2021年度城市轨道交通科技进步奖获奖项目展示

2021年度城市轨道交通科技进步奖共评选出33个获奖项目，其中特等奖1项、一等奖13项、二等奖19项。

特等奖获奖项目介绍

1、【轨道交通自主IGBT关键技术研究及应用】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步奖特等奖

IGBT作为轨道交通车辆变流器的核心器件，长期依赖于进口。为响应交通强国战略需求，提高核心器件技术竞争力，解决核心技术“卡脖子”风险，开展了轨道交通自主IGBT关键技术研究及应用项目。

    项目经历了技术攻关、样机试制、型式试验、装车考核及批量应用，完成了轨道交通自主IGBT关键技术研究及应用。本项目攻克了自主IGBT芯片与封装设计及制造技术、应用可靠性提升技术和系统集成应用技术；解决了IGBT自主化、产品高可靠性应用的难题；建立了国内首条、全球第二的8英寸IGBT生产线；搭建了自主IGBT器件到牵引系统应用的技术、试验及产品平台；实现了在轨道交通领域全电压等级自主IGBT器件的首次装车载客运营及大批量商业应用。主要科技创新点包括4个方面：①提出了一种IGBT“U”型元胞结构、高稳定半绝缘多晶硅（SIPOS）终端结构，提高抗闩锁能力，拓宽了安全工作区，提升了短路耐受能力，解决了高压IGBT高耐压、低损耗和高可靠性难以协调的技术难题；②提出了一种IGBT模块内部衬板焊接封装方法，攻克了大面积焊接情况下焊层厚度均匀性差的技术难题，解决了高循环温度和高结温工况下焊层容易萎缩的难题；③创建了一套面向工程化的IGBT应用寿命评估和物料可靠性保障技术体系，降低器件早期失效率，改善IGBT器件浴盆曲线，保障和提升了自主IGBT应用寿命及可靠性；④建立了基于机电热磁多场耦合的自主IGBT模型，攻克了变流器结构强度、冷却散热、噪声控制和电磁兼容的技术难题，开发了满足轨道交通多电压制式、多功率等级的高功率密度变流器平台。

项目实施过程中取得了多项原创性成果，其中授权发明专利38件，实用新型专利11项，行业标准7项，科技论文17篇，技术和产品具有完全自主知识产权。研制的自主IGBT已批量推广应用于轨道交通、国家电网、风力发电、电动汽车、工业电传动等领域，轨道交通领域累计装车应用超5万只，创造直接经济价值约4亿元，基于自主IGBT的牵引系统创造经济价值超30亿。

本项目总体技术达到国际先进水平，其中自主IGBT的可靠性评估技术达到国际领先水平，实现了轨道交通领域IGBT器件完全自主化，提升我国轨道交通牵引系统的核心竞争力，促进了轨道交通高端装备的技术发展。                             

       （供稿人：株洲中车时代电气股份有限公司）

一等奖获奖项目介绍

2、【城市轨道交通规划多维融合理论与关键技术研究】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

我国城市轨道交通运营里程、乘客流量等规模性指标均居世界首位，但建设和运营成本越来越高。聚焦行业发展存在的诸多问题，按照习近平总书记“考察一个城市首先看规划，规划科学是最大的效益”的指示，做好城市轨道交通规划是行业高质量和可持续发展的关键。

本项目以实现轨道交通与城市规划融合，既有线改造与城市更新互动，轨道交通运营与城市交通特征匹配，轨道交通动态仿真与城市多源数据协同为目标，研发了“城市轨道交通规划多维融合理论与关键技术”。主要科技创新点包括4个方面：①首次创立了轨道交通规划多维融合理论，构建了基于“轨道交通与城市战略定位，与城市综合交通、与城市空间结构、与城市产业经济、与城市土地利用、与乘客出行效率融合” 的“三层次、六维度、三十六项指标”的评估体系，填补了国内空白，在国内10多个城市推广应用取得了良好效果，为轨道交通高质量、可持续发展提供支撑。②首次提出了既有线改造与城市更新互动的综合规划关键技术，建立了既有线改造与城市更新融合的评估体系，构建了基于Node-Place的轨道交通与土地利用发展协调性分析模型，应用于北京地铁13号线拆分改造、1号线和八通线贯通运营等轨道交通更新改造项目中。③首次提出了与城市多维融合的网络化运营组织优化技术以及与产业经济融合的客货运组织优化技术，提出了基于多交路、多编组、快慢车及过轨运营等主要网络化运营技术的城市轨道交通负荷均衡方法，和与城市产业经济融合的轨道交通增值服务模式，推进了北京超常超强运行图和大兴机场线行李托运组织技术的实际应用。④首次建立了支持融合评价的多源大数据应用技术，提出了城市群融合客流预测改进模型，构建了多模型耦合的车站乘客仿真评估框架，研发了线网级和车站级仿真分析平台，实现了轨道交通多维融合的综合评估应用。

    本项目在评估体系、既有线更新改造、大数据和仿真应用等方面形成了新一代的城市轨道交通系统规划技术，有效支撑轨道与城市融合的可持续发展和运行效能提升，获省部级及以上领导批示4次，项目创新性强，获国家授权发明专利2项，软件著作权3项，形成标准规范5项，出版专著8本，发表高水平论文27篇，相关成果应用于北京、南京、长春、苏州、大连等10多个城市，取得了显著社会和经济效益，实现销售额2.5亿，成果推广价值大，对推动行业科学技术进步意义重大。

                      （供稿人：北京城建设计发展集团股份有限公司）

3、【新建地铁下穿既有地铁安全控制关键技术】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

我国城市轨道交通建设取得了举世瞩目的巨大成就，“十三五”期间，城市轨道交通发展动力强劲，年均增长率高达17.1%。目前，我国城市轨道交通中地下线占比接近70%，随着路网加密，必然会出现一系列新建线下穿既有线工程。下穿既有线工程施工扰动大、控制标准高、状态感知难，是地下工程中难度最大的，一旦发生事故，将造成不可估量的损失。因此，保障下穿工程安全是我国城市轨道交通可持续发展的重大需求。

项目团队在国家973计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、面上项目等10余项国家及省部级科研项目支持下，在深入挖掘新建地铁施工扰动下地层与既有地铁结构相互作用特点基础上，从复杂应力状态下土与结构相互作用出发，提出了下穿工程的安全性变形控制理念，依托理念创新在下穿工程的变形多元预测模型、多层次需求过程控制标准和全链条协同管控技术三个方面取得了系统性创新成果。在工程大数据和离心试验基础上，提出了基于理论分析、精细化仿真和人工智能的下穿工程力学响应多元预测方法，提高了下穿既有地铁结构力学响应预测的准确性。建立了考虑既有线损伤现状结构安全、列车行驶安全和乘客舒适及既有线变形时空特性的过程控制标准，提升了下穿既有线控制标准制定的科学性。针对下穿工程的安全控制，研发了涵盖变形源头、变形传播路径和变形影响对象的全链条协同管控技术，实现了下穿工程的精细化主动控制。

经中国城市轨道交通协会组织专家评价，本项目整体达到国际领先水平。发表学术论文80余篇，其中SCI检索36篇（ESI高被引论文4篇、ESI热点论文2篇）、EI检索28篇，论文总被引超2000次。授权发明专利12项，实用新型4项，软著8项。形成技术标准4项。成果得到了国内外权威专家的高度评价。

成果全面应用于北京20余项下穿既有线工程，保障了工程安全。近三年，项目完成单位新增相关合同额11.8亿元，利润总计1.4亿元，节支3500万元。成果推广应用于大连、天津、郑州、南京、苏州等多个城市的下穿地铁、隧道、铁路、桥梁、道路等工程，取得了良好的经济、社会效益。项目成果提升了我国下穿既有地铁工程的理论水平，形成了系统的方法和技术，保障了既有地铁安全、和谐、有序运营。

                                           （供稿人：北京交通大学）

4、【城市轨道交通列车节能运行一体化方法及关键技术】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

城市轨道交通（简称城轨）是城市公共交通运输的骨干和大动脉，是典型的绿色交通方式。但城轨在快速发展过程中，运营里程和运营列车数的不断增加，使其成为了城市“用电大户”。进一步挖掘城轨节能潜力是贯彻国家“双碳“计划的必然要求，对城轨可持续发展具有重要战略意义。

城轨系统中列车牵引能耗占比最大，且列车制动产生大量的可回收再生能利用率不高，且现有节能方法尚无法突破专业壁垒，导致技术应用难推动，必须从系统角度研究列车节能运行方法，探明系统间耦合机制、突破列车节能运行技术，从而降低列车牵引能耗、提高再生能利用，实现城轨节能降耗。自2010年起，项目团队在北京市科技计划等项目支持下，在客流-车流-能量流耦合机理、列车节能驾驶控制、运行图节能优化等方面取得了重大突破，国际上首创了列车节能运行一体化优化方法。创新点包括3个方面:① 首次提出了融合计划编制、运行控制、牵引供电等专业的列车节能运行一体化机理模型。揭示了客流、车流、能量流之间的复杂耦合机理与能量流全过程机理、提出了基于高维时空网络的客流-车流-能量流一体化建模方法，形成了以行车为核心的系统性节能理论与方法体系。②创新地提出了基于智能学习的列车节能驾驶控制方法。构建了基于智能学习的列车节能驾驶控制新框架、开发了基于 AI 的城轨列车节能驾驶专家知识库、提出了基于深度强化学习的列车节能驾驶控制实时调整方法，形成了面向准时、舒适、节能的列车智能控制理论和方法。③率先攻克了时效前提下的列车运行图节能优化方法。提出了面向多运行等级的运行图节能优化方法、考虑随机客流的运行图节能优化与调整方法，通过优化运行时分减少列车牵引能耗；并探索了再生能传递条件下基于车车协同和车地协同的运行图优化方法，实现了再生能的高效利用。

    成果授权发明专利/软著19项，出版专著3部、论文60篇，得到国内外权威专家高度评价，引领了国际该领域的理论研究，总体达到国际先进、部分成果达到国际领先水平。成果先后在我国北京地铁、广州地铁等17条线路开展试验应用，并“走出国门”，在英国爱丁堡等城市进行技术推广。现场试验验证显示可平均节能6%，最高达10%。形成了有效的列车节能运行工程化方法体系，并颁布行业白皮书一部，将有力支撑国家“双碳“目标下轨道交通绿色健康发展，如在全国大范围推广应用，预计可节约用电近5亿度/年，带来巨大的经济效益、环境效益和社会效益。

                                           （供稿人：北京交通大学）

5、【城市群轨道交通网融合发展与一体化运营规划关键技术研究与应用】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

为贯彻落实国家对城市群轨道交通网融合发展的政策与方针，广州地铁集团利用接管既有珠三角城际运营和城际新线建设的契机，组织相关设计研究单位，以粤港澳大湾区地铁城际一体化运营规划研究为载体，开展城市群轨道交通网融合发展与一体化运营规划关键技术研究与应用，包括线网优化、互联互通技术标准、一体化运营管理、生产力布局以及客流预测，实现 “规划引领、多网融合；创新驱动，安全高效；跨越边界，互联互通；以人为本，提质增效”，打造“轨道上的大湾区”。

技术经济指标：①推动多网融合，大湾区九市间45min通勤，1h通达；客流增加11%，达1574.5万人/日；广州对外轨道交通分担率由24%增至57%；全网人均出行缩短5分钟，全年可省时间价值超三百亿元。②制定多网兼容的技术标准，列控系统采用兼容CTCS-2和CBTC的新系统，提升运输能力超20%，减少配属车、车站及场段规模，省投资超百亿元。车辆采用兼容城际铁路的新型车辆，快速乘降、快启快停，体现公交化特征。③构建跨越区域、管理和技术边界的资源共享机制。生产力设施布局全网资源共享，车辆高级修基地统筹布局，综合维修基地集中设置，线上设施专业化，线下设施市场化，节约投资超百亿元。④推进城际公交化运营，乘客多元支付、一次购票、一次安检、站台候车、随到随走，出行时间节省约10分钟，客流增超50%。广清城际和广佛东环城际客流效益增幅显著，每年节省时间价值达642万元。以接管的既有珠三角城际铁路规模推算，每年可节省时间价值超8千万元。

促进行业科技进步作用及应用推广情况：①围绕湾区三大都市圈，涉及十多座城市，推动国内万公里级轨道网互通，走廊共享，进中心，联枢纽。②从线网、管理、标准、资源、客流等多方面，开创了城市群轨道交通融合发展与一体化运营研究的先例，涉及深度、广度、复杂性与创新性均为国内外首次。③推动编制广东省地方标准《城际铁路设计细则》，作为湾区城际新线设计依据，引领标准融合潮流。④促进湾区成立国内首个由7座城市共同组建的“城际铁路项目建设联合工作组”，从顶层统筹轨道交通的规划、设计、投资和建设工作。⑤对既有城际提出多网融合预留条件、公交化运营改造等建议，成功落实到广清城际、广佛东环城际改造中，将推广至其他城际线路，盘活城际资源。

（供稿人：广州地铁集团有限公司）

6、【智慧城轨互联网票务凭证系统跨域互联互通关键技术及应用】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

“智慧城轨互联网票务凭证系统跨域互联互通关键技术及应用”项目（简称“城轨易行”）是秉承“让城市地铁出行更便捷”的服务理念，为方便乘客跨城乘坐地铁、提高各城轨运营服务水平和城轨行业整体形象而规划建设的项目。本项目属于数字交通数字技术领域之电子支付，主要解决城轨互联网票务(二维码等数字凭证)凭证系统跨域互联互通的问题，通过本项目的研发及应用实现乘客使用任一城轨官方 APP 都可跨城扫码乘地铁，结合实名制及信用支付提升城轨票务智能化水平，与《智慧城轨》纲要中定义的实现“智慧乘客服务便捷化”的内涵相契合。

本项目主要科技内容包括8个方面：①研究建立一套城轨行业互联网票务凭证系统互联互通标准规范。从技术、业务及服务等多方面规范互联互通业务实现。②新型城轨行业跨域互联互通可信身份认证系统研究及应用，解决城轨APP异地身份互认的问题。③新型城轨互联网票务凭证跨域互联互通业务架构研究及应用。④新型“码联”技术架构研究及应用，用最经济、安全高效的方式实现互联互通。⑤新型全国城轨行业统一生码 SDK 研究及应用，实现一次集成，互通多城。⑥新型跨城出行异地结算模式研究及应用，解决异地票款的结算问题。⑦新型全国城轨行业统一出行 APP——城轨易行 APP 研究及应用。⑧研究城轨出行碳普惠激励机制，为下一步展开城市轨道交通能源消耗量限值及测量方法提供基础支撑。

项目于 2019 年 3 月 15 日正式上线试运行，首次在城轨行业互联网票务平台跨城互联对接、票务运营、资金对账清算、客户服务等方面提出完整的解决方案并实施交付，标志着我国城市轨道交通售检票务系统从封闭式运营跨进了互联互通时代，具有里程碑式的重大意义。截至目前，已完成南京、无锡、苏州、福州、郑州、成都、重庆等近20个地铁城市的互联互通，累计服务用户100多万，累计交易量300多万人次，清分漫游票款1000多万元。成果应用使乘客节省了跨城出行乘客的购票时间，出行更便捷、体验更良好，受到广泛赞誉和高度评价。项目的应用也使城轨面向异地乘客地铁出行票务服务更顺畅、运营管理更高效，城轨行业智慧化水平再上新台阶。同时，平台为各城轨APP赋能，将助推城轨 APP 向城市门户演进，为构建城轨出行生态，创造更大的商业价值，带来不可估量的社会效益和经济效益。

（供稿人：八维通科技有限公司）

7、【基于云平台的全自动运行系统】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

太原市城市轨道交通2号线一期工程（简称“太原地铁2号线”）线路全长23.647公里，共设车站23座，全部为地下站，设车辆段与综合维修基地1座，控制中心1座，主变电站2座。项目建设和运营以《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》为指引，充分利用云计算、大数据、人工智能等新技术建设智慧城轨，建成了国内首条基于云平台的自主化全自动运行线路。

太原地铁2号线基于云平台的全自动运行系统是按照GoA4级标准建设，系统具备列车自动休眠唤醒、自动出入库、正线全自动运行、车门/站台门对位隔离、自动折返、自动洗车、列车远程在线监控、乘客紧急对讲等全自动系统功能，同时采用全方位的故障软化技术支撑故障场景下的应急处置；中央级综合调度指挥系统（列车自动监控系统ATS与综合监控系统ISCS深度融合构建了综合调度指挥系统，简称IDCS）承载于城轨云计算平台，通过对云平台的安全加固和对IDCS软件的安全防护，使系统达到SIL2安全完整度等级；同时云平台在PaaS层提供中间件、大数据和容器等服务来实现多专业融合和数据实时共享，在DaaS层提供数据服务，支撑全自动运行系统实现智能调度、智能运维；云平台的平台统保和各系统的系统自保，使整个系统满足网络安全三级等保标准。城轨云平台通过全栈服务和大数据共享平台支撑全自动运行系统在保证安全的前提下大幅提高运营的自动化水平和应急响应能力，同时为未来线网级数据融合和挖掘打下了坚实基础，为实现智慧城轨提供支撑。

本项目依托太原地铁2号线城轨云、全自动运行建设经验，形成了发明专利3项，软件著作权10项，参编了1项行业规范，发表相关论文9篇。其创新成果在大连、青岛、沈阳等城市轨道交通工程中广泛应用，产生直接经济效益约30亿。同时本项目成果未来可辐射约20个城市40余条线路，间接经济效益约120余亿元。

经专家组成果评价认为“该项目是《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》的典型实践应用，创新性突出，具备完全自主知识产权，总体技术水平达到国际领先，对推动我国智慧城轨建设意义重大。”

 （供稿人：太原市轨道交通发展有限公司）

8、【盾构重叠隧道长距离下穿复杂环境设计与施工关键技术】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

本项目依托深圳地铁7号线笋岗站～洪湖站区间工程，开展了盾构重叠隧道长距离下穿高速铁路轨道群及桥梁墩台桩基复杂环境条件设计与施工关键技术研发，着力解决“埋深浅、净距小、重叠段长、下穿复杂环境”重叠盾构隧道设计与施工关键技术难题。

    项目根据项目的实施需求，从4个方面进行了系统性的研究与突破：①首次系统性地提出了长距离上下重叠盾构隧道设计方法，并开发了上下重叠小间距盾构隧道衬砌管片加强结构、纵向连接件结构及其辅助设计系统。授权发明专利3项以及1项软著。②建立了重叠隧道盾构掘进上下先后顺序判别指标，经指标比较应采用先下后上的顺序，开发了用于上下重叠隧道盾构架空始发和接收平台，提出了小间距上下重叠隧道长距离盾构掘进施工方法，解决了上下重叠隧道同步掘进的难题。授权发明专利1项、实用新型4项、省部级工法5项。③研制了下隧道移动式同步支撑上隧道盾构机荷载的支撑台车系统，构建了小净距重叠盾构隧道同步下穿运营高铁加固技术体系，实现了高铁运营不减速条件下2m净距重叠盾构隧道下穿高铁轨道群的成功案例，控制轨道沉降最大值为4mm。授权发明专利1项，出版专著1部、获批省部级工法1项、发表核心期刊2篇。④开发了设置抗剪钢筋的非对称式桥台桩基托换结构，构建了“托换桩桩帽施工技术+连接部位预置与施工技术+Ⅱ型和L型托换技术+顶升技术+截桩技术+托换监测技术”为一体的桥梁桩基托换技术体系。获批省部级工法1项、实用新型专利1项。

本项目研发过程中授权发明专利5项、出版专著1部、获批省部级工法7项、授权软件著作权1件、实用新型专利5项、论文17篇。深圳地铁7号线笋岗站～洪湖站区间的盾构重叠隧道采用该技术优化了设计和施工方案，实现了安全施工、节省了隧道建设成本，产生了显著的经济效益，节约投资合计约2100万元，技术在其他项目应用累计13411万元。

经专家鉴定，成果总体达到国际先进水平，其中重叠盾构隧道下穿高速铁路多股道施工控制技术达到国际领先水平。该项科研成果的成功应用取得的显著经济效益和社会效益，为我国复杂环境下修建类似工程提供了重要的技术指导与示范作用，应用及推广前景良好。

(供稿人：深圳市地铁集团有限公司)

9、【快速成网条件下城市轨道交通运营组织与风险管控关键技术及应用】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

随着超大特大城市轨道交通运营规模的快速增长，带来了客流风险“感知神经”不灵敏、行车指挥“大脑中枢”不健全、设备管理“身份识别” 不统一等问题，严重威胁城市轨道交通的安全运营。为解决这些难题，本项目开展了快速成网条件下城市轨道交通运营组织与风险管控关键技术研究及应用，实现了城市轨道交通运营服务水平的显著提升，同时符合“智慧城轨”发展需求。

本项目在交通运输部、工信部等部门指导下，历经6年时间，以“需求”牵引，通过“产、学、研”协同创新模式，形成主要科技内容和创新成果包括4个方面：①首次构建快速成网条件下城市轨道交通运营组织与风险管控体系。建立了网络化运营条件下行车、客运和设备管理的风险识别、评估和管控体系，自2019年应用以来未出现过30分钟以上延误。②创建基于多源异构数据协同的客流风险管控模型。攻克了多源异构客流数据融合难题，实现客流监测时延最低2分钟，当日线网客流预测平均准确率99.35%。③研发了一套以信号系统为核心的场段综合自动化管控系统装备。针对场段运营协调时效性要求高的难题，采用基于约束编程范式的车辆调度计划自动生成等关键技术，设计研发了SIL2级的场段自动化装备，消除了人工作业风险，单车作业时间由30分钟缩短至2分钟。④建立了系统设备全生命周期流程跟踪与风险管控平台。研制了城市轨道交通运营组织与风险管控的成套平台并完成工程应用，将线路资产移交周期从1年缩短至3个月左右，移交准确率从80%提升至约95%，车辆系统自动报警比人工监测平均提前 5.42分钟。

项目已获得发明专利14项，实用新型专利1项，软著1项，发表论文16篇，专著1部，地方标准5项，企业标准9项，行业白皮书1部。在经济效益方面，通过应用风险管控技术，每年可节约6.4亿元。研究成果被交通运输部采纳，并纳入国家级行业规范，为我国城市轨道交通快速成网运营管理建设提供重要的理论指导与实践经验。从2019年至今项目成果推广至宁波、南通、西安、乌鲁木齐等4个城市的8个线路。

本项目经专家组鉴定，该项目成果系统性强、创新性突出，对提升我国城市轨道交通网络化运营组织与风险管控具有重要的意义，总体达到国际先进水平，其中正线与段场一体化协同技术、运营组织与风险管控体系达到国际领先水平，具有广泛的推广价值。 

（供稿人：成都轨道交通集团有限公司）

10、【全断面卵砾石地层盾构长距离高效掘进技术研究及工程应用】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

为系统解决全断面卵砾石地层盾构工程难题，实现卵砾石地层盾构长距离高效掘进，提升城市轨道交通建设水平，由北京城建集团有限公司牵头，组成产、学、研、用相结合的研究团体，紧密围绕典型地层盾构施工的技术难题，依托北京轨道交通新机场线土建06标磁各庄站～1号区间风井区间盾构隧道工程，对全断面卵砾石地层盾构长距离掘进的刀盘刀具设计与配置技术、高效掘进技术、位移控制技术等内容开展了系统研究。项目成功总结了一套掘进换刀少、掘进效率高、环境扰动小的全断面卵砾石地层盾构长距离高效掘进技术，并进行了推广应用。成果首次应用于北京轨道交通新机场线06标盾构区间工程，国内外首次实现全断面卵砾石地层土压平衡盾构单次不换刀连续掘进1.7km，掘进参数优异，地层位移与周边环境变形控制良好，实现了高效掘进和环境友好。

项目主要技术创新点包括3个方面：①首次提出了卵砾石地层“楔犁-松动-剥落”开挖机理和“楔犁-输排”保压掘进理论，研发了超高、大体积、合金耐磨、高强耐冲击的楔犁刀具，形成了刀具的三维大梯次空间布置技术。② 揭示了卵砾石地层刀具磨耗与冲击破坏机理，建立了刀具的梯次空间配置理论和“防冲降磨”控制方法，实现了“高贯入度、低转速”的长距离盾构高效掘进模式。③揭示了卵砾石地层盾构开挖引起地层位移的时空演化规律，实现了地层位移精细化控制。

    该项成果授权发明专利1项，实用新型6项，发表论文10篇。总体技术达到国际先进水平，其中刀具的梯次空间配置理论和“高贯入度、低转速”掘进模式达到国际领先水平。

本项成果解决了卵砾石地层盾构长距离高效掘进的难题，在北京城市轨道交通新机场线土建06标磁各庄站～1号区间风井区间工程中得到成功应用，节约成本约1580万元，并推广应用至成都、南昌等盾构工程中，促进了城市轨道交通工程盾构施工技术的进步，经济社会效益显著。

（供稿人:北京城建集团有限责任公司）

11、【城市轨道交通安检模式创新及关键技术应用研究】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

项目针对轨道交通安全检查中存在的“量力矛盾突出、乘客体验差、安检投入巨大”等焦点问题，围绕如何解决“效率”与“安全”两难兼顾和轨道交通运营企业“降本增效”安检关键技术问题，通过安检新模式创新、关键技术攻关、装备系统研制和工程化示范应用，提升轨道交通安检能力，实现轨道交通运营企业的“安全保障”与“降本增效”，促进轨道交通产业可持续发展。

项目技术主要来源于国家重大专项《超大城市轨道交通系统高效运输与安全服务关键技术》、北京市交通委《大客流快速安检系统技术研究》、北京地铁《公共安全格局及安检模式的研究》和《北京地铁智慧安检系统研究与示范》等课题研究成果。

项目主要创新点包括首次构建了“智能化精准检物+智能化快速检人+信息化管理”三位一体的轨道交通智慧安检新模式、形成了包括“大客流低配合乘客人脸识别技术、表情识别技术、多极共轭电磁收发阵列技术、基于多摄像机和TOF多维空间识别技术”的基于AI的快速检人新技术和包括“禁带品智能识别技术、远程集中判图技术、非线性离子迁移谱炸检技术、基于多频矢量微波反射的液检技术”的基于“AI+精准检测”的智能精准检物新技术、研制了包括“智能安检门、智能安检闸机、上下双通道智能安检机、禁带品识别机、便携式爆炸物/危险液体检测仪、乘客信用管理平台、集中判图系统、智慧安检管理系统”的首套自主安全可靠的智慧安检设备和系统。解决了乘客通行效率和安检质量难以兼顾的问题，促进了行业科技进步作用，大幅提升了乘客进站效率，改善了乘客进站体验、降低了轨道交通运营企业安检成本。在北京地铁、西安地铁等地实施应用中，功能性能可靠，达到了“可疑物正确检出率≥95%，误检率≤5%，乘客进站效率提升50%以上，安检员综合优化率≥40%，安检管理效率提升20%”的显著技术效果，技术水平总体达到国内领先，禁带品智能识别达到国际先进水平。

项目产业化前景广阔，经济和社会效益显著。2018-2020年共实现合同额3.19亿元，产生收入2.83亿元。安检员（手检员和值机员）综合优化率达到40%，以北京地铁为例测算，年直接节省安检成本3亿元（减除系统折旧和维保费用）。  

    项目关系到重大民生和国民经济安全稳定发展，有利于保障轨道交通安全运行和人民群众生命财产安全，有利于促进轨道交通、公共安全和人工智能产业发展。

 （供稿人：北京市地铁运营有限公司）

12、【城市轨道交通上盖开发关键技术创新与应用】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

上海先期实施的轨道交通上盖开发项目：10号线吴中路停车场、17号线徐泾车辆段上盖开发位于虹桥国际商务区内，两个车辆基地复合利用土地面积约46.3公顷，开发总建筑面积约123万平方米，总投资约200亿，为轨道交通节约建设资金17亿，为政府贡献土地出让金32亿，直接带动就业人口超过5万人，每年为上海地铁创造超过4亿现金流。项目坚定不移贯彻新发展理念，提升科技创新和产城融合能力。

关键科技创新内容包括4个方面：①项目创新实践了轨道交通上盖开发的一个全新技术体系。编制了《城市轨道交通上盖建筑设计标准》、《城市轨道交通场站及周边土地综合开发设计规范》、《城市轨道交通上盖结构设计标准》等地方及全国行业标准，内容涵盖相关的规划、建筑、结构、机电、防灾、环境保护等章节，集成创新了具有自主知识产权的技术标准体系。②首次建立轨道交通车辆基地上盖开发消防技术体系。解决了工业建筑与民用建筑竖向叠加后在建筑防火、疏散体系、灭火救援、建筑设施消防等方面的问题。研究确定上盖开发后建筑火灾危险性、轨行区水消防与防排烟标准、盖下安全疏散口设置标准、大库排烟标准等重要消防设计标准。③首次建立板地与上盖开发高层建筑共建的结构体系，创新应用隔震/振双控支座软转换和混凝土框架转钢框架支撑两种结构体系。通过理论计算、模型试验，确定“头重脚轻”条件下结构体系的选型，提出适用的剪切刚度比（0.5）、上盖框架结构体系的最大高度（60m）等控制指标，攻克 “车辆基地上盖开发后结构抗侧体系改变，结构抗侧刚度存在突变”难题。④减振降噪技术提升上盖建筑品质。首次提出轨道交通车辆基地上盖振动噪声控制技术体系。基于振动噪声的综合实测，结合仿真计算对车辆基地内试车线和出入场线行车作业时产生的振动与噪声源强进行回归分析，完整建立了“车辆-轨道-车库建筑-上盖建筑”一体化的振动与噪声控制技术体系。

本项目获专利13项（发明专利4项），完成论文30余篇。项目成果完善了轨道交通上盖开发技术理论体系，完成国内首个《城市轨道交通上盖建筑设计标准》DG/TJ08-2263-2018的编制。项目成果在上海10、14、15、17、18号线的实施可创造约100公顷城市新用地，总开发建筑面积约165万平方米。新一轮轨道交通建设中，预计还可造板地约200公顷。

（供稿人：上海申通地铁集团有限公司）

13、【多功能车辆总线芯片自主化研究】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

本项目目标是研制用于列车通信和控制装备的自主化多功能车辆总线芯片（MVB芯片）。作为列控装备的核心器件，该类芯片已在3000多列高铁列车装备运营。长期以来，该芯片长期受国外企业垄断，严重影响了我国列控装备的供应链安全，也制约了我国列控核心装备的技术水平的提升。为打破国外技术垄断，中国通号开展MVB芯片自主化研究和设计，并将其成功应用于列车车载设备中，为相关产品的供应链安全提供有力保障。

该项目技术创新点包括3个方面：①国内首颗自主研发的多功能车辆总线芯片。国内首次完成了IEC61375技术标准的芯片化实现，获得了独立第三方认证公司的协议一致性认证证书，打破了国外企业在MVB领域的技术垄断。经测试和系统应用验证，该芯片性能完全覆盖现有国外同类芯片的技术指标，并满足列车通信网络相关总线的所有应用场景的要求。

②国内唯一完全兼容国外既有芯片，并在功耗、可靠性、兼容性方面实现超越。深入到芯片底层逻辑和物理实现层面的研究，定制开发兼容性的封装解决方案，从设计、工艺和封装层面实现了对国外既有芯片的兼容。该芯片是国内目前唯一一颗能够从软件到物理实现完全兼容国外既有产品的解决方案，实现了国产化替代的成本最小化，并且在部分技术指标上超出国外同等类型产品，保障了我国列控装备核心器件供应链安全。③国内首个芯片级列车通信网络验证应用平台。深度结合列控装备多种应用平台和场景，建立了国内首个深入到芯片层级的列车通信网络测试验证平台。该平台可模拟多种现场应用场景，能满足同类型产品的芯片级、板卡级和系统级列车通信网络功能、性能和互联互通测试。

本项目已受理发明专利6项，发表学术论文3篇，获得IEC61375协议一致性认证证书1份。2020年成功入选国资委《中央企业科技创新成果推荐目录》，2021年获得中国铁路通信信号股份有限公司的科技创新成果奖一等奖。在中国城市轨道交通协会主办的“首届中国城市轨道交通装备自主创新成果展示会”上，作为14个主要展示项目之一参会，获得论坛评委会自主化评审91分的高分成绩。该芯片的成功研发及自主化应用，打破了国外垄断，帮助中国高铁列控装备摆脱对国外核心基础器件的依赖，填补了国内轨道交通领域的空白，解决了该芯片“卡脖子”的问题，是轨道交通自主化核心科技蓬勃发展的有力证明。

（供稿人：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司）

14、【城市轨道交通智能运输关键技术及决策支持平台】

项目获 2021 年度城市轨道交通科技进步一特等奖

广州地铁与北京交通大学组成项目组，依托“十二五”国家支撑计划和国家工程实验室等课题，针对超大规模超大体量客流的轨道交通运营新常态，开展城市轨道交通线网客流预测、列车运行图协调编制与动态调整和客流精准诱导的研究攻关，解决了城市轨道交通的跨区域多粒度需求精准分析、面向需求的多主体运力资源精准协同投放和基于动态供需匹配的精准诱导难题，形成了具有自主知识产权的城市轨道交通智能运输关键技术和决策支持平台。

主要创新成果包括3个方面：①提出了多场景多粒度线网客流动态预测技术。从微观角度揭示了乘客出行规律和行为机理，从宏观角度探索了超大体量客流演化规律，解决了轨道交通客流精准监测和分析问题，已应用在广州地铁和北京地铁复杂多场景客流预测分析中，并首次应用在广州地铁十四号线、二十一号线、十八号线等，以及巴基斯坦拉合尔橙线、南昌地铁三号线和长沙地铁六号线客流分析中，提升了超大体量客流需求感知和预测水平，为精准运力投放提供客流基础。②提出了面向动态精准客流的城轨网络化列车运行计划智能协同编制技术。分析线路间运输能力与客流需求间供需时空匹配关系，形成网络化列车运行计划协同编制技术；提出网络化运行计划衔接匹配方法，增强客流变化情况下列车运行计划编制响应能力；从运行计划一致性、客流匹配性、列车运行等多个方面搭建运行图模拟验算系统，确保列车运行计划有效性和可实施性。首次解决了全国最大客运强度的轨道交通网络化行车组织问题。③提出了面向多运营场景、个性化精准诱导信息生成和发布技术。建立诱导信息下乘客出行偏好选择模型，提出面向多运营场景、差异化诱导信息生成与优化方法，解决了多场景下乘客服务信息不及时、信息不准确的问题，缓解了线网客流分布不均衡问题。

项目成果包括主编行业标准1项，参编国标、地标各1项，获授权发明专利6项，软著7项，发表论文37篇，出版专著2部，研发的平台系统有效支持全线网1000多万客流的时空精准分析，提升了末班车时段衔接人数10.4%，每天为线网乘客节省330-550万人•分钟，成果首次实现了覆盖大湾区内全制式市内、市域和城际轨道交通一体化协同运营组织，为乘客提供安全、有序、高效、便捷服务，完成了广东省多项重大活动的运输保障任务，取得了重大经济效益和社会效益，形成了可持续发展的轨道交通运营相关的产学研用团队，推动了“粤港澳大湾区”和“一带一路”国家战略，提升大湾区的国际影响力。

 （供稿人：广州地铁集团有限公司）