上海市城市軌道交通科技攻關(guān)項(xiàng)目階段成果匯報(bào) 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(yùn)營(yíng)有限公司認(rèn)真貫徹科教興市的方針,共同投入1500萬(wàn)元,以提高上海軌道交通運(yùn)營(yíng)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(gè)科研項(xiàng)目;并通過(guò)網(wǎng)上公開(kāi)招投標(biāo),由全國(guó)近10家高校、科研單位與上海地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司共同組成項(xiàng)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(yùn)營(yíng)有限公司的全力支持下,各項(xiàng)目組嚴(yán)格按照市科委下達(dá)的科研計(jì)劃任務(wù)書(shū)的要求完成了任務(wù)。市科委組織專家對(duì)各項(xiàng)目逐一進(jìn)行了驗(yàn)收。至2005年6月28日,14個(gè)項(xiàng)目都通過(guò)了驗(yàn)收。其中3個(gè)被評(píng)為“總體達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平”,10個(gè)被評(píng)為“達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平”,1個(gè)被評(píng)為“達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平”;其中還有2個(gè)項(xiàng)目被確認(rèn)為填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。專家們認(rèn)為,很多項(xiàng)目具有創(chuàng)新點(diǎn),將對(duì)軌道交通的發(fā)展產(chǎn)生重大影響,具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,研究成果在軌道交通行業(yè)具有推廣價(jià)值。1成果的總體社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 1)提高了運(yùn)營(yíng)設(shè)施設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性,為軌道交通安全運(yùn)營(yíng)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(diǎn)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(dòng)生產(chǎn)率,減少了列車維修和保養(yǎng)所需的時(shí)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(yùn)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(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)管理水平,列車晚點(diǎn)發(fā)生頻次由2003年的3.46次/百萬(wàn)列·ｋｍ減少為2004年的1.62次/百萬(wàn)列·ｋｍ,降幅達(dá)53%。乘客對(duì)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(yùn)營(yíng)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益必將充分發(fā)揮出來(lái)。2各項(xiàng)目概況 提高運(yùn)營(yíng)設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)測(cè)方式的課題有1)牽引變電站直流1500Ｖ饋出電纜在線監(jiān)測(cè)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(kāi)發(fā)的故障診斷專家系統(tǒng)和監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)了直流1500Ｖ電纜局部放電和泄漏電流的在線監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、開(kāi)放性和智能性,滿足現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間不間斷連續(xù)檢測(cè)要求,解決了在線監(jiān)測(cè)理論和工程中的一些技術(shù)難題,達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。2)明珠線列車車下走行部在線檢測(cè)系統(tǒng)研究 該項(xiàng)目采用平輪信號(hào)小波處理方法、軸溫規(guī)律模糊識(shí)別技術(shù)及嵌入式實(shí)時(shí)技術(shù)等,將車號(hào)識(shí)別與平輪檢測(cè)、軸溫檢測(cè)相結(jié)合(國(guó)內(nèi)首創(chuàng)),實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛走行部狀態(tài)的在線檢測(cè);檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠、實(shí)時(shí),檢測(cè)結(jié)果和定位準(zhǔn)確,總體技術(shù)達(dá)到國(guó)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(xiàng)重要的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。它利用新的測(cè)量技術(shù)和儀器儀表,提出了一種有效測(cè)算軌道電路參數(shù)的新方法———開(kāi)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際故障情況進(jìn)行了分析和研究,為列車自動(dòng)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。4)地鐵信號(hào)系統(tǒng)電磁環(huán)境的研究 是一項(xiàng)重要的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。該項(xiàng)目基本了解了牽引電流回流線配置對(duì)軌道電路的影響;并分析了軌道電路跳“紅光帶”的機(jī)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(duì)實(shí)際工作具有一定的參考和應(yīng)用價(jià)值,達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。 以上課題對(duì)解決地鐵車輛、供電、信號(hào)、通信系統(tǒng)中的安全監(jiān)測(cè)、電磁干擾等問(wèn)題起到了關(guān)鍵作用。提高車輛運(yùn)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(guó)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(shù)分析法(ＦＴＡ)分別對(duì)塞拉門、內(nèi)藏門以及外掛門進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)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(xiàng),大大降低了車門故障率及車輛下線。同時(shí),該項(xiàng)目針對(duì)三種不同類型的車門進(jìn)行橫向?qū)Ρ妊芯?在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中未見(jiàn)相同報(bào)道,具有新穎性,符合該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展方向。項(xiàng)目具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,總體達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。2)車載微機(jī)控制系統(tǒng)和插件板測(cè)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(kāi)發(fā)車載微機(jī)控制系統(tǒng)和插件板測(cè)試裝置。該裝置功能完善,能實(shí)現(xiàn)對(duì)ＴＣＵ及其插件板的地面靜態(tài)測(cè)試,大大縮短維修和故障診斷時(shí)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(jī)界面,測(cè)試快速準(zhǔn)確,輸出信息清晰明了,功能先進(jìn)。該成果填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,總體處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,且為下一步ＴＣＵ系統(tǒng)及其電子插件板的國(guó)產(chǎn)化打下了良好基礎(chǔ)。3)ＤＣ01型電動(dòng)列車輔助逆變器的起動(dòng)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(dòng)失效的故障機(jī)理,并采用分級(jí)起動(dòng)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(wú)法起動(dòng)及采用應(yīng)急電池起動(dòng)時(shí)所存在的問(wèn)題,并成功地經(jīng)受了裝車運(yùn)行考核,完全符合實(shí)際需要,現(xiàn)已推廣到全部直流列車逆變器上。將分級(jí)起動(dòng)策略應(yīng)用于車輛輔助逆變器中以改進(jìn)其起動(dòng)失效的狀況,具有創(chuàng)新性。蓄電池電壓在其規(guī)定的波動(dòng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)輔助逆變器正常起動(dòng)這一技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)產(chǎn)品的同等水平。 上述課題大大地提高了投運(yùn)列車的可靠性、穩(wěn)定性,為安全運(yùn)營(yíng)提供了保障。如車門故障率和輔助逆變器斷電起動(dòng)故障率都下降到歷史最低點(diǎn)。確保電調(diào)安全和救援設(shè)備的項(xiàng)目有:1)軌道交通電力調(diào)度典型操作票系統(tǒng) 通過(guò)ＳＣＡＤＡ實(shí)時(shí)信息的鏡像,實(shí)現(xiàn)了軌道交通電力調(diào)度典型和臨時(shí)操作票開(kāi)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(guò)權(quán)限管理對(duì)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ＷＥＢ網(wǎng)絡(luò)瀏覽查詢。其創(chuàng)新點(diǎn)是:典型操作票系統(tǒng)通過(guò)點(diǎn)擊圖形直接生成并與實(shí)時(shí)ＳＣＡＤＡ系統(tǒng)進(jìn)行安全性校驗(yàn);圖形的生成與瀏覽器環(huán)境有機(jī)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(qiáng)化了調(diào)度監(jiān)控手段,填補(bǔ)了軌道交通電力調(diào)度應(yīng)用方面的空白,技術(shù)水平國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。2)電客列車救援運(yùn)載小車 運(yùn)載小車解決了電客列車輪對(duì)故障時(shí)的救援要求,使故障列車能迅速撤離現(xiàn)場(chǎng),保證線路暢通。該車構(gòu)思巧妙,采用模塊化設(shè)計(jì),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(guó)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(yùn)率的研究,上海軌道交通運(yùn)營(yíng)安全性與可靠性研究,上海城市軌道交通Ｒ線運(yùn)輸組織優(yōu)化研究,軌道交通運(yùn)營(yíng)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(shí)用性都很強(qiáng),將對(duì)地鐵系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)管理、快捷準(zhǔn)點(diǎn)和舒適服務(wù)起到指導(dǎo)性的作用,總體上都達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。 如“采用‘均衡維修’提升列車可靠性及投運(yùn)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(kù)時(shí)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(shí)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(píng)估軟件研制”課題組,采用初步危害分析方法對(duì)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(xiǎn)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(jí);研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于突破以往對(duì)軌道交通系統(tǒng)單一設(shè)備或單一過(guò)程的研究局限,考慮整個(gè)系統(tǒng)中人-機(jī)-環(huán)境相互作用下安全性與可靠性的有關(guān)問(wèn)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(yùn)營(yíng)故障間隔時(shí)間、平均運(yùn)營(yíng)故障恢復(fù)時(shí)間及穩(wěn)態(tài)運(yùn)營(yíng)利用率計(jì)算公式。其中軌道交通危險(xiǎn)源的分析已直接運(yùn)用到日常的運(yùn)營(yíng)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(guó)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(shí)踐;它們的順利完成將提高上海軌道交通運(yùn)營(yíng)的安全性、可靠性。同時(shí),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(yùn)營(yíng)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。
