2022年度城市轨道交通科技进步奖获奖项目展示

2022年度城市轨道交通科技进步奖共评选出36个获奖项目，其中特等奖2项、一等奖16项、二等奖18项。

二等奖获奖项目介绍

19、【山地城市轨道交通As型车研发与应用】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

    重庆轨道交通因频繁跨江、穿山导致线路工程建设难度大、周期长、投资高。基于山地城市地形特点及轨道交通快速发展的需求，为降低工程建设成本，研发了一种适合重庆山地城市的新型轨道交通地铁车辆。

    本次研制的山地城市轨道交通As型车旨在适用于小曲线、大坡道的环境，把列车的最大爬坡能力由35‰提高到50‰，估算车站埋深提升最大可达15m，最小圆曲线半径由350m降低到250m，大幅缩小困难地段的拆迁范围。地铁As型车的采用可有效减少工程建设投资，降低运营成本，并极大节约了进出站、换乘时间，全面提升乘坐体验。主要创新内容如下：(1) 研制了适用于山地城市复杂运用环境的As型车，爬坡能力达 50‰，可通过250m正线小曲线，成效显著。(2) 采用5:1动拖比架控牵引、制动系统，实现50‰坡道牵引、制动、救援等工况的性能要求。(3) 通过优化车长 、定距、车间距、轴距等顶层参数,实现了列车正线 250m半径曲线正常运行,增强了车辆针对复杂线路特征的适应能力,有利于控制新线建设成本。(4) 国内首创双弓受电技术，全面优化弓网关系，提升弓网寿命。(5) 构建了完备的山地城市 As 型车技术标准体系，填补了国内空白。(6) 为首次在国内实现车辆跨线网络化运营功能奠定了基础。

    本项目团队申报并得到授权的国家发明专利10项，实用新型专利28项，授权外观设计专利4项，同时该车型的车辆产品获批2017年度重庆市重大新产品。As型车通过车辆爬坡能力的提高，使车站的最大埋深减少，同时线路曲线半径减小，将困难地段的拆迁范围大幅度缩小，工程建设费用和设备投资大幅降低。As型车经过了重庆二轮建设规划4、5、9、10、环线以及江跳线（双流制车辆）的应用，运营可靠性、安全性良好，线路适应性好；通过双弓受电、车辆轻量化设计和设备统型等创新使轮轨磨耗、接触网磨耗均优于重庆B型车，运营成本较传统B型车有明显降低。在后续重庆市轨道交通建设规划的7、17、24号线等5条线路继续采用山地城市轨道交通As型车辆。

山地城市As型车的车辆创新设计与应用，对于山地特殊地形的城市，有大运量需求的轨道交通线路提供了新的选择，并起到了良好的示范作用。山地城市As型车已纳入国家城市轨道交通分类地铁车辆车型分类中，与地铁A型车、B型车并列成为城市轨道交通的一种成熟车型。

（供稿人：重庆市轨道交通（集团）有限公司）

20、【基于数据公信的轨道交通地下车站超高效低碳智能环控系统】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》（2019年）强调交通建设“绿色发展节约集约、低碳环保”；中国城市轨道交通协会印发《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》（2020年）明确提出要大力应用现代科技手段构建综合、绿色、安全、智能的立体化的现代城市交通系统。城市轨道交通制冷机房及空调系统能效提升是实现绿色轨交建设的重要课题。近年轨道交通高效制冷系统快速发展，交付模式从独立的设备指标交付逐步转换成了更高要求的系统全年运行能效指标交付。

基于以上背景，本科研项目2018年开始前期技术研究，2020年课题正式立项，项目完成单位为南京福加自动化科技有限公司、宁波市轨道交通集团有限公司、南京天加环境科技有限公司，从以下几个方面开展创新性研究：（1）基于客流数据、气象参数、历史负荷的能耗预测模型，创建以AI机器学习为核心的运行能耗模拟方法，解决了多系统、多设备、多变量运行匹配的难题。（2）建立基于神经网络与系统物理模型融合的全局寻优算法，实现全年不同工况下低能耗运行。（3）首次应用区块链数据加密传输管理技术，实现了环控系统运行数据透明、加密传输和数据共管等功能，提升了数据公信力。（4）研发智慧能源管理云平台，实现可视可控的健康诊断、能耗分析、工单运维等功能，保证项目的全生命期整体费用最低。

    技术成果通过了专家组科技成果鉴定，鉴定结论为“国际领先，行业首创”，目前已授权知识产权12项，其中发明专利3项，实用新型专利3项，软著6项，另外发表核心期刊论文6篇，在编团体标准6项，已发布企业标准1项。兴庄路站科研项目制冷机房系统全年运行能效比达6.93，空调系统全年能效比达4.32，能效水平比行业平均水平提升逾50%，提前十年达到《绿色高效制冷行动方案》中要求的“到2030年，大型公共建筑制冷能效提升30%，制冷总体能效水平提升25%以上”的指标要求。

目前该技术已经在广州地铁在建160多个车站推广应用，也已在深圳地铁、苏州、宁波、福州、徐州、佛山、郑州等国内其他诸多城市地铁推广应用。

（供稿人：南京福加自动化科技有限公司）

21、【富水超厚砂卵石层城市轨道交通建造技术及应用】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

城市轨道交通建设中的砂卵石地层往往具有渗透系数大、工程稳定性差等特点，特别在富水超厚砂卵石地层中的城市轨道交通建设，将面临工程降水对周边环境的影响评价方法和控制技术不完善、基坑围护结构设计方法与支护控制技术不成熟、盾构始发及接收端头和联络通道加固方式不经济、不可靠等问题。本课题依托洛阳轨道交通1、2号线工程对以上技术难题展开科研攻关。

    项目主要技术创新点如下：（1）富水超厚卵石层降水施工对周边环境影响评价及控制技术。以抽水试验数据为基础，基于Newman模型提出了卵石潜水含水层渗透系数计算方法；建立了同时考虑降水过程中地下水位动态变化、颗粒运移水力条件和水力梯度分布等因素影响的砂卵石地层渗透稳定性分析方法，实现了深基坑渗透稳定性的精确预测和动态评价，揭示了降水施工中发生管涌破坏的机理和风险等级；建立了基于滤土降压原理的砂卵石地层降水井滤料设计方法，形成组合式降水影响控制技术。（2）富水超厚砂卵石地层基坑围护结构设计方法与支护控制技术。建立适用于富水超厚砂卵石地层的土压力量化计算公式，构建基于综合刚度指标的富水超厚砂卵石地层基坑围护结构整体式设计方法，提出基坑标准化围护结构型式与参数，明确富水超厚砂卵石地层基坑支护控制时机。（3）富水超厚砂卵石地层地下工程施工新技术。形成以增设闭合处理区为手段的盾构施工工作井端头加固处理技术，建立富水超厚砂卵石地层联络通道带水注浆加固施工方法，提出联络通道人工冻结施工风险防控优化措施。

    依托该科研项目研究获得专利22项，成果形成学术论文12篇、省级工法2项。成果成功应用于洛阳市轨道交通1号线和2号线，并推广至成都地铁等城市轨道交通的建设，取得良好的经济效益，累计产值14.6亿元，新增利润0.73亿元。成果经鉴定委员会鉴定为：成果实用性强，具有自主知识产权，达到国际先进水平。

（供稿人：洛阳市轨道交通集团有限责任公司）

22、【城市轨道交通车辆车轮踏面在线修形关键技术与工程应用】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

随着我国城市化发展，对地铁车辆的运行速度、载运量等提出更高要求，盘型制动车辆得到广泛应用，随之而来的车轮多边形问题愈加凸显，进而诱发轮轨异常振动，造成构架开裂、钢簧断裂、零件脱落等危害，严重影响运行安全和品质。此前，地铁普遍采用频繁镟修车轮的补救措施，但该措施无法从根源上及时消除其带来的危害，且大幅缩短车轮寿命、增加运维成本。面对车轮多边形成因复杂、既有措施不力的难题，亟待提出一种实时高效的车轮多边形解决手段。

本项目创新提出“在线修形技术”理念，形成“设计理论、成套技术、验证评价”体系，从工程角度解决车轮多边形难题。取得如下创新成果：（1）基于现车大数据研究，形成变因修正因子，揭示车型、速度等变因耦合下车轮多边形演变规律及预测模型；首次提出基于硬质颗粒延性域磨削的“动态产消平衡”在线修形方法。该技术有效抑制多边形的产生，解决多边形消除效果和车轮寿命难以兼顾的问题，填补多边形在线修形技术空白，较镟修方式，在线修形车轮运维周期延长超1倍、典型线路轮轨异常振动降低超50%。（2）创新性提出多孔隙低密度微孔成型技术，形成适应多变工况的研磨材料配方与制备技术体系；发明具备可控研磨、柔性偏摆等功能的高可靠、小型轻量化踏面修形装置，形成满足地铁车辆配置需求的产品谱系；提出适应多变工况最优修形需求的控制策略，构建面向整车平台的踏面修形装置系统集成方案。该成套系统技术可满足80~140km/h地铁车辆的配置需求，较镟修方式，在线修形多边形故障率降低99%。（3）提出时变工况下的“多边形振动激励”修形效果去现车化试验方案，首创研制1:1轮轨耦合激振修形试验台，形成全速域、全工况模拟的地面一站式集成化试验与验证能力；提出基于振动参数在线监测及面向全寿命周期跟踪监测的多边形状态评估方法，制定在线修形系统运用效能验证的标准规范，构建完善的在线修形系统多维评价体系。产品验证周期较现车验证方案缩短60%。

项目授权专利9件、申请国际专利2件，制定标准4项，发表论文5篇。项目成果经江苏省鉴定，达到国际领先水平。截至目前，在线修形成套系统在城轨新造盘型制动车辆配置率达70%，且既有运用市场占有率达100%，创造产值超2亿元，节约运维成本近4亿元。项目成果为城轨车辆安全服役提供了保障，同时促进我国城轨车辆装备技术的提升。

（供稿人：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司）

23、【饱和软土敏感环境暗挖地铁车站建造技术及装备研发】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

近年来，我国特大城市地铁新建项目在密集的城市建筑与复杂的地下线（管）网的夹缝中延伸。当地铁车站设置于城市核心区域时，传统明挖法施工与社会环境、居民生活的矛盾日益凸出，影响工程实施进度，有时还会带来严重的社会负面影响，危及工程与环境安全,成为行业共性难题。

为破解上述问题，暗挖工艺逐渐成为复杂环境下修建地下车站的首选，但现有的暗挖方法在软弱地层适应性差，难以满足大客流车站断面设置需求、软土地层环境保护以及运营期结构耐久性等关键问题。为此，上海地铁联合相关设计、施工单位及科研院校开展技术攻关，历时近十年，建立了软弱地层地铁车站暗挖建造全新技术体系，形成以下创新成果：（1）创建了城市复杂环境下多顶管组合穿越型暗挖地铁车站建造技术。提出了多顶管品字形暗挖地铁车站设计方法，研发了地铁车站暗挖专用掘进机及近间距深覆土掘进技术，研发了超大断面拼装式钢-砼复合管节建造装备及施工技术，首创多顶管法实施车站主体结构新方法，示范项目被评选为国际隧协年度超越工程。专家委员会评价，该方法具有原创性、可推广性，有效解决了中心城区地铁车站建设对交通和环境的影响。（2）创建了饱和软土地层超长特大断面管幕法地铁车站建造技术。提出了饱和软土地层平顶直墙管幕-空间桁架支护体系，研制了具有土液转换功能的长距离、高精度、浅覆土土压平衡顶管装备系统，研发了大断面、长距离、小空间水平加固-高效挖土-快速支撑关键技术，成功实施了国内外首个软土地层管幕暗挖地铁车站结构。专家评价该技术自成体系，为特大断面暗挖法车站修建奠定技术基础。（3）研发了软土地铁车站束合管幕暗挖建造技术。自主研制了矩形钢管群横向施加预应力的新型束合管幕结构，配套研发了全断面切削行星刀盘矩形顶管机及微扰动施工控制技术，解决了束合管幕结构的“卡脖子”难题，建立了复杂敏感环境地下工程束合管幕工法的标准体系。

本项目授权专利9项，发表学术论文30余篇，形成上海市工法1项、企业工法2项，出版专著2部。项目总体技术达到国际先进水平，成功应用于上海地铁14号线静安寺、桂桥路和武定路站工程，推广应用于无锡、杭州等长三角城市的轨道交通车站建设。新增产值8.22亿，利税7707.05万元，经济及社会效益显著。

 （供稿人：上海申通地铁集团有限公司）

24、【智慧城轨的全要素感知认知与数字孪生关键技术研发及应用】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

智慧城市轨道交通的建设可以保障城轨全局安全、提高运输效率、改善经营效益和提升服务质量，通过构建一套数字孪生的城轨智慧管理系统，用开放式的架构和可拓展框架，形成开放、多方参与、各施其能的可循序渐进的智慧城轨协作共赢的开发生态，支持产业创新和孵化。

项目的主要创新成果如下：（1）首创城轨交通系统SCPS模型，提出复杂场景下超大规模城轨数据处理算法，搭建面向城轨的多源异构多模态全要素智能感知平台。针对城轨数据多源异构多模态的特点，提出开放式的城轨交通SCPS模型，实现城轨交通系统业务信息与社会信息的有效融合；创新了一系列城市轨道交通系统数据处理算法，实现强噪声、多冗余、不平衡带等条件下城轨全要素数据感知，城轨系统数据感知的耐噪能力提升10%；建立全要素数据城轨感知平台，实现大规模的全要素数据接入、集成与全域全生命周期数据管理。（2）突破城轨交通智能调度、智能运维及车站环控技术，实现高效的城轨智慧化运营。提出基于客流预测的城轨智能调度算法，保障不同客流密度场景下运营调度的合理性和时效性，有效提升城轨运行效率，客流预测准确度达到95%；提出面向城轨交通的智能运维M³技术体系，实现城轨交通运维业务的降本增效，年检修频次减少30%，检修维护成本降低25%，设备年平均故障率降低40%；提出基于混合模型的车站环控系统预测控制方法，解决城轨车站节能控制策略的全局寻优和实时动态控制难题，实现综合能效的大幅提升，能耗降低12.7%，夏季用电峰值负荷降低约35%。（3）构建了数字孪生的城轨智慧管理系统，搭建了城市轨道交通“大脑”。提出了多尺度多维度模型融合的城轨数字孪生模型构建方法，构建了“分析-仿真-决策”完整框架的城轨智能化数字管理引擎；基于数字孪生引擎搭建了城市轨道交通“大脑”，实现了在乘客服务、城轨运营和运维管理等业务方面管理的多元化、精细化和智能化。

项目围绕成果申请发明专利68项，其中获得授权37项，发表高水平论文（SCI/EI）60篇。专家委员会一致认为“成果技术及应用整体达到国际先进水平”。项目成果已应用到于广州、佛山、长沙及成都等城市的多条地铁线路中，保障了城市轨道交通的安全可靠、高效经济运行。近三年，项目累计新增销售额超40亿元，新增净利润超1.1亿元，经济社会效益显著。

（供稿人：广州新科佳都科技有限公司）

25、【复杂运营环境下城市轨道交通钢轨波磨控制的关键技术及应用】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

针对城市轨道交通目前亟待解决的影响安全运营与乘车舒适度的钢轨异常波磨问题，利用大数据与人工智能技术开展智慧化波磨管理及整治的成套技术研究。涵盖了钢轨波磨检测技术及关键装备研制、智能化管理系统软硬件一体化技术、数据及机理双驱动的人工智能算法、机理干预与快速修复相结合的整治技术。主要研究创新成果有：提出了基于结构光视觉的钢轨波磨全断面检测与定位方法并研制了相应的智能检测装备、开发了钢轨波磨数据智能管理系统及相应的数据与机理机器学习算法、研制了机理干预波磨治理的钢轨黏滑振动抑制设备、制定了波磨快速修复的钢轨打磨、铣磨管控体系。成果已应用于全国多个城市，为我国城市轨道交通提供一种“机理干预与修理结合的系统性的波磨智能管控解决方案。

项目技术经济指标：本项目获得专利15项，计算机软件著作权22项，发表论文37篇。（1）研发的波磨小车采样步长1mm，测量精度1um，可重复性测试误差小于3%、每公里里程误差不超过1%，达到国际先进水平。（2）依托轨道检查车的全断面（半断面）采集系统，完全取代人工数据与曲线台账的对应工作，分析效率提升30倍。（3）自主开发的智能数据分析及波磨分布分级算法，将曲线的波磨按照线路分级进行可视化表达，并能够结合历史数据，对异常波磨进行预测预警，从而制定合理的打、铣磨策略，延长钢轨使用寿命，节约维护成本 20%。（4）首次定量提出了基于车内噪声值的钢轨异常磨耗的预测预警，实现波磨的状态管控，提升了乘车舒适度。（5）基于机理干预的基础理论，研发钢轨动力吸振器可有效地抑制引起钢轨波磨的轮轨粘滑振动，控制效果提高了15%。

促进行业科技进步作用：技术成果经过了现场测试、理论机理分析以及实验室、专业检测部门和实际工程的检验，智能钢轨波磨检测小车得到中国计量科学研究院测试检验；主要技术和装备在国内多个城市实际工程项目中得到了推广应用，验证了其完善性和技术再现性。

技术成果自2015年1月~2021年9月在我国逐步推广应用，得到了用户的广泛认可。本技术在北京、上海、广州、深圳等24个城市共计64条城市轨道交通线路上得到了快速推广应用，产生了4057.00万元的经济效益。

（供稿人：北京东方维平轨道交通科技有限公司）

26、【多源数据驱动的城轨桥隧结构病害智慧诊治与性能动态评估技术】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

轨道交通桥隧运营空间相对封闭、服役环境复杂，长期服役过程中出现结构性病害、突发事故等潜在运营风险极高，极易造成大量人员伤亡、区域交通瘫痪、经济损失惨重、社会影响恶劣的严重后果。究其原因，风险及挑战主要来源于三方面：（1）单体隧道渗水变形病害多发，人工检测效率低、难治理易复发。（2）隧间桥梁病害发展隐匿，预警指标不敏感、性能评估时效差。（3）桥隧管养信息多源异构，数据交互分析难、突发处置效率低。为此，该项目历经近10年“产、学、研、用”协同攻关，攻克了“隧道群病害诊治低效——桥梁性能预警失效——桥隧运营风险失控”的三大技术难题。

项目取得创新成果如下：（1）基于图像数据的隧道开列渗水变形病害智能检测诊治技术。提出了海量图像深度学习的隧道开裂渗水病害智能检测技术，研发了车载快速移动智能检测平台。提出了基于多功能复合材料的渗漏水病害处治方法，建立了基于光纤应变监测数据分析的隧道变形分析修复技术，有效解决了城轨隧道结构“病害多发、诊治低效”的难题，实现了对病害的“快速动态检测、因病施治”。（2）基于监测数据的城轨桥梁承载能力动态预警评估技术。提出了桥梁结构时-空多维监测数据降维解析方法，建立了基于荷载-响应相关建模的多类型构件性能异常预警技术，实现了支座、伸缩缝、主梁等易损构件实时在线预警，提出了基于车载平台移动加载的桥梁结构承载能力动态评估巡检技术，攻克了桥梁“性能劣化发展隐匿、预警滞后”的难题，实现了对其服役性能的“实时在线预警、动态追踪”。（3）基于多源异构数据融合分析的桥隧协同管控智慧运维技术。提出了运营状态下基于多源检监测数据融合分析的城轨桥隧线路运营风险综合评估方法，建立了多级风险预警阈值设置方法及预警机制。研发了桥隧结构群突发紧急状态下应急处置决策方法，搭建了融合海量多源监测数据的桥隧群运营决策管理平台，推动了桥梁隧道群运营风险从“被动应对”向“主动管控”的转变。

本项目申请专利27项，软件著作权9项，出版专著3部、发表论文60余篇，出版工程标准6项，先后获日内瓦国际发明展金奖、俄罗斯国家代表团评选的最佳发明奖。相关技术已直接在我国多个地区的城市轨道交通桥隧工程中得到应用，有效降低了桥隧群管养成本、确保了服役安全、避免了重特大事故发生。专家组对本项目技术成果给予了高度评价，一致认为核心技术成果达到国际领先水平，产生了显著的经济和社会效益。

（供稿人：大连理工大学）

27、【面向大客流的全自动线路运营组织及维护保障关键技术的应用与研究】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

本项目以全球首条日最高客流超百万的GoA4级全自动运行线路-上海地铁10号线为依托，首创性的针对大客流全自动运行系统线路提出以中央集控为核心的管理模式，对辅助中央集控的运维关键技术进行研究与应用，主要科技内容和创新成果如下：（1）基于大客流的全自动运行线路特征，首创了中央集控的运营管理模式。以控制中心行车、乘客、维修等调度专业为集中抓手，通过数字运维智能平台实现行车及维修的扁平化指挥、客运远程服务，并制定了全过程的管理标准，攻关了100秒间隔高密度运营，有效化解了10号线大客流的风险，并积累了小间隔运营管理经验。（2）首创了中央集控的运维全场景协同。提出中央集控、多职能协同、列控正线值乘等新模式，解决了运营与维护业务整体管理分散、场段作业与正线作业管理分离问题；研发了正线场段一体化控制，实现列车于全线全自动区域内自动休眠唤醒自检和多职能队员的智能派班。（3）建立全自动运行线路“健康状态监测”体系。通过对全自动运行历史故障分析梳理，建立有效的维护策略建议，并对全自动运行运营风险开展研究，首次提出以“人工介入系统安全闭环时的风险”为主脉络的风险辨识路线。（4）自主化研制了列车网络系统，实现与数字运维协调平台（列车在线监测平台）的无缝链接。同时具有可扩展性能力强、融合司机排故辅助与检修维护相结合等优势，将人机界面与应急排故、快速维修进行匹配。

以上技术已申请14项专利，皆已授权，发表论文15篇。成果率先应用于上海地铁10号线，运营8年乘客满意度居全网前列。项目负责单位向国内同行推广大客流全自动运行系统的成果，得到了同行认同，并已在南京、苏州、福州、太原、柳州、南宁、芜湖、徐州等全国各地全自动运行线路推广。

（供稿人：上海申通地铁集团有限公司）

28、【地铁车站基坑下穿高铁桥梁微变形控制关键技术研究】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

本项目主要科技内容分三部分：（1）地铁基坑开挖对穗莞深城际铁路桥梁影响研究（2）钢支撑轴力伺服系统在近接高铁基坑开挖中的应用及优化技术研究（3）地铁基坑穗莞深城际铁路桥墩保护控制技术合理性研究。研究取得了以下三大创新成果：（1）提出地铁基坑开挖对城际铁路桥梁影响分区和影响机理及规律，能够有效指导基坑设计、施工及桥梁保护控制，实现不同基坑开挖位置下桥梁状态的精准预测。（2）提出了“双控法”钢支撑伺服系统应用指导方法，能够科学指导伺服系统应用过程中涉及到的轴力设定值、方位布置、节点优化、预加轴力等关键环节。（3）提出地铁基坑下穿城际铁路桥墩保护控制措施，涵盖桥墩加固方式、围护结构形式、开挖施工工序三方面，提高了桥墩保护控制的安全性和经济性。

本项目完成发明专利2项，其中1项实审阶段；实用新型专利10项；完成5项省部级工法；论文8篇。研究成果在深圳地铁12号线和平站下穿穗莞深城际铁路成功应用，为国内首例地铁车站基坑下穿城际铁路桥墩，助力城际铁路的正常运营，保障了线路4.2亿/年的运营收入；保障了工程建设质量，节约了建设成本5000万元；助力拉动地区国内生产总值7.98亿元。科技成果总体上达到国际先进水平，其中“基于双控法的钢支撑轴力伺服系统的应用技术研究”达到国际领先水平。

（供稿人：广州地铁设计研究院股份有限公司）

29、【山地城市轨道交通长大连续坡道关键技术研究】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

在贵阳喀斯特地貌条件下，轨道交通建设之初面临着线路选线降坡的难题，1号线从观山湖区至老城区的线路落差高达220余米，海拔落差之大在世界各城市轨道交通建设领域实属罕见。为解决线路选线、系统配置、运营组织等方面的问题，保障建设及运营安全，根据1号线长大连续坡道段的工程特点研究总结出了适用于山地城市轨道交通长大连续坡道建设及运营的成套技术，形成了长大坡道轨道交通选线设计、轨道稳定性设置、再生制动回馈、接触网上下行并网供电等关键技术，保障了贵阳轨道交通1号线的顺利建成投运。

本项目主用科技创新如下：（1） 轨道交通长大连续坡道运营安全保障方面，通过线路选型及纵坡设计、安全停车线设置、车辆选型特别是制动系统配置，以及通信信号系统、防排烟消防给水系统、应急照明广播系统等分析研究，从而保障了设计、实施及运营的安全可靠。（2）轨道稳定性方面填补了国内研究领域的空白，为轨道交通长大连续坡道线路设计提供理论依据，使轨道结构能够提供足够的强度和稳定性，提高运营安全性，减少后期养护维修，具有显著的经济效益。（3）再生制动回馈方面，结合长大坡道区段设置再生制动能量吸收装置，既能大量节省运营电费，又不影响供电的高可靠性。该方案在国内城市轨道交通工程领域尚属首次应用，填补了国内空白。（4）牵引网上下行并网供电方面，长大坡道区间对于上坡线路，由于列车持续取流，且牵引网电流大、电能消耗大，导致牵引网的电压降大；对于下坡线路，由于列车在绝大部分时间内都不牵引取流，导致列车发热和闸瓦磨耗严重、污染沿线环境，牵引网载流能力和列车再生制动能量均未得到充分利用。为解决上述问题，项目采用在长大坡道供电分区内将上、下行直流牵引网并联供电技术改变传统的上、下行牵引网独立运行方式，成功解决了牵引网上、下行网压质量及再生制动能量利用的难题，为国内、外首创，实现了工程节能运行，保证运营安全可靠性。成果应用于贵阳轨道交通1号线，实现100%安全供电，节省的初期运营电费约为190万元/年。

研究成果经轨道交通1号线的运营测试及雨雪凝冻天气的运营检验，不仅有效保障了长大连续坡道的运营安全，而且在节能减排、绿色环保方面也取得了较好的效果。

（供稿人：贵阳市公共交通投资运营集团有限公司）

30、【跨座式单轨交通新型梁桥体系关键技术研究与应用】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

跨座式单轨交通（简称“单轨”）具有经济高效、绿色低碳等优点，弥补了地铁投资高、噪音大的不足，成为众多城市青睐目标，更是中低运量轨道交通主选对象。重庆和芜湖单轨通车里程近150km，运营历程20年，赢得了行业高度评价和认可，示范效应显著。本项目在此基础上继续升级优化，结合发展需求开展研究和应用，获得了三个创新点和六项关键技术。

本项目主要创新点如下：（1）首次揭示了PC梁多形态演变机理，建立了单轨梁桥形体演变及控制理论体系，提出了单轨梁桥精度控制方法，研发了三维仿真设计和误差动态评估系统，实现了单轨梁桥全过程智能化建造。并攻克了如下三个关键技术：1）首次揭示了PC梁多形态演变机理，基于瞬时结构变形和结构性能平衡原理，建立了PC梁形体控制理论，奠定了PC梁形态控制理论基础。2）首次推导出PC梁形态转换空间模型，精确推导出单轨梁桥设计与施工线形的数学关系，消除了理论误差。3）首次研发了单轨梁桥三维仿真与误差动态评估系统，实现了全过程智能设计、误差动态分析与评估，解决了单轨高效建设、精确成桥的智能化建造工程应用难题。（2）揭示了单轨梁桥体系传力机制，提出了无应力连接刚构梁桥、双肢薄壁桥墩、悬浮式疏散平台等新型单轨梁桥结构，发明了无应力连接型钢支座、纵向滑移抗拉支座和小尺度大行程接缝装置等连接构件，解决了过去单轨刚构梁桥工序复杂的问题，实现了单轨梁桥全装配式建造。并攻克了如下三个关键技术：1）揭示了单轨梁桥体系转化机制，实现了单轨梁桥无应力连接，解决了单轨刚构梁桥平顺度控制难的问题。2）研发了悬浮式疏散平台，实现了疏散平台轻量化、低成本、长寿命、少维修的目标。3）总结了单轨桥梁全装配式建造技术，优化了单轨梁桥预制、安装工艺，解决了重庆地形起伏，构件外形不规整，桥墩装配式建造率低的难题。（3）开展了工程规模化应用，建立了从设计、施工到运维的全过程技术标准，推动了单轨产业升级。

项目成果推广应用到重庆、青岛、株洲、韩国大邱等多个工程中，累计产值57.6亿元，节约投资1.5亿元。获得授权发明专利6项、实用新型专利20项；主编5部国家规范、1部行业标准、4部地方标准，出版专著1部。本项目成果整体应用两年以上，实现了单轨梁桥智能建造、资源节约、绿色运维的目标，社会经济效益显著，为单轨推广应用奠定了理论和实践基础。

（供稿人：重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司）

31、【直流架空接触网专用轨回流牵引供电系统研发及应用】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

“直流架空接触网专用轨回流牵引供电系统研发及应用”为城市轨道交通钢轮钢轨运行车辆类型线路的重大供电系统技术发展与突破技术开发项目。主要科技创新内容如下：(1)该技术方案为国内外首创城市轨道交通供电系统的一种全新供电制式。项目团队搭建了牵引供电系统模型、开发了仿真模拟计算软件、研发了配套继电保护配置和电气设备。(2)可从源头解决城市轨道交通杂散电流泄漏及腐蚀难题。因回流轨绝缘安装，可从源头杜绝杂散电流的泄漏，能够完全解决轨道交通内部钢筋结构及周围市政金属管线的腐蚀及危害的难题。经测试，采用该技术方案的宁波市轨道交通4号线工程开通运行后，沿线金属钢筋电位变化范围最大不足0.04V，土壤电位梯度最大值为0.35mV/m，远远优于规范标准。(3)取消杂散电流排流网设置及杂散电流监测系统。采用本技术方案后，变电所内无需设置杂散电流排流网及杂散电流监测系统。(4)钢轨、站台门直接接地，乘客人身安全更有保障。本技术方案下钢轨、站台门直接接地，实现了车辆壳体、钢轨、站台门等电位连接。等电位连接可保证乘客乘车时不因存在电位差而发生电击事故，因此，对乘客人身安全更有保障。

该技术方案已申报授权发明专利5项，实用新型专利8项，获得软著1项，编制发布企业标准3本，公开发表论文4篇。已完成行业标准报批稿1项，完成行业标准立项审批2项，并申请国家标准立项1项。

技术经济指标：(1)采用该技术方案后可减少牵引变电所布点，减少相关土建面积及配套机电设备，降低后期运营维护工作量。按设备30年寿命计算，减少1座牵引变电所可节省建设及运维投资近1100万元/所。(2)可取消钢轨道床内排流网、杂散电流测防端子的设置，并可降低施工难度、提高轨道施工效率。建设期可节省投资约45万元/km。3、取消杂散电流监测系统，可在建设期节省投资55万元/km。按30年设备使用周期计算，可降低此部分运营维护工作量，初步估算可节省投资15万元/所。

该技术方案已在宁波4号线实施并已开通运营近2年，运营性能平稳，未发生安全运营事故。此外郑州、绍兴、北京、深圳等地区部分线路也采用，并进入动车调试或施工阶段，是未来城市轨道交通供电系统的发展应用方向。

（供稿人：中铁电气化勘测设计研究院有限公司）

32、【基于整车级噪声控制的测试技术开发】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

本项目源于科技部批复的“长春轨道客车股份有限公司研发能力提升暨国家轨道客车系统集成工程技术研究中心建设项目”，攻克了整车级噪声控制及测试技术。自主开发了轨道交通车辆复杂工况线路声振响应再现技术，实现了运行噪声在声学实验室内的精确重构。定制开发了轨道交通车辆整车级噪声试验测试技术，建立了材料-结构-系统-整车级的噪声试验研究平台，为整车级噪声控制技术的理论研究和性能验证提供了理想的声学试验条件。定制开发了混响-混响、混响-全消轨道交通车辆关键系统隔声测试技术，针对各个位置车体部件建立适用的隔声测试环境，开展轻量化目标下车体低噪声设计技术研究。本项目自主研发的噪声控制与测试技术覆盖了全轨道交通行业噪声与振动测试的常用标准。

该项技术相关成果已应用于时速350公里复兴号动车组、时速350公里复兴号智能配置动车组项目、时速400公里及以上高速客运装备关键技术项目、时速350公里卧铺动车组项目、美国洛杉矶HR4000重轨车辆项目、墨尔本地铁项目、以色列特拉维夫红线轻轨项目、哥伦比亚波哥大地铁1号线项目、哥伦比亚波哥大轻轨项目、时速600公里常导高速磁浮项目、时速160公里全自动运行市域A型车项目和系列化中国标准地铁列车试验及研制项目等多项公司重点项目的声学设计和试验验证工作中，为项目顺利执行提供坚实保障，累计创造经济效益约55591万元，为公司产品竞争力提升起到了巨大作用。本项目自立项至今已获得发明专利14项，实用新型专利3项，软件著作权3项，发表论文12篇，制定相关标准和技术规范4项。

（供稿人：中车长春轨道客车股份有限公司）

33、【软弱富水地层麻花型叠交盾构隧道群修建关键技术研究】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

随着城市轨道交通线网加密，服务要求逐步提升，不同线路间换乘车站越来越多，常规通道换乘、节点换乘形式下换乘距离长、车站占地面积大等问题越来越突出。将不同线路并行、多孔隧道麻花型叠交布置，可实现车站高便捷性任意方向、零距离同台换乘，且占地面积减半。此前无类似工程案例、技术和经验可借鉴，具体表现在：（1）国、内外缺乏针对多孔叠交盾构施工地层扰动下岩土参数空间变异性的相关理论研究，地表沉降数值模拟准确预测难度大。（2）传统换乘车站及其前后区间隧道地下空间利用率低、征地拆迁量大、换乘便捷性低。（3）多孔长距离近接的麻花型叠交盾构隧道群空间形式复杂，所处地层软弱、水量丰富，沿线周边建构筑物密集，隧道群相互之间及其对周边建构筑物影响较大，设计及施工控制技术面临巨大挑战。

团队历经10余年产学研用协同攻关和全方位工程示范，在”隧道与地下工程“领域取得了如下创新成果：（1）首创了基于多元空间随机场理论的随机力学-贝叶斯方法，解决了盾构隧道群多孔开挖下岩土参数空间变异性和力学模型不确定性变化问题；动态计算了麻花型叠交盾构隧道地表沉降的可靠指标；填补了多孔近接盾构隧道群施工可靠性控制方法的空白。（2）创新提出了限域地下空间内多线车站任意方向换乘，首创长距离近接扭转叠交麻花型盾构隧道群的空间转换形式；揭示了隧道群组合施工相互作用机理和时空变形规律;细化了近接盾构隧道的风险等级划分，研发了盾构隧道群管片设计方法。（3）发明了盾构密闭始发接收方法，防突涌装置；研制了成套伴随式可移动智能支撑及可移动平台；开发了隧道有限空间内防喷涌长管注浆加固技术；形成了软弱富水地层麻花型叠交盾构隧道群成套施工关键技术，填补了国内多孔近接盾构隧道群施工方面的空白。

项目获授权发明专利3项、实用新型专利3项、软著2项、省部级工法2项，发表论文7篇，编制专著1篇、规范1项，获2014年和2019年 “ 海河杯”天津市优秀勘察设计一等奖和二等奖、2019年行业优秀勘察设计三等奖、2019年国际隧协技术创新提名奖，成果在杭州地铁1/3号线、天津地铁5/6号线、南宁地铁1/2号线等多地区麻花型叠交盾构隧道群得以成功应用，节支5.873亿元。经以中国工程院陈湘生院士为组长的成果评价委员会评价为：成果具有显著的社会、经济和环境效益，具有重大的应用推广价值，达到国际先进水平。

（供稿人：中铁隧道局集团有限公司）

34、【基于A型车的城市轨道交通市域快线（140~160km/h）关键技术综合研究与应用】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

本课题通过重点专业关键技术创新研究和攻关，采用理论分析和生产实践密切结合的研究方法，对采用地铁车辆速度140~160km/h的轨道交通快线项目各项关键技术进行了深入研究，具有如下特点：（1）首次系统研究了城市轨道交通快慢车模式的设计理论及方法，构建了完整的城市轨道交通快慢车行车组织理论体系，填补了国内在该领域的研究空白。（2）首次建立了140-160km/h市域快线限界体系，并提出该速度等级的限界计算公式，填补了现行国家标准中的空白。（3）解析了城市轨道交通市域快线扣件致灾机理，提出了扣件系统安全评价方法，发明了DZⅢ-3型扣件系统；开展了城市轨道交通市域快线减振轨道列车荷载作用下轨道变形规律及控制标准与技术研究，发明了减振扣件、减振器道岔、钢弹簧浮置板轨道、被动式低频减振轨道核心减振结构，成功解决了快速与减振这一对显著矛盾体。（4）通过对LTE及LTE_U技术的研究，首次提出在不同的频谱资源下，高速运行下的城市轨道交通的车地无线通信系统的技术选择。首次将LTE_U技术应用于轨道交通，实现了列车高速运行下相关数据的稳定、可靠传输，应急抢修救援等提供了技术保障。（5）基于高速地铁隧道压力波计算模型，对140～160km/h市域快线列车运行引起的隧道压力波特性、隧道及车内压力变化特性等问题进行深入研究及实车验证。提出了合理的区间隧道及车站轨行区面积、车内压力舒适度标准、列车密封指数、区间设备设施承压要求、站台门安全运行措施等技术要求，为司乘人员的舒适性和设备设施安全性提供了技术保障。（6）研发了“管片装配式定位榫＋新型稀土改性密封垫”盾构管片接缝体系，有效提高了管片拼装精度及隧道整体密封性能，解决了非煤系瓦斯地层盾构隧道建设难题；提出了高瓦斯矿山法隧道层次递进精准预报方法，研发了防爆成套装置与技术，开发了瓦斯智能通风控制系统。

项目取得发明专利2项、实用新型10项、编制行业标准1项、完成专著1篇、发表论文11篇，填补我国采用城市轨道交通制式和理念规划建设市域快线的技术空白，经第三方评价，成果总体达到国际先进水平。研究成果已在多个项目中应用，节约工程费超20亿元，经济效益显著，为后续城市轨道交通市域快线树立典型的示范作用。

（供稿人：成都轨道交通集团有限公司）

35、【智慧车站旅客提升设备全寿命数字化健康监测关键技术研究与产业化】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

我国电扶梯等旅客提升设备保有量超800万台，是轨道交通最重要的设备之一，平均每天通运输乘客超过2亿人次，一旦发生事故，将造成重大损失和人数伤亡。而行业内尚缺乏有效的旅客提升设备故障预警机制，实现旅客提升设备智能故障预警是行业重大难题。

项目依托国家重点研发计划《城市地下基础设施运行综合监测关键技术研究与示范》及南京地铁9号线一期工程《基于物联网的自助扶梯故障预测与健康管理系统研究》，立足30多个城市、80余条轨道交通线路、100个事故案例数据进行整理分析，针对电扶梯等旅客提升设备故障误报率高和预测精准度低的主要问题，重点攻克了三大关键技术难题：（1）旅客提升设备全寿命周期设计过程融合振动、噪音、应力、姿态、安全等性能参数多目标健康值优化难题。（2）旅客提升设备运输组织、工艺装备、吊装条件、受力分析多因素控制下复杂建造工艺优化求解难题。（3）多维度监测大数据在随机噪点不确定性条件下的旅客提升设备健康诊断及故障预测难题。并实现了三大关键技术创新突破：1）首创全寿命数字化设计系统，发明多目标优化模型及算法，实现一键三维成图、二维/三维跨平台无缝转换，设计周期缩短1/3、效率提高10倍，整体技术达国际先进水平。2）研发BIM建造方案仿真优化平台，突破传统空间优化，实现结构受力与场景全要素匹配、模块化施工、装配式建造，建造效率提高3倍，节约施工耗材约18%～22%。3）发明旅客提升设备多维度健康管理系统，实现设备健康评测和预防性维修，可靠度达99.7%，延长寿命3%～5%，领先国内外先进水平。

通过本项目研究实现了设备故障状态的提前预测、及时预警以及全寿命周期健康管理，提高了运行的安全可靠性，预测精度可达90%以上，并取得国家CANS/CMA双认证。经鉴定：整体达到国际先进水平，其中多维度健康监测评价方法、跨平台“一键三维成图”技术达到国际领先水平。

成果在南京地铁1号线、2号线、7号线成功应用，并推广至了武汉地铁、深圳地铁、昆明地铁以及高铁杭州西站、新塘站、合肥西站、邵阳站，等项目，保障了旅客提升设备全寿命周期的安全运营，设备寿命提升3%-5%，降低运营成本30%，创造直接经济效益33080.27万元。授权专利及软著9项，发表论文4篇，获批立项标准1项，撰写专著1部，相关研究成果获湖北省勘察设计计算机软件一等成果、湖北省创新方法大赛一等奖。

（供稿人：南京地铁集团有限公司）

36、【多适应性城市轨道交通移动装备试验验证列车关键技术应用】

项目获 2022 年度城市轨道交通科技进步奖二等奖

随着我国城市轨道交通领域的不断扩展，在城际和市域轨道交通线路的规划建设中对时速140～160公里的城市轨道交通车辆需求越来越迫切，同时对车辆关键零部件试验验证也带来了挑战。2016年9月，由北京纵横机电科技有限公司承担了铁科院重大课题《城市轨道交通试验验证车辆部件研制及关键技术研究》，由中车南京浦镇车辆有限公司自主立项开展了试验验证列车的研制。通过课题研究，完成了列车及关键系统的研制，解决了核心技术问题，并且通过成果转化开展了关键技术应用，同时也为车辆关键零部件提供了移动试验验证平台。

该项目成果主要科技创新点如下：(1)攻克了适用于时速140～160公里城轨车辆双流制牵引系统技术。研发了双流制列车牵引系统，提出了双流制牵引系统列车过分相区控制方法，研制了交直流通用的受电弓，实现了交流25kV和直流1500V双流制供电不停车自动转换功能，开发和掌握了交流和直流两种供电制式的牵引核心控制算法。(2)攻克了高悬挂磁轨、踏面、盘形等多种形式的列车制动系统技术。研制了时速160公里车辆的高悬挂磁轨制动装置，建立了吸力特性及电磁热特性的试验平台，完成了磁轨、踏面、轴盘/轮盘等多种制动形式的集成设计，配置了铸钢、铸铁、铝合金等不同材质的制动盘，掌握了不同速度、不同工况下多种制动形式的灵活配置和控制技术。(3)攻克了兼容WTB、MVB和以太网总线的多网融合列车网络控制技术。设计了WTB、MVB和以太网总线的多网融合的列车网络控制系统和开发平台，满足对不同数据传输总线的要求，解决了网络控制系统的通用性和适用性难题。(4)攻克了可运行于地铁、市域和城际线路的试验验证列车的集成设计技术。设计了满足标准CJJ96和GB/T146.1限界要求的新车体，设计了模块化集成式的自带枕梁转向架结构，满足了车辆16t轴重的要求,列车搭载了CBTC和CTCS系统，列车具备FAO功能。

项目共获得知识产权11项，其中发明专利4项，发表论文3篇。通过项目研究形成的牵引、制动、网络等关键系统产品已于2019年在城市轨道交通车辆关键零部件试验检验与认证平台车上安装运用，已运用3年，应用情况良好。通过研究和取得的成果，为时速140～160公里城市轨道交通列车关键系统的设计和应用提供了范例，为适应地铁、市域和城际线路的列车互联互通提供了解决方案。

（供稿人：北京纵横机电科技有限公司）