上海城市轨道交通科技攻关项目成果汇报

上海市城市轨道交通科技攻关项目阶段成果汇报 2003年底,在上海市政府领导的直接关心下,上海市科委和上海地铁运营有限公司认真贯彻科教兴市的方针,共同投入1500万元,以提高上海轨道交通运营的可靠性和安全性为主题,提出了急需解决的8大课题14个科研项目;并通过网上公开招投标,由全国近10家高校、科研单位与上海地铁运营有限公司共同组成项目组进行攻关。 在上海市科委的管理指导和上海地铁运营有限公司的全力支持下,各项目组严格按照市科委下达的科研计划任务书的要求完成了任务。市科委组织专家对各项目逐一进行了验收。至2005年6月28日,14个项目都通过了验收。其中3个被评为“总体达到了国际先进水平”,10个被评为“达到国内领先水平”,1个被评为“达到国内先进水平”;其中还有2个项目被确认为填补了国内空白。专家们认为,很多项目具有创新点,将对轨道交通的发展产生重大影响,具有较高的社会效益和经济效益,研究成果在轨道交通行业具有推广价值。1成果的总体社会效益和经济效益 1)提高了运营设施设备的可靠性、稳定性,为轨道交通安全运营提供了重要保障。上海轨道交通因设备故障而引起的列车严重晚点次数已由2003年的26次降低到2004年的13次,降幅达50%。 2)提高了劳动生产率,减少了列车维修和保养所需的时间。在目前车辆严重不足的情况下,依靠技术保障,降低列车备车数,最大限度地提高了列车的投运率,备车数已由2003年的7列减少到目前的4列。列车的日运营里程也由2003年的20624ｋｍ增加到目前的25283ｋｍ,增幅达26%。 3)提高了上海轨道交通系统的可靠性、安全性和运营管理水平,列车晚点发生频次由2003年的3.46次/百万列·ｋｍ减少为2004年的1.62次/百万列·ｋｍ,降幅达53%。乘客对地铁的满意率在车辆十分拥挤的条件下仍达到80%以上。 上述成就是在2004年地铁客流增加约16.5%、车辆满载率平均达110%等地铁运营环境更加严峻的情况下取得的。随着这些成果的进一步推广,其潜在的社会效益和经济效益必将充分发挥出来。2各项目概况 提高运营设施安全技术监测方式的课题有1)牵引变电站直流1500Ｖ馈出电缆在线监测系统研究 该课题研制成功了高灵敏度高频电流传感器和微弱直流电流传感器,以及多通道同步采集硬件系统,加上新开发的故障诊断专家系统和监控软件,实现了直流1500Ｖ电缆局部放电和泄漏电流的在线监测。系统具有实时性、开放性和智能性,满足现场长时间不间断连续检测要求,解决了在线监测理论和工程中的一些技术难题,达到了国际先进水平。2)明珠线列车车下走行部在线检测系统研究 该项目采用平轮信号小波处理方法、轴温规律模糊识别技术及嵌入式实时技术等,将车号识别与平轮检测、轴温检测相结合(国内首创),实现对车辆走行部状态的在线检测;检测数据可靠、实时,检测结果和定位准确,总体技术达到国际先进水平。3)城市轨道交通轨道电路基本参数研究 这是一项重要的应用基础研究。它利用新的测量技术和仪器仪表,提出了一种有效测算轨道电路参数的新方法———开路短路二电压法,获取了基于城轨交通整体道床在2～30ｋＨｚ频率范围的轨道电路部分参数及与传输频率的关系数据,并对现场实际故障情况进行了分析和研究,为列车自动控制系统的建设、维护提供了技术参考依据。其研究成果达到了国内领先水平。4)地铁信号系统电磁环境的研究 是一项重要的应用基础研究。该项目基本了解了牵引电流回流线配置对轨道电路的影响;并分析了轨道电路跳“红光带”的机理,分析了影响列车在车站程序定位停车的故障原因。其研究成果对实际工作具有一定的参考和应用价值,达到国内先进水平。 以上课题对解决地铁车辆、供电、信号、通信系统中的安全监测、电磁干扰等问题起到了关键作用。提高车辆运行可靠性和安全性的课题主要有:1)车辆客室车门系统安全及可靠性技术研究与应用课题 该课题首次将国际先进的故障分析技术应用到车辆客室车门系统,提出了采用故障模式影响法(ＦＭＥＡ)和故障树分析法(ＦＴＡ)分别对塞拉门、内藏门以及外挂门进行系统级的分析研究;并结合2003年上海城市轨道交通车辆客室车门系统存在的故障,进行了具体的有效的技术改进措施近20项,大大降低了车门故障率及车辆下线。同时,该项目针对三种不同类型的车门进行横向对比研究,在国内外文献中未见相同报道,具有新颖性,符合该领域技术发展方向。项目具有较高的社会效益和经济效益,总体达到了国内领先水平。2)车载微机控制系统和插件板测试装置研制 课题组在技术资料缺乏的情况下,进行剖析电路板和系统的功能,研制开发车载微机控制系统和插件板测试装置。该装置功能完善,能实现对ＴＣＵ及其插件板的地面静态测试,大大缩短维修和故障诊断时间,提高车载电子设备的可靠性,满足了车辆检修要求。其软件系统具有友好的人机界面,测试快速准确,输出信息清晰明了,功能先进。该成果填补了国内空白,总体处于国内领先,且为下一步ＴＣＵ系统及其电子插件板的国产化打下了良好基础。3)ＤＣ01型电动列车辅助逆变器的起动失效的分析研究及控制器优化研究 该课题探明了车辆辅助逆变器起动失效的故障机理,并采用分级起动与专用ＤＣ/ＤＣ变换器的方案,有效地解决了由蓄电池电压跌落所造成的无法起动及采用应急电池起动时所存在的问题,并成功地经受了装车运行考核,完全符合实际需要,现已推广到全部直流列车逆变器上。将分级起动策略应用于车辆辅助逆变器中以改进其起动失效的状况,具有创新性。蓄电池电压在其规定的波动范围内实现辅助逆变器正常起动这一技术指标已达到国际先进产品的同等水平。 上述课题大大地提高了投运列车的可靠性、稳定性,为安全运营提供了保障。如车门故障率和辅助逆变器断电起动故障率都下降到历史最低点。确保电调安全和救援设备的项目有:1)轨道交通电力调度典型操作票系统 通过ＳＣＡＤＡ实时信息的镜像,实现了轨道交通电力调度典型和临时操作票开票功能,并具有电力系统图生成、操作票培训考试、调度交接班及调度日志生成等功能,且可通过权限管理对该系统实现ＷＥＢ网络浏览查询。其创新点是:典型操作票系统通过点击图形直接生成并与实时ＳＣＡＤＡ系统进行安全性校验;图形的生成与浏览器环境有机结合,可在网上进行操作票培训、考试。系统使用直观、方便、灵活,强化了调度监控手段,填补了轨道交通电力调度应用方面的空白,技术水平国内领先。2)电客列车救援运载小车 运载小车解决了电客列车轮对故障时的救援要求,使故障列车能迅速撤离现场,保证线路畅通。该车构思巧妙,采用模块化设计,便于拆装,达到了轻量化要求,具有新颖性、先进性,总体技术国内领先。 其他一些课题如:采用“均衡维修”提升列车可靠性及投运率的研究,上海轨道交通运营安全性与可靠性研究,上海城市轨道交通Ｒ线运输组织优化研究,轨道交通运营设施安全及事故应急处置研究等,虽属软课题,但研究深度和实用性都很强,将对地铁系统的安全运营管理、快捷准点和舒适服务起到指导性的作用,总体上都达到国内领先水平。 如“采用‘均衡维修’提升列车可靠性及投运率的研究”,研究的就是如何调整列车的维修管理体制,掌握列车零部件状态周期,创造合适的维修条件,从而可以大大缩短列车的维修停库时间,提高列车的利用率,降低维修成本。该课题立意新颖、理念清晰,方案可行,同时也有拓展的空间。 而“上海轨道交通系统安全性与可靠性研究及其评估软件研制”课题组,采用初步危害分析方法对上海轨道交通系统各种潜在的事故进行了安全性研究,分析确定了相应的危险状态及其发生频率、相应的触发事件及其发生概率,得出了各潜在事故的危害等级;研究的创新点在于突破以往对轨道交通系统单一设备或单一过程的研究局限,考虑整个系统中人-机-环境相互作用下安全性与可靠性的有关问题;提出了轨道交通系统可靠性模型、可靠性指标体系、平均运营故障间隔时间、平均运营故障恢复时间及稳态运营利用率计算公式。其中轨道交通危险源的分析已直接运用到日常的运营安全管理之中。3成果的意义 本次轨道交通科技攻关课题是贯彻“科学技术是第一生产力”、走中国特色的自主创新之路在上海轨道交通领域的一次成功实践;它们的顺利完成将提高上海轨道交通运营的安全性、可靠性。同时,本次轨道交通科技攻关课题的成功也是上海市科委和上海地铁运营有限公司走“产、学、研”紧密结合、“以应用为导向”道路的一次成功探索。