn)一步推廣,其潛在的社會效益和經(jīng)濟效益必將充分發(fā)揮出來。2各項目概況 提高運營設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)測方式的課題有1)牽引變電站直流1500Ｖ饋出電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)研究 該課題研制成功了高靈敏度高頻電流傳感器和微弱直流電流傳感器,以及多通道同步采集硬件系統(tǒng),加上新開發(fā)的故障診斷專家系統(tǒng)和監(jiān)控軟件,實現(xiàn)了直流1500Ｖ電纜局部放電和泄漏電流的在線監(jiān)測。系統(tǒng)具有實時性、開放性和智能性,滿足現(xiàn)場長時間不間斷連續(xù)檢測要求,解決了在線監(jiān)測理論和工程中的一些技術(shù)難題,達(dá)到了國際先進(jìn)水平。2)明珠線列車車下走行部在線檢測系統(tǒng)研究 該項目采用平輪信號小波處理方法、軸溫規(guī)律模糊識別技術(shù)及嵌入式實時技術(shù)等,將車號識別與平輪檢測、軸溫檢測相結(jié)合(國內(nèi)首創(chuàng)),實現(xiàn)對車輛走行部狀態(tài)的在線檢測;檢測數(shù)據(jù)可靠、實時,檢測結(jié)果和定位準(zhǔn)確,總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。3)城市軌道交通軌道電路基本參數(shù)研究 這是一項重要的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。它利用新的測量技術(shù)和儀器儀表,提出了一種有效測算軌道電路參數(shù)的新方法———開路短路二電壓法,獲取了基于城軌交通整體道床在2～30ｋＨｚ頻率范圍的軌道電路部分參數(shù)及與傳輸頻率的關(guān)系數(shù)據(jù),并對現(xiàn)場實際故障情況進(jìn)行了分析和研究,為列車自動控制系統(tǒng)的建設(shè)、維護(hù)提供了技術(shù)參考依據(jù)。其研究成果達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。4)地鐵信號系統(tǒng)電磁環(huán)境的研究 是一項重要的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。該項目基本了解了牽引電流回流線配置對軌道電路的影響;并分析了軌道電路跳“紅光帶”的機理,分析了影響列車在車站程序定位停車的故障原因。其研究成果對實際工作具有一定的參考和應(yīng)用價值,達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。 以上課題對解決地鐵車輛、供電、信號、通信系統(tǒng)中的安全監(jiān)測、電磁干擾等問題起到了關(guān)鍵作用。提高車輛運行可靠性和安全性的課題主要有:1)車輛客室車門系統(tǒng)安全及可靠性技術(shù)研究與應(yīng)用課題 該課題首次將國際先進(jìn)的故障分析技術(shù)應(yīng)用到車輛客室車門系統(tǒng),提出了采用故障模式影響法(ＦＭＥＡ)和故障樹分析法(ＦＴＡ)分別對塞拉門、內(nèi)藏門以及外掛門進(jìn)行系統(tǒng)級的分析研究;并結(jié)合2003年上海城市軌道交通車輛客室車門系統(tǒng)存在的故障,進(jìn)行了具體的有效的技術(shù)改進(jìn)措施近20項,大大降低了車門故障率及車輛下線。同時,該項目針對三種不同類型的車門進(jìn)行橫向?qū)Ρ妊芯?在國內(nèi)外文獻(xiàn)中未見相同報道,具有新穎性,符合該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展方向。項目具有較高的社會效益和經(jīng)濟效益,總體達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。2)車載微機控制系統(tǒng)和插件板測試裝置研制 課題組在技術(shù)資料缺乏的情況下,進(jìn)行剖析電路板和系統(tǒng)的功能,研制開發(fā)車載微機控制系統(tǒng)和插件板測試裝置。該裝置功能完善,能實現(xiàn)對ＴＣＵ及其插件板的地面靜態(tài)測試,大大縮短維修和故障診斷時間,提高車載電子設(shè)備的可靠性,滿足了車輛檢修要求。其軟件系統(tǒng)具有友好的人機界面,測試快速準(zhǔn)確,輸出信息清晰明了,功能先進(jìn)。該成果填補了國內(nèi)空白,總體處于國內(nèi)領(lǐng)先,且為下一步ＴＣＵ系統(tǒng)及其電子插件板的國產(chǎn)化打下了良好基礎(chǔ)。3)ＤＣ01型電動列車輔助逆變器的起動失效的分析研究及控制器優(yōu)化研究 該課題探明了車輛輔助逆變器起動失效的故障機理,并采用分級起動與專用ＤＣ/ＤＣ變換器的方案,有效地解決了由蓄電池電壓跌落所造成的無法起動及采用應(yīng)急電池起動時所存在的問題,并成功地經(jīng)受了裝車運行考核,完全符合實際需要,現(xiàn)已推廣到全部直流列車逆變器上。將分級起動策略應(yīng)用于車輛輔助逆變器中以改進(jìn)其起動失效的狀況,具有創(chuàng)新性。蓄電池電壓在其規(guī)定的波動范圍內(nèi)實現(xiàn)輔助逆變器正常起動這一技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國際先進(jìn)產(chǎn)品的同等水平。 上述課題大大地提高了投運列車的可靠性、穩(wěn)定性,為安全運營提供了保障。如車門故障率和輔助逆變器斷電起動故障率都下降到歷史最低點。確保電調(diào)安全和救援設(shè)備的項目有:1)軌道交通電力調(diào)度典型操作票系統(tǒng) 通過ＳＣＡＤＡ實時信息的鏡像,實現(xiàn)了軌道交通電力調(diào)度典型和臨時操作票開票功能,并具有電力系統(tǒng)圖生成、操作票培訓(xùn)考試、調(diào)度交接班及調(diào)度日志生成等功能,且可通過權(quán)限管理對該系統(tǒng)實現(xiàn)ＷＥＢ網(wǎng)絡(luò)瀏覽查詢。其創(chuàng)新點是:典型操作票系統(tǒng)通過點擊圖形直接生成并與實時ＳＣＡＤＡ系統(tǒng)進(jìn)行安全性校驗;圖形的生成與瀏覽器環(huán)境有機結(jié)合,可在網(wǎng)上進(jìn)行操作票培訓(xùn)、考試。系統(tǒng)使用直觀、方便、靈活,強化了調(diào)度監(jiān)控手段,填補了軌道交通電力調(diào)度應(yīng)用方面的空白,技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。2)電客列車救援運載小車 運載小車解決了電客列車輪對故障時的救援要求,使故障列車能迅速撤離現(xiàn)場,保證線路暢通。該車構(gòu)思巧妙,采用模塊化設(shè)計,便于拆裝,達(dá)到了輕量化要求,具有新穎性、先進(jìn)性,總體技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先。 其他一些課題如:采用“均衡維修”提升列車可靠性及投運率的研究,上海軌道交通運營安全性與可靠性研究,上海城市軌道交通Ｒ線運輸組織優(yōu)化研究,軌道交通運營設(shè)施安全及事故應(yīng)急處置研究等,雖屬軟課題,但研究深度和實用性都很強,將對地鐵系統(tǒng)的安全運營管理、快捷準(zhǔn)點和舒適服務(wù)起到指導(dǎo)性的作用,總體上都達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。 如“采用‘均衡維修’提升列車可靠性及投運率的研究”,研究的就是如何調(diào)整列車的維修管理體制,掌握列車零部件狀態(tài)周期,創(chuàng)造合適的維修條件,從而可以大大縮短列車的維修停庫時間,提高列車的利用率,降低維修成本。該課題立意新穎、理念清晰,方案可行,同時也有拓展的空間。 而“上海軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性研究及其評估軟件研制”課題組,采用初步危害分析方法對上海軌道交通系統(tǒng)各種潛在的事故進(jìn)行了安全性研究,分析確定了相應(yīng)的危險狀態(tài)及其發(fā)生頻率、相應(yīng)的觸發(fā)事件及其發(fā)生概率,得出了各潛在事故的危害等級;研究的創(chuàng)新點在于突破以往對軌道交通系統(tǒng)單一設(shè)備或單一過程的研究局限,考慮整個系統(tǒng)中人-機-環(huán)境相互作用下安全性與可靠性的有關(guān)問題;提出了軌道交通系統(tǒng)可靠性模型、可靠性指標(biāo)體系、平均運營故障間隔時間、平均運營故障恢復(fù)時間及穩(wěn)態(tài)運營利用率計算公式。其中軌道交通危險源的分析已直接運用到日常的運營安全管理之中。3成果的意義 本次軌道交通科技攻關(guān)課題是貫徹“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”、走中國特色的自主創(chuàng)新之路在上海軌道交通領(lǐng)域的一次成功實踐;它們的順利完成將提高上海軌道交通運營的安全性、可靠性。同時,本次軌道交通科技攻關(guān)課題的成功也是上海市科委和上海地鐵運營有限公司走“產(chǎn)、學(xué)、研”緊密結(jié)合、“以應(yīng)用為導(dǎo)向”道路的一次成功探索。