采編時間： 2024-09-03 16:12:51 來源： 協會采編
2021年度城市軌道交通科技進步獎獲獎項目展示
2021年度城市軌道交通科技進步獎共評選出33個獲獎項目，其中特等獎1項、一等獎13項、二等獎19項。
二等獎獲獎項目介紹
15、【北京地鐵GTR飛輪物理儲能節能減碳項目】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
地鐵已經成為許多大中型城市骨干交通網的首選。列車運行密度大、站間距小、起停頻繁，列車的制動普遍采用電氣制動為主，機械制動為輔的模式，在列車電氣制動時，牽引電機工作處于發電機狀態，其所產生的制動電能對地鐵安全、節能和環境保護等方面均有重要影響，然而既有技術弊端多，急需更新迭代，所以不斷探索新技術是非常必要的。
北京地鐵以安全運行、綠色環保、節能減排為研究目標，與盾石磁能科技有限責任公司合作，應用盾石磁能科技有限責任公司生產的“GTR飛輪型再生能量回收裝置”在房山線開展列車再生制動能量回收再利用的研究，該項目是國內首個將飛輪儲能技術應用于城市軌道交通再生制動能量回收領域的項目。GTR飛輪儲能技術高效的能量即收即用特點較其它原有的消耗型、回饋型制動能量管理技術更為先進、穩定且效益突出。應用在地鐵中可同時實現節能降耗、平抑網壓波動、為列車提供應急電源、降低鋼軌電位的功能。
盾石磁能科技有限責任公司擁有GTR飛輪儲能技術的全部知識產權，掌握全部生產工藝，具備產業化生產能力，可滿足當前市場需求。產品成功通過國家鐵路產品質量監督檢測中心、中國電力科學院電力工業電力設備及儀表質量檢驗測試中心的多次委托檢測及型式檢測，產品性能先進、安全可靠，完全符合國家標準要求；歐盟安全CE認證；獲得ISO9001體系認證；知識產權管理體系認證。
地鐵再生制動能量回收技術符合國家節能減排政策，且提高列車運行安全穩定性。GTR飛輪儲能技術屬國際先進的物理儲能方式，對環境友好無污染，技術來源于高速鈾濃縮離心機領域，設備運行穩定，安全性高，壽命長，噪音小，采用模塊化設計，在城市軌道交通再生制動能量回收的應用節能效果明顯，每年可節約20%電費支出，降低運營成本，節約能源，減少二氧化碳排放。
2019年北京地鐵房山線應用GTR飛輪儲能系統，實現了飛輪儲能技術在國內地鐵領域首次應用，填補了國內技術空白，穩壓、節能等效果顯著。2021年繼續在6號線應用GTR飛輪儲能系統提升供電能力、穩定牽引網壓、提供應急電源、實現節能減排。提升列車安全運行保障能力的同時推進軌道交通行業碳達峰、碳中和。北京地鐵應用國際先進技術GTR飛輪儲能裝置，率先以綠色環保的科技創新技術推進實現綠色低碳交通，在全國、全世界的地鐵領域中成為碳達峰、碳中和的 “領跑者”。
（供稿人：北京市地鐵運營有限公司）
16、【地鐵區間橋隧結構服役性能保持關鍵技術及應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
地鐵橋梁和隧道是軌道交通的“生命線”，作為直接承受列車荷載作用的基礎部件旨在確保地鐵運營全過程安全、舒適。隨著軌道交通進入大規模網絡化運營時代，“小故障”和“小問題”通過網絡的放大效應給地鐵安全運營造成重大影響，甚至造成城市交通癱瘓。尤其是地鐵橋隧設施，由于大多數沒有復線的冗余設計，一旦出現重大問題勢必會造成運營中斷。同時，橋隧設施受周邊保護區內施工、降水等影響頻繁，且線路條件復雜（小曲線半徑多，線路坡度起伏大、臨近或跨越市政道路及河流），結構開裂、收斂變形過大、局部沉降、滲漏水、道床脫空等病害頻發，進而引發軌道幾何形位發生異常變化，影響列車正常運行。亟需提升維修養護管理水平，提升橋隧設施長期服役性能和韌性服役能力。
本項目以保障運營安全為目標，針對橋隧設施結構服役保持關鍵技術領域面臨的安全服役可控性難題、服役性能量化評估難題、病害科學治理難題、維修條件受限難題，研究建立了區間橋隧結構實時監測體系和運營安全保障體系，針對結構服役性能的檢測、評估、監控、整治及修復等一系列關鍵技術開展科研攻關。形成了結構監測預警評估系統，解決了軌道交通橋隧結構量化評估和科學治理難題。主要技術創新點包括4個方面：①首次研究揭示了隧道結構與軌道結構的脫空病害協同變形機理，隧道裂縫病害的產生原因及演化機理；建立了病害分類分級指標體系，提出了面向實際應用的橋隧結構服役狀態量化評定方法及治理方案。②形成了隧道結構變形病害裝配式加固及滲漏病害整治技術，提高了病害整治的效果和效率。③研制了分布式光纖監測預警系統，實現對隧道結構性能的監測及預警；建立了基于動態閾值的橋梁健康狀況綜合評價體系；建立了基于微應變的隧道變形監測預警控制指標體系。④項目形成標準9部，授權專利7項，出版專著1部，取得軟件著作權1項，發表論文25篇。
項目成果已應用于北京地鐵1、5、6、9、10、15號線、昌平線、首都機場線共8條線路120個區間，以及蘇州軌道交通1、2、3、4號線，鄭州地鐵6號線、14號線、杭紹城際、西安鐵路局西平線永壽梁隧道等，并逐步向全國推廣應用，產生直接經濟效益近5000萬元，技術經濟及社會效益顯著。應用情況表明，地鐵區間橋隧結構服役性能保持系統實用性強、創新性突出，對推動我國軌道交通運營養護模式升級及技術進步意義重大。
（供稿人：北京市地鐵運營有限公司）
17、【城市軌道交通振動與噪聲長效聯合控制關鍵技術及應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
減振軌道結構是城市軌道交通穿越環境敏感區的主要技術措施。不同等級的減振軌道結構雖能滿足環評減振設計需求，但仍面臨著振動與噪聲“理論預測不準、控制方法不當、產品壽命不長”等技術難題，造成沿線建筑物二次輻射噪聲超標、車內噪聲超限、減振軌道結構易出現波磨進而導致源強顯著增加三大問題。
本項目在國家自然科學基金等資助下，通過產學研聯合攻關，在預測理論、控制方法、產品研發等方面取得了系列創新成果，主要創新點包括3個方面：①建立了考慮土-結構非線性作用的車輛-軌道-軌下基礎-土體-建筑物耦合振動精細化理論預測模型，探明了軌道減振特性、土體頻散特性、建筑物動力特性對二次輻射噪聲的影響機制；發現減振軌道結構所隔離的高頻振動會沿鋼軌縱向傳播而增加車內噪聲；揭示了曲線軌道輪軌高蠕滑率與柔性模態共同作用下的鋼軌波磨發生機理及源強異常增大、峰值頻移的變化規律。解決了振動與噪聲理論預測不準的難題。②針對中低頻環境振動、中高頻輪軌噪聲共存的問題，提出了振動與噪聲分頻域聯合控制的減振軌道結構匹配設計方法；利用振源、傳遞路徑、受振體振動峰值頻率差異及振動波沿軌道結構垂、縱向傳播頻率不同的規律，提出了錯峰互補、增設上返能量吸收裝置的振噪聯合控制方法；提出了分級精準調制軌道結構模態頻率、降低輪軌力幅值和平滑軌道柔度曲線抑制鋼軌短波長波磨的方法。解決了振動與噪聲控制方法不當的難題。③利用鋼軌波磨“頻率固定”的規律，研發了寬頻可調式鋼軌波磨抑制器；提出吸振、阻振協同減振理念，研發了分體式寬頻阻尼鋼軌和交叉式靜音鋼軌；基于聚氨酯發泡微結構的頻變阻尼特性，研制了可抑制低頻共振、具有長效減振性能、減振效果達12~18dB的道床減振墊；提出“垂向柔、橫向穩、縱向勻”的設計原則，開發了約束導向型減振扣件等多種減振降噪結構。解決了減振軌道結構產品壽命不長的難題。
該項目共獲發明專利23項，實用新型專利11項，參編1部國家標準、發表論文87篇（其中SCI和EI收錄60篇）、出版專著1部。項目成果在國內數十條軌道線路中得到推廣應用，近三年實現新增銷售金額約14.5億元，避免線路拆遷改線費用上百億元。以杜彥良院士為組長的評價委員會認為，該成果整體技術達到了國際先進水平，其中減振軌道結構對車內噪聲及二次輻射噪聲影響分析方法達到國際領先水平，具有顯著社會經濟效益。
（供稿人：西南交通大學）
18、【軌道車輛整車性能參數優化及可靠性關鍵試驗技術開發】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
在軌道車輛新產品開發以及服役車輛源頭質量問題治理過程中，僅僅依賴計算機仿真分析的手段已無法滿足高速動車組及城鐵車輛快速發展的需求，本項目主要開發測試理論科學、結構設計合理、測試手段先進的軟件硬件系統，以全面準確的評估并優化軌道車輛整車性能參數及可靠性，包括開展整車性能參數測試、關鍵部件可靠性測試、關鍵系統模態匹配測試、車輛舒適性測試、車輛系統集成測試等綜合試驗技術研究，提升軌道車輛整車的系統集成測試能力，為解決車輛系統關鍵問題以及新產品研發提供重要的技術支撐。
本項目獨立開發滿足軌道車輛多種試驗需求的綜合性試驗技術，主要科技創新內容包括4個方面：①開發了軌道車輛整車性能參數檢測試驗系統，首次采用六自由度運動裝置電液伺服協調加載技術、三維測力平臺測試技術，可模擬軌道和車體對轉向架施加任意方向、角度的載荷和位移，實現了整備車輛、轉向架和車輛端部等多個系統的試驗測試功能，提高了測試分析精度。②開發了接地裝置可靠性測試裝置及技術，首次采用轉速驅動、環境風速模擬、溫度監控、電流載荷模擬等技術實現接地裝置在線路實際運營過程中的工況模擬，為實現國產化接地裝置批量裝車提供了試驗支撐。③開發了低壓電器高溫振動復合測試技術，實現了真實再現實際運行工況，解決了軸端溫度傳感器在振動、溫度復合工況下的可靠性研究技術難題。④優化了整車空調采暖測試方法，采用蒸汽管路代替電加熱方式，模擬車內人體熱負荷，解決以往加熱器熱源集中、溫度不均勻問題。
軌道車輛整車性能參數優化及可靠性關鍵試驗技術項目的實施，為公司所有研發車輛的先進性和線路運營的安全性、可靠性和舒適性提供了基礎技術支撐，具有廣闊的市場應用前景，同時為提高產品競爭力打下了基礎，為公司國際化發展創造了條件。依托本項目共授權發明專利9件。并完成了高速動車組、鐵路客車、城鐵車輛等車型的950余項仿真分析及優化、1800余項試驗測試任務、50余項服役故障治理任務，具有顯著的經濟效益和社會效益。
（供稿人：中車長春軌道客車股份有限公司）
19、【城市中心超大型地下交通樞紐建造關鍵技術】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
隨著我國城市化的快速發展，“城市病”問題日益突出，與人們對于安全、便捷、綠色、舒適的生活需求矛盾日益凸顯。
本項目以地處中國光谷交通咽喉、兩隧三線四站地下立交的光谷廣場綜合體為工程依托，系統解決了城市中心特大型地下交通樞紐一體化布局、安全快速建造與安全綠色運行系列技術難題，構建了城市中心特大型地下交通樞紐設計建造成套技術體系，主要創新成果包括3個方面：①提出了城市中心大型地下交通樞紐功能一體化解決方法。首創以三環層疊、多線放射為基本形態的城市中心綜合交通樞紐功能一體化解決方法，創建了基于同向歸并、異向立交、地下高架交通線的全新綜合交通樞紐空間布局，研制了全過程、多要素、全專業協同BIM設計系統，實現了多種交通融合、多維空間交互、多種功能復合的城市中心大型地下交通樞紐一體化。②研發了城市中心地下交通樞紐安全快速建造關鍵技術。研發了城市中心超大型復雜基坑基于先期結構承載的分區建造工法，開發了超大尺度復雜地下工程高效建模技術，建立了超大型復雜地下空間結構快速抗震分析評價的彈性空間反應位移法，創新了深基坑混凝土支撐毫秒微差延期爆破拆卸技術，保障了城市中心大型地下交通樞紐的結構安全和優質快速建造。③研發了特大型地下交通樞紐安全綠色運行關鍵技術。研發了全地下高大空間自然排煙和氣流組織關鍵技術，首創地鐵車站軌行區自然排煙、排熱兼隧道通風系統，發明了旅客提升設備多維度健康監測裝置及健康管理系統，有力保障了大型地下交通樞紐的暢通、安全、智慧、綠色運營。
項目獲發明專利5項，實用新型專利10項，優秀工法2項，軟件著作權7項，發表國際及核心論文9篇。成套創新技術在光谷廣場綜合體工程中示范應用，在武漢交通咽喉和商業核心地下空間內，一體化建造了2條公路隧道、3條地鐵線路、4座地鐵車站、1條非機動車環道及約2萬㎡的商業空間，系統構建了集約化的地下交通樞紐，實現了各類型交通的立體分流和順暢通行，節約投資約2534萬元，成果推廣應用于襄陽東站工程中，取得了顯著的經濟社會效益。
系列創新成果填補了我國城市中心特大型地下交通樞紐一體化布局、安全快速建造與安全綠色營運技術領域的多項空白，解決了工程建造與運維中面臨的一系列重大技術難題，其先進的技術和理念對于解決城市中心節點日益突出的擁堵問題具有很強的示范效應和開拓意義，為以后類似工程的設計建造提供了理論依據、成套技術和實踐經驗。
（供稿人：中鐵第四勘察設計院集團有限公司）
20、【基于機器人的城軌車輛檢修技術及應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
2020年我國內地開通地鐵城市共計37座，均居世界首位。高質量的車輛檢修可保障列車運行安全、延長其使用壽命，傳統的人工檢修作業方式存在作業環境差、作業效率低等弊端，已不能適應超大網絡化運營中車輛檢修的需要。
項目依托古鎮口車輛基地工程設計，圍繞城軌車輛自動化檢修，結合現有車輛檢修工藝、檢修產線的布置，形成系列科技成果創新包括3個方面：①城軌車輛自動化檢修裝備創新。將工業機器人技術融入城軌車輛檢修作業中，首次構建了基于機器人的城軌車輛自動化檢修體系；以各檢修工位作業內容、作業精度等需求為導向，研發了車底吹掃、桿件測量等17種檢修機器人系統，部分產品已于運營單位實際應用，達到了改善作業環境、提高檢修效率、保障運營安全的效果。②機器人智能化應用創新。針對城軌車輛車型多、結構復雜的應用場景，發明了基于機器視覺的部件故障自動識別、激光輪廓儀陣列的共面調整、車輛形位檢測等技術，實現機器人在城軌車輛檢修作業中的智能化檢測；發明了“機械手單相機多目視覺的三維定位方法”及“基于視覺引導的地鐵列檢機器人路徑規劃方法”，攻克了檢修機器人在復雜多變場景下的三位定位及路徑規劃技術難題，并應用于研發的機器人檢修系統中。③機器人檢測數據分析創新。針對機器人作業過程中的檢修數據收集，發明了基于大數據的軌道車輛經濟性運營及維修規劃方法，包括大數據采集、整合存儲、動態分析，對軌道車輛運營及維修保養過程進行優化，推動車輛檢修智能化發展。
項目共申請發明專利8項（已授權6項）、實用新型專利12項（均已授權）、發表論文5篇；獲得科技成果登記1項；依托工程古鎮口車輛基地設計獲2020年度中鐵一院優秀工程設計一等獎；科研項目“機器人技術在地鐵車輛檢修中應用研究”獲2020年中鐵一院科學技術一等獎”、“2021年度中鐵建科學技術一等獎”。
交通強國，城軌擔當。課題研發了城軌車輛檢修機器人系列裝備，填補國內空白，提高了我國城軌車輛檢修領域的智能化水平，為智慧城軌交通的發展做出了貢獻。項目研究成果已于青島地鐵、石家莊地鐵、中車大連機車車輛有限公司、西安動車段、沈陽動車段等應用，累計直接經濟效益過億元。
（供稿人：中鐵第一勘察設計院集團有限公司）
21、【復雜環境下站臺門系統風險消除及能力提升關鍵技術研究與應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
城市軌道交通站臺門系統工程領域，研究站臺門系統應對復雜運營環境時的系統安全性、穩定性及綜合服役能力提升關鍵技術。
主要科技創新內容包括2個方面：(1)解決“三大難題”。通過研發一套應對復雜環境下的站臺門系統風險消除及性能提升關鍵技術，系統性解決了大客流、高密度行車、曲線站臺及全自動運行模式等復雜環境下的遇到的三大難題：① 站臺門與列車之間間隙內安全風險消除難。② 隧道動態風壓對站臺門性能影響大。③ 服役能力劣化。(2)實現“六項首創”。① 首創研發出一套“0盲區”、“0侵限”、“0誤報”、“抗干擾”的站臺門與列車間隙多維立體安全智能識別預警系統。② 首創研發出一套含“多層激光雷達面掃描檢測技術”、“激光、視頻聯動并行確認技術”及“頂置式安裝技術”等三大核心技術的間隙風險多維立體掃描系統。③ 首創研發出一套“動態比較邊界（DMB）算法”，實現不同輪廓車次的立體動態防護，并取得了SIL2安全認證。④ 首創研發了“基于PID控制的雙閉環智能控制算法”及“門體遇阻模式智能判別技術”，大幅提升站臺門系統應對復雜環境的安全性及魯棒性。⑤ 首創研發了站臺門關鍵運動副之間采用“滾動摩擦”替代“滑動摩擦”的技術，降低驅動能耗，削弱風壓效應影響。⑥ 首創研制出站臺門動態風壓負載、密封、結構綜合測試系統，實現對站臺門系統在復雜環境下綜合服役能力的測試及驗證。
技術經濟指標：(1)技術指標：① 實現每趟列車平均停站時間可縮短18%以上。② 實現在0~±600Pa隧道動態風壓作用下站臺門系統性能的穩定發揮，綜合服役能力提升10%。③ 門體運行阻力及能耗降低36%。(2)經濟指標：在2018 年~2020 年期間，累計產生5.85 億元的經濟效益，創造出1.27億元的利潤營收。
本技術成果已通過由陳湘生院士領銜的專家組認定，評價結果為國際領先。獲授權發明專利2項，實用新型專利7項，計算機軟件著作權4項，已發表有影響力的學術論文4篇?？蒲谐晒言趶V州、深圳、重慶等多地城軌線路推廣應用，開通線路運營良好。本創新成果對保障乘客安全及提高行車效率具有顯著作用，為促進全自動運行等復雜運營場景的安全構建創造了必要條件，同時通過本技術在安全性、智能化、低能耗方面的技術突破，帶動站臺門產業鏈的整體創新升級。
（供稿人：廣州地鐵設計研究院股份有限公司）
22、【城市軌道交通工程車智能安全監控系統關鍵技術研究及應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
本項目針對工程車編組靈活、推拉兩用、全網共享等特點，破解工程車作業無技防手段的難題，研究城軌工程車智能安全監控系統的關鍵技術及應用，實現工程車在段場及正線作業時的運行安全防護，防止工程車超速、冒進關閉信號機、擠岔、沖撞車擋等惡性事故發生；系統對乘務員操作、工程車運行狀態、前方線路綜合信息、司機異常行為進行實時記錄及報警，實現事前有預警，事中有手段，事后可追查的全過程監控，提高乘務員作業標準化管理水平。系統整體提升了城軌系統的運營維護及安全管理水平。
項目創新內容包括4個方面：①高度集成的工程車智能安全監控系統。首次提出包含網絡中心級、線路級和車輛級的一體化工程車運行防護車地解決方案；形成采用三層網絡架構、*五大功能設備、可實現六大系統集中安裝、可高度適配工程車特性參數的車載集成安裝方案；研究出三種適用于不同城軌項目的系統接口方案，并實現與上海地鐵8大系統、涵蓋18條正線、38個車輛基地、200臺工程、1000臺無動力軌道車狀態監控的統一接口。②可實現多類型軌交車輛互認的運行防護子系統。針對城軌工程車的12種應用場景、12個應用條件和5大設計基本條件，首次開發了集正線和段場防護為一體的、與城軌工程車高度適配的、可實現工程車與電客列車車車互認的運行防護主機，設備體積縮小50%、性能提升70%，可降低同類事故發生率85%以上。③多專業融合的共享定位系統。首次建立了一套可復用既有信號系統信標又不會對既有信號系統產生干擾的共享定位體系，實現車輛、通號、工務、供電多專業坐標系的全網統一。④統一評價標準的智能視頻識別技術。針對代駕、疲勞駕駛、行駛中離崗、接打電話等司機駕駛行車過程中可能發生的影響行車安全的異常行為，首次形成了視頻分析效果評價體系，研發了高準備度的智能視頻識別技術，異常行為識別正檢率達到90%以上、身份識別準確率高達99%、識別響應時間不超過2s，解決了司機作業標準化管理問題。
本項目編制國家標準2項、企業標準3項，獲發明專利授權12項、實用新型4項，發表論文4篇。水平檢索及課題驗收認為總體達到國際先進水平。研究成果已經或正在上海、廣州、深圳、蘇州、洛陽、長沙、青島等城軌及幾內亞軌交系統中應用，直接創造經濟效益約1.6億元。項目以及相關技術的應用，提高了城市軌道交通工程車的安全保障能力，具有較好的綜合和社會效益。
（供稿人：上海申通地鐵集團有限公司）
23、【長江公鐵合建超長隧道通風防排煙關鍵技術】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
本項目以武漢三陽路隧道為依托，對穿越長江公鐵合建超長隧道通風防排煙關鍵技術進行了研究。武漢三陽路隧道穿越長江段采用盾構法施工，盾構外徑15.2m，為國內直徑最大的盾構隧道，越江段長度2590m，上層為公路車道層，下層為地鐵行車道，是國內首條真正意義上的公鐵合建越江隧道，可借鑒工程經驗少，需攻克4大難題：①地鐵區間有兩列車同向追蹤運行，而在長江中部難以設置中間風井。②縱向安全通道為公路、地鐵共用，通道的安全性難以保證。③公路地鐵同管布置，需在有限的空間內同時解決公路和地鐵通風防排煙。④公路隧道設有8條匝道，通風防災氣流組織復雜。
項目采用模型實驗、計算機仿真模擬以及理論分析等多種技術手段對公鐵合建隧道通風防排煙的關鍵技術進行了研究，取得4大創新成果：①優化了盾構橫斷面布置，利用地鐵行車方向右側區域富?？臻g作為排煙道，取消了江中的中間風井，降低系統投資5000萬元，減少了施工風險；同時一并解決了江底公路和地鐵區間排水難題。②優化了公路隧道縱向疏散樓梯的布置形式，將每個疏散樓梯隔成封閉的氣閘間，采用模型實驗得到了安全通道和氣閘間加壓送風系統參數，確保了疏散樓梯和安全通道的安全。③利用有限的盾構橫斷面，布置了公路專用排煙道，公路行車道、地鐵行車道、地鐵排煙道、縱向安全通道、電纜廊道、公路和地鐵廢水泵房等空間，成功解決了公鐵合建技術難題。④獲得了公路隧道、地鐵隧道、安全通道等通風排煙關鍵技術參數。
本項目編寫《穿越長江公鐵合建超長隧道通風防排煙關鍵技術》報告一冊，獲得發明專利1項，實用新型專利7項，軟件著作權1項，在中文核心期刊上發表論文6篇，編寫專著1部。項目研究成果已成功應用在武漢三陽路隧道（已通車）、濟南穿黃隧道、武漢二七通道、揚州瘦西湖隧道、杭州望江路隧道、武漢東湖隧道、南京地鐵10號線、武漢地鐵8號線越江區間等實際工程，具有十分顯著的經濟效益和社會效益。
（供稿人：中鐵第四勘察設計院集團有限公司）
24、【地鐵隧道下穿高鐵關鍵技術研究及應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
項目依托長沙地鐵3號線盾構隧道下穿京廣高鐵瀏陽河隧道等工程，歷時近10年科研攻關，攻克了制約城市軌道交通建設發展的瓶頸關鍵技術，最大限度的減少了穿越施工對高鐵運營的影響，實現了地鐵盾構從“不能穿高鐵的世界性難題”到“可以穿的重大難題”的總體目標，有力推動了城軌行業的技術進步，提高了城軌規劃建設水平。
科技創新內容包括3個方面：①全面解決了地鐵隧道穿越高鐵“世界性”技術難題，率先研究并創建了地鐵隧道穿越高鐵線下工程的一整套關鍵共性技術，包括地鐵隧道穿越高鐵的總體設計技術、穿越施工對高鐵線下工程的影響預測技術、穿越施工期高鐵風險及變形的實時精準控制技術、研制了能夠考慮隧道施工縫作用的離心試驗體系、砂卵石和軟土地層土壓平衡盾構穿越施工期對高鐵基礎設施的變形管控關鍵技術。②研究提出了盾構下穿期間基于高鐵隧道工程各種條件下現狀服役狀態檢測和結構承載能力安全系數評估計算的結構服役安全評價方法；提出了基于運營維修角度軌道平順性的安全量化評價指標的高鐵行車安全評價方法；提出了基于線下工程現狀檢測評估及安全評價的盾構下穿施工期高鐵基礎設施允許的變形控制標準確定方法。③研究提出盾構穿越期高鐵列車安全限速方法，提出了地鐵建設信息與高鐵行車指揮系統聯動機制等一套保障措施。
項目成果特點有3個方面：①首次在國內開展城市地鐵盾構隧道穿越高鐵隧道、橋梁及路基線下工程的關鍵技術研究，具有明顯的創新性。②首次針對地鐵盾構隧道下穿京滬高鐵橋梁及路基、京廣高鐵隧道的工程項目開展研究，輻射示范效應明顯。③首次國內外開展了盾構下穿高鐵隧道影響的室內縮尺離心試驗研究，定量的評價了盾構掘進對高鐵隧道結構的影響。
本項目獲授權發明專利7項、實用新型專利4項和軟件著作權2項。成果在依托工程長沙地鐵3號線盾構下穿京廣高鐵隧道中全面轉化應用，并推廣應用到地鐵下穿京滬高鐵等國內15個工程。長沙地鐵3號線下穿京廣高鐵隧道限速160km/h、最大沉降1.12mm，濟南地鐵下穿京滬高鐵未限速、最大沉降0.53mm；取得新增利潤合計5403.51萬元，節約投資約5900萬元，社會、經濟效益顯著。
（供稿人：中國鐵路設計集團有限公司）
25、【基于多運營主體的城市軌道交通線網智慧運營管控平臺項目設計與實踐】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
基于多運營主體的城市軌道交通線網智慧運營管控平臺項目依托天津市中心城區軌道交通綜合控制中心工程，利用先進信息技術實現軌道交通線網統籌管控智慧化，提升線網運營綜合效益和安全保障能力。
項目采用了多項新技術：超大規模下城市軌道線網運營管控一體化模型設計；基于跨運營主體、線路和專業城市軌道交通智能運維一體化架構模型設計；多制式全專業的平臺接口標準化與通用化設計；城市軌道交通安全監控與應急管理一體化保障體系技術；重點關注或大型故障的分級分類預警報警標準體系和辨識技術；基于“三維車站模型、線路行車實時調度監視、線網客流與行車調度”的運營監測及運維協同處置技術；基于實時庫、關系型歷史庫、MPP數據倉庫、HADOOP大數據應用庫的混合式數據共享與算法服務技術等。
技術經濟指標：①經濟指標：平臺項目順利接入6條軌道交通線路，實現全線網應用，提升應急管理能力和應急事件處置效率。建立共享的軌道交通智能運維平臺，避免各線各系統重復建設，為天津市節省建設資金預估約7830萬；實現運維管理數字化轉型，引入標準作業計劃，大幅提升工作效率，降低了人力成本；優化設備維修模式，延長設備使用壽命，降低運維成本。②工期指標：多項創新綜合應用，工期如期竣工。通過接口標準化與通用化設計，將接入6條線路的實施時間由原預計2年時間縮短至6個月完成。③質量指標：應用系統均已通過第三方權威機構的評測；系統達到國家信息安全等級保護三級要求；工程驗收全部合格。
本項目取得7項軟件著作權，2項發明專利。形成了5本企業標準，國內外知名期刊發表學術論文6篇。為軌道交通運營信息化建設了跨系統的數據平臺和基礎支撐系統，搭建全面信息化的架構，并形成技術標準文件，為后期“云、大、物、移、智”等信息化技術手段的進一步推廣應用、拓展智慧功能、數字化轉型夯實基礎；對國內城市軌道交通網絡運營以及線網信息化系統建設具有重要參考意義，也為后續的國內軌道交通協會團體標準的編寫起到了重要參考作用。多項技術已成功應用天津、上海、南京等城市，同時已推廣輻射至鐵路行業，經濟社會效益顯著，潛在經濟效益可達數十億元，應用前景良好。
（供稿人：天津軌道交通集團有限公司）
26、【全自主輕量化智能高效鋼軌銑磨車】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
近年來，隨著高速鐵路飛速發展及全國各城市城軌交通如雨后春筍般興起，軌道交通迎來了一個長期的高速發展時期。截至2019年12月31日，中國內地累計有41個城市開通城軌交通，運營線路總里程達6917.62公里。截至2020年上半年，65個城市的軌道交通線網規劃獲批，目前在建總里程7347.26公里。預計2025年，城市軌道交通總里程將突破16000公里。
鋼軌是輪軌系統重要的部件，運行工況極其苛刻，易產生肥邊、裂紋、波浪形磨耗等缺陷，危害鐵路安全、舒適運行。科學的鋼軌維護可消除鋼軌表面缺陷，保障鐵路運行安全性和舒適性，大幅提高鋼軌壽命，提高運行經濟性。隨著我國軌道交通發展水平的不斷提升，未來將面臨著一個大規模的軌道交通的養護維修問題。實踐證明，通過鋼軌維護，鋼軌壽命可提高4倍，運營成本大幅降低。因此，根據國內外經驗證明，鋼軌維護裝備是軌道交通安全運行的必備裝備。
全自主輕量化智能高效鋼軌銑磨車項目，技術世界領先，具有自主知識產權，基于高效銑削技術、高精度仿形跟蹤技術、輕量化系統集成技術及智能控制技術，解決行業痛點，清潔、高效、輕量化、個性化及智能化，對鋼軌進行高效銑削，消除鋼軌缺陷，大幅提高運營安全性、經濟性和舒適性。采購成本和使用維護成本較進口產品大大降低，是城市軌道交通及高速鐵路行業急迫需求的重大裝備。曾先后獲得第八屆全國創新創業大賽省賽二等獎、2019中國創新方法大賽河南賽區二等獎、“豫創天下”創業創新大賽省賽二等獎、“豫創天下”創業創新大賽洛陽分賽區一等獎、洛陽之星創業大賽三等獎等榮譽。申請各項知識產權19項，包括發明專利6項，實用新型專利13項，已獲授權專利7項。
目前，已經完成了兩代核心產品迭代，2018年10月第一代產品FGM01型高效成型鋼軌打磨車成功下線，并于2019年7月在北京京港地鐵投入使用，得到用戶認可，獲得運用考核報告。2020年5月，第二代產品FGM500高效成型銑磨車調試完成，并投入使用。目前，FGM系列鋼軌銑磨車已分別在北京地鐵、南京地鐵及沈陽地鐵開展銑磨服務，并于2021年5月中標港鐵公司輕軌線鋼軌修復設備（鋼軌銑磨車）采購項目，產品性能和優勢得到了充分驗證和市場認可，具備產業化能力。
（供稿人：清研銳為（洛陽）軌道交通科技有限公司）
27、【城市軌道交通橋梁服役性能動態追蹤技術】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
本項目主要科技創新內容：城軌橋梁是保障線路安全的重要依托，規范給定振動響應通常值，但無法掌握其變化規律，模態變化規律研究無法兼顧響應變化規律。如何結合振動響應和動力特征是實現橋梁服役性能追蹤的瓶頸。
項目通過頻響函數實現響應和動力特性的結合，通過有/無列車通行時的橋梁模態辨識追蹤，獲取長期服役下的模態變化規律，并修正車速-頻幅統計頻響函數，給出頻響預警閾值控制限，實現城軌橋梁性能動態追蹤預警：①建立無列車通行時隨機振動的城軌橋梁運營模態在線追蹤辨識技術，解決了對橋梁模態變化的準確自動捕捉問題。給出了基于虛擬頻響函數的多時段響應頻譜平均去噪方法；創建穩定圖多極點兩階段聚類的虛假模態自動剔除技術；提出基于觀測向量相關性最大的模態在線追蹤辨識技術。②提出列車通行時隨機-確定性振動的城軌橋梁運營模態識別技術，突破了車橋耦合下的模態準確辨識難題。建立基于車橋耦合動力特性的列車自重荷載效應剔除理論；給出基于列車輪軸位置的輪軸力與測點位置荷載等效方法；創建響應-等效荷載投影的隨機-確定子空間模態識別技術。③創建基于車速-頻譜幅值統計特性的城軌橋梁頻響函數預警技術，實現了城軌橋梁長期服役性能的動態把握。建立了不同車速下頻譜幅值統計特性的頻響函數構建理論；給出基于環境-模態參數統計回歸分析的頻響函數修正方法；提出基于頻響局部極值包絡控制限確定法的頻響預警技術。
本項目代表論文均發表在《J. Struct. Eng. -ASCE》《Comput-Aided Civ. Inf.》等多個國際頂級期刊，SCI他引208次，被中國工程院陳政清院士、楊永斌院士、中/美/印三國工程院A. Kareem院士等多國院士、學者正面引用。成果授權美國發明專利2項，中國發明專利14項，開發了結構運營模態識別軟件和動力測試檢測軟件，獲軟件著作權2項，參編行業標準5部。
國家一級科技查新機構對查新結論為“未見他人相同報道”；成果納入《結構健康監測海量數據處理標準》，被中國工程院杜修力院士、澳大利亞工程院H.Hao院士評價為“填補了國內外結構健康監測領域的一項空白”。 通過中國公路學會整體鑒定，中國工程院張喜剛院士、陳政清院士等多位專家一致認為：“總體達到國際領先水平”。
（供稿人：大連理工大學）
28、【城市軌道交通協同運行優化與服務能力提升關鍵技術及應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
隨著北京城市空間結構、功能布局的不斷發展變化，軌道交通線網客流超飽和、樞紐站臺滯留以及車廂乘客擁擠等問題日益凸顯。軌道交通網絡面臨從“大規?？焖俳ㄔO”向“精準服務、提質增效”轉變的巨大壓力，對既有線網的高質量能力提升改造已成為政府和運營企業關注的重要問題。精準把握軌道交通客流供需關系、量化識別設施運營瓶頸、科學規劃改造優化方案是破解這一問題的核心。圍繞上述核心問題，項目組在10余項國家、省部級科研項目及軌道建設、設計及運營企業支持下，開展了多年理論研究和技術攻關，取得如下創新成果包括4個方面：①提出了多源數據驅動下的軌道客流行為感知與需求辨識方法。針對軌道客流行為感知與需求辨識難題，發明了多傳感器融合的高精度客流檢測技術，構建了各類線網及站點客流特征畫像，有效解決了軌道客流行為感知與需求辨識難題。②攻克了復雜環境下軌道設施服務瓶頸動態辨識關鍵技術。搭建了軌道交通多層級客流快速仿真模型，提出了軌道設施服務韌性評估方法，首次將城市級軌道交通客流態勢推演及瓶頸識別技術于北京應用落地。③開展了面向差異性疏解需求的軌道設施多層級改造優化應用。構建了列車調度與客流控制協同優化模型，建立了軌道瓶頸精細化分類項目改造庫，首次提出融合生長型理念的多層級設施改造優化方法及軌道線網結構規劃建設方法。④研發了軌道交通線網協同運行優化與提升一體化集成平臺。搭建了基于BIM快速建模的軌道交通虛擬場景，突破了傳統以經驗為主的優化方法，實現了集感知-推演-評估-優化一體化改造的重大跨越。
項目技術難度大、復雜程度高，取得了重大突破和實質性創新，解決了城市軌道交通運營中的多項關鍵技術難題。根據檢測報告，復雜環境下行人行為感知辨識精度≥90％，高峰期軌道交通瓶頸識別率≥90％，優化改造后服務能力提升≥15％。權威專家評價多項技術指標國內外領先，部分成果填補國內空白。
項目出版著作5部，發表SCI論文30篇、EI論文18篇，編制國家及行業地方標準及導則3項，申請發明專利8項、軟著9項，核心技術已在北京、天津、鄭州等多個城市15條線路、64座站點的改造工程中推廣應用，近3年合同效益超過8000萬元。成果為我國城市軌道交通的安全高效運營提供了強有力的技術支持，提升了軌道交通一體化出行服務水平，對我國經濟和社會可持續發展起到促進作用。
（供稿人：北京工業大學）
29、【基于云平臺的線網級綜合監控系統關鍵技術與示范應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
截止2019年底，根據中國城市軌道交通協會對52家會員單位進行的云計算應用問卷調查顯示：超 8 成企業將云視為企業信息化的 IT 基礎，一線城市均構建了較為完善的云平臺，廣泛應用到生產指揮、運營管理等各專業領域。二線城市和部分三線城市積極推進云平臺擴建和在建，特別是新線地鐵城市，基于云平臺架構成為標配。目前，綜合監控系統上云主要以物理資源虛擬化為主，大大提高了設備資源利用率，降低了運維成本。同時，隨著綜合監控系統在云平臺上的應用及軌道交通建設規模的擴大，主控及災備云平臺及業務系統熱備切換、中心云平臺與車站后備云節點及業務系統熱備切換、設備模型信息整合、線網多線路集中調控、車站區域化集中管理、智能化數據挖掘分析等新型難點技術與需求迫切需解決。
課題組基于云計算技術，結合城市軌道交通特點從線網、線路、站段多層次進行深化，研制了基于云平臺的線網級綜合監控系統。提出了一套全新的綜合監控系統架構，打破綜合監控系統傳統架構，實現分布式集群與扁平化部署系統方案，解決了調度監控對單一數據來源的依賴，簡化了運營調度的數據處理流程，進一步降低了硬件資源需求，降低了線網及線路的擴建難度，并總體提升了監控系統的安全性及穩定性；研制了區域集中監控系統，打破以站為單位的車站管控模式，可以為車站管理與服務人員提供集中監視控制和協同管理功能，實現車站智慧控制與智慧管理；攻克了基于機理模型與人工智能相結合的設備智能診斷系統，實現多維因素條件下面向不同目標設備的定量評估、關聯分析、運行狀態分析和對未來狀態的預測，實現算法混合校正及自學習功能，實現對設備運維的智能決策支持，降低運維成本，提升運維檢修效率以及設備管理安全水平。實現一套基于國際標準IEC62541及國標GB/T 33863的城軌設備模型，形成標準的模型規范，打破傳統設備廠家的數據壁壘，降低了同源設備的接入難度，提高了數據分析與應用的效率。
本項目原創性強，取得專利18篇、發表軟件著作權12篇、取得國際認證3項。本項目研發的“基于云平臺的線網級綜合監控集成平臺”在呼和浩特地鐵1號線及深圳地鐵11號線新機場站作為示范工程應用，并推廣至呼和浩特地鐵2號線及北京19號線、深圳14號線、深圳6號線、深圳6號線支線、昆明5號線等線路。示范應用過程中得到了用戶的高度認可，為線路建設產生了較大的經濟效益，給出了很高的評價。
（供稿人：北京和利時系統工程有限公司）
30、【復雜運營場景下的全自動駕駛智慧地鐵核心裝備設計及應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
項目主要特點包括3個方面：①首次以智慧運營維護需求為導向，設計更加完備的全自動駕駛運營場景，并形成相應的綱領規范，將場景分為三大類場景群：正常場景、故障場景和應急場景，并圍繞場景群開展各系統的功能分配及系統設計。②研發智慧化全自動駕駛地鐵系統技術，有效提升系統的安全性、可靠性、可用性和可維護性，實現上海地鐵18號線GOA4智慧化的運營水平。③首次構建面向全自動駕駛的智能運維平臺，填補國內技術空白。
關鍵創新成果包括3個方面：①首創更加完備的全自動駕駛場景規范。提出全自動駕駛三大類場景群，特別是增加大客流、弓網沖突、人員非法侵入軌行區等多個復雜應急場景，提出以全運營場景為核心的功能驗收規范。場景涵蓋信號、車輛、供電、綜合監控等核心專業，提出多層次的系統運營模式和嚴密可靠的協同功能分配，實現分布式全自動一體化聯動。上海地鐵18號線的實踐充分驗證了本場景的完備性，場景規范和以全場景為核心進行系統設計和驗收的方法在城軌行業獲得了普遍應用。②智慧化全自動駕駛地鐵關鍵技術。研發核心系統遠程復位功能、多種自適應全自動降級駕駛模式和OCC綜合授權控制技術等，實現車輛、信號的專業聯動響應，大幅提高正線故障處置效率。提出基于運營工況的空調、照明智能控制技術，車廂環境更加低碳、舒適。創新的正線休眠喚醒投運、列車自動扣車、清客、區間阻塞、跳站等多專業聯動功能，實現全自動駕駛的運能靈活可配置。③面向全自動駕駛的智能運維。基于多源融合感知技術，研發智能圖像巡檢、車輛關鍵系統狀態檢測及預警等，構建高實時性和高準確性的感知平臺，建立大數據驅動的全壽命周期健康管理系統，主動運維決策、智能終端執行、敏捷應急聯動、集成資產管理、智能機器巡檢，首次實現全壽命周期的智能管控。
上海地鐵18號線開通至今，列車正點率100%，時刻表兌現率100%，列車故障退出全自動運行率為零，列車救援事件為零。依托該項目編制地方標準1件、團體標準2件，授權專利36件（含發明專利8件），軟件著作權20件，發表SCI/EI論文9篇，核心期刊論文58篇。編制核心場景共123個。成果廣泛應用于上海、成都、南京、鄭州等城市的21個項目，引領我國全自動駕駛地鐵技術發展。創造經濟效益上百億，服務每年全國上百億人次的安全出行。
（供稿人：上海申通地鐵集團有限公司）
31、【城市軌道交通AFC線網融合系統在云架構中的創新與應用】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
城市軌道交通AFC線網融合系統在云平臺中的創新與應用，是鄭州地鐵在云平臺架構上建設的新型地鐵AFC線網中心管理系統（以下簡稱“ANCC系統”）項目建設中的重要技術創新。鄭州地鐵ANCC系統自2017年啟動建設，于2019年5月正式上線運營，實現了四層架構AFC系統及互聯網票務的云平臺承載，并已實現4號線、5號線、14號線等線路AFC車站計算機系統（SC）的接入。
本項目密切結合鄭州地鐵線路建設規劃和建設規模，結合ANCC系統建設需求，開展技術創新，率先實現了AFC四層架構體系的大規模應用，實現了傳統AFC系統中清分中心（ACC）及線路中心（LC）兩級系統的深度融合，實現了管理方式扁平化、運營管理線網化，樹立了行業標桿，引領了建設潮流。作為國內首個線網中心云平臺系統，實現了系統靈活的擴展能力，為ANCC系統順利接入后續線路、平滑提升處理能力奠定了技術條件，開創了云平臺在軌道交通行業內探索和突破的先河。ANCC系統采用全線網統一的權限體系和票務管理，為線網化運營提供了堅實的基礎，為多部門聯合決策提供了統一的運營管理平臺。實現所有AFC終端設備可使用互聯網支付，乘客可通過手機二維碼直接進站乘車。實現人工智能技術、生物識別技術在軌道交通的應用，為乘客提供更便捷的乘車體驗。
鄭州地鐵ANCC系統共申報專利9項，包括2項外觀設計和7項發明，其中2項外觀設計和1項發明專利均已授權，6項發明專利已獲專利號并進入實質審查，獲得軟件著作權2項，發表論文8篇，發表企業標準1項，申報地方標準1項。
鄭州地鐵ANCC系統建設投資9600萬元，系統規模滿足15條線路AFC系統接入能力，系統綜合造價優于傳統AFC系統清分中心與線路AFC系統線路中心獨立建設方案，且系統投入運營后，可以有效降低系統運營成本，系統技術經濟指標得到大幅提升。
本項目成果自2019年5月鄭州地鐵ANCC系統上線運營以來，得到國內業界的大量關注和高度認可，多家新聞媒體先后廣泛報道并給予了充分肯定。目前，多個城市已經計劃建設或正在建設城市軌道交通AFC線網融合系統，技術重現性較高。人臉識別乘車功能，也在西安、哈爾濱、太原、成都等城市相繼應用，乘客反響良好。基于云平臺的融合設計方案，為城市軌道交通系統的安全、高效運營提供了有力支撐，架構優化方案，開啟了國內AFC應用管理及新技術應用的新篇章。
（供稿人：鄭州地鐵集團有限公司）
32、【混合式城市軌道交通再生制動能量節能系統】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
本項目主要科技內容：混合式城市軌道交通再生制動能量節能系統通過控制策略實現儲能裝置和逆變回饋裝置協同、高效、安全工作，保證滿足車輛、供電運用需求，降低牽引供電系統能量消耗，實現牽引系統節能20%，提升系統整體運用可靠性，同時解決向城市電網返送電問題。
本項目授權專利：①國際專利:為了保障相關技術和產品的專利，本項目同步在美、日、歐、韓、馬來西亞、以色列等規劃使用再生節能技術的國家同步申請了PCT國際專利；2019年授權PCT發明專利《CONFIGURATION METHOD AND SYSTEM FOR URBAN RALL TRANSIT REGENERATIVE BRAKING ENERGY RECYCLING DEVICES》。②國內系列專利申請:本項目同步申請了系列專利《城市軌道交通再生制動能量控制分配系統及方法》、《城市軌道交通再生制動能量節能系統》等7項相關專利。
技術經濟指標:協同控制新控制策略成功投運后，預計實現地鐵線路牽引降壓所裝機混合式城市軌道交通再生制動能量節能系統后實現日均節電1000 kWh/站。以無錫地鐵1號線為例，全線采用混合式城市軌道交通再生制動能量節能系統,線路日節電量約15000kWh，年節電量約547.5萬kwh，無反送電問題。
系統內裝置的技術指標為：額定功率:儲能裝置1-2MW，逆變回饋裝置1-3MW；峰值功率:儲能裝置1.5-3MW；儲能裝置儲能量:4-10kWh；單臺設備日均節電量:1000-2500度；單臺設備年節電量:36-55萬度。
該系統由儲能型和能饋型節能裝置共同組成，通過合理配置兩類裝置的容量分布和協調控制，實現整條地鐵線路上再生制動能量的高效回收，有效降低了節能裝置的成本，改善牽引供電系統電壓質量，解決逆變回饋裝置帶來的環流及返送電問題。同時解決了再生制動失效對車輛閘瓦的磨損，減少了車載或地面制動電阻的使用，降低了線路溫升以及由于制動電阻啟動產生噪聲污染。
本項目在無錫地鐵1號線實現裝機一套混合式城市軌道交通再生制動能量節能系統，先后在蘇州地鐵2號線、香港APM機場線進行市場推廣，并在鄭許城際線路中成功實施商業運用，現正對青島等其他國內地鐵線路進行再生制動能量回收進行方案策劃并積極推動實施。
（供稿人：中車青島四方車輛研究所有限公司）
33、【軌道交通鋁合金車體綠色高效激光清洗-焊接一體化裝備技術】
項目獲 2021 年度城市軌道交通科技進步二特等獎
激光清洗技術是革新性的工業清洗手段，以其綠色環保、智能可控等優點，廣泛替代人工打磨、化學清洗。焊接是列車制造中的核心工藝，因其工作環境惡劣、勞動強度大，提高其自動化程度一直是工業界的不懈追求。近年來，盡管列車制造中的焊接自動化取得了長足進步，然而焊接過程的焊前和焊后清理工序，尚無合適技術手段實現其高效率、高精度的自動化，成為制約焊接制造全流程自動化的瓶頸。
項目組經多年的“產學研用”攻關，按照“關鍵工藝-核心單元-一體化裝備”的技術路線，充分發揮各方優勢，綜合利用激光加工、機械設計及其制造、自動化控制等多學科技術，研發了鋁合金車體綠色高效激光清洗-焊接一體化裝備，實現產業化。取得創新成果包括3個方面：①提出了鋁合金車體焊前氧化膜及焊后黑灰激光清洗質量科學表征方法，建立了激光清洗閾值模型，闡明了激光清洗過程對表面形貌的作用效果，獲得鋁合金激光清洗的優化工藝窗口，為鋁合金激光清洗規?；瘧锰峁┝死碚撝?。②基于光位移傳感的焦點位置自適應補償、激光除膜質量視覺在線檢測系統，研制了激光時空分布協同控制板卡，可以對加工過程中激光脈沖能量、時間、空間參數進行動態調整，實現了清洗過程的穩定控制，為國際領先水平。③研制出高可靠超緊湊清焊一體化加工頭，動態跟隨自適應范圍±12mm，清焊工藝協同集中控制系統，創新出“即清即焊，清焊一體”技術，有機集成出綠色高效清焊一體自動化裝備，實現了鋁合金車體長距離高穩定的表面處理與焊接加工，產品為軌道交通行業首創。
本項目授權發明專利5項，授權實用新型專利2項，授權軟件著作權1項。通過項目的實施“替代原有的人工打磨，解放了勞動力，提高了效率，保障了員工的健康，避免了環境污染”。該科技成果在蘇州3號線、蘇州5號線、上海14號線、深圳6號線、貴陽2號線線、杭州9號線、南京3號線、無錫3號線等多個鋁合金A、B型地鐵項目中得到了應用。該項目應用后，充分發揮了其清洗質量穩定、效率高、無污染、無噪音，省人、省時、省地、省耗材等一系列優勢，提升了地鐵車輛的制造水平及車輛運行安全可靠性，保證社會出行安全，對于確保列車的安全穩定運行具有較大的實用價值。通過本項目成果的指導，大大降低了生產成本，節省工藝及返修費用，產生可觀的經濟和社會效益。
（供稿人：中車南京浦鎮車輛有限公司）
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