【编者按】

2022年度城轨科技进步奖根据《中国城市轨道交通协会城轨科技进步奖奖励办法》和《中国城市轨道交通协会城轨科技进步奖实施细则》，经网络申报、形式审查、推荐审查、评审、审定和公示，共产生特等奖2项、一等奖16项和二等奖18项，共36个项目。为进一步宣传推广2022年度城轨科技进步奖的项目成果和应用实践，特总结相关项目内容及特点，本期刊登特等奖及一等奖，下期刊登二等奖。

2022年度城市轨道交通科技进步奖

获奖项目展示（上）

特等奖

一、上海轨道交通车辆智能运维系统

长期以来，车辆系统因其系统复杂、部件繁多、运行环境恶劣、安全可靠性要求高等问题，其综合性、完整性数字化维护策略的实现是行业难题之一。本项目依托国家重点示范工程，从理论、技术、装备及维护策略优化等方面提出并成功实践了完整、系统的车辆智能运维技术体系。

主要创新点：一是首创了基于RCM（以可靠性为中心的维护）+APS（先进计划与排程）为核心的车辆全生命周期维护理论，建立了针对超大体量、多目标（接近万个目标要求）、多约束（接近万个约束条件）的最优求解模型，具备能够适应超过10000辆列车超大体量全寿命周期均衡维修的计算优化能力，满足“风险、绩效与成本”三大价值平衡的核心诉求。二是研发超大规模多制式高并发轨道车辆数据联网技术，针对车辆多车型、多制式的场景，通过研发应用车联网云边协同计算、多协议信号融合以及全自主化IOTDB时序数据库技术，解决了多元异构超大规模数据采集、并发接入、海量数据存储的难题。已实现上海地铁49种车型制式，7460辆车的同时并发接入，每秒百万级的数据点同时读写水平。三是研发复杂工况下小样本深度学习的车辆自动检测技术。针对日检环境复杂和故障样本少的场景，首次提出适用轨道交通领域的孪生卷积神经网络检测模型，融合深度学习与增量学习技术，显著提升故障特征泛化能力，识别准确率比传统算法高出约20%。四是研发走行部与轮轨关系车载在线监测、诊断和预测技术。解析状态特征值-运营里程的机制，建立寿命分布的可靠寿命评估模型，形成关键部件专家知识库，开发走行部与轮轨振动PHM系统，实现走行部关键部件车载实时故障诊断，准确率98%，率先实现走行部关键部件转为“状态修”。

依托本项目，授权专利82件（发明37件，实用新型45件），出版专著1本、论文48篇（SCI/EI检索7篇），登记软著15项。根据查新及专家评价，此项目总体达到国际领先水平。项目成功完整应用于上海地铁20条线路、7460辆车辆：列车平均无运营故障间隔里程从6.4万公里提升至20万公里，列车可用率从93%提升至97%，检修人车比下降38%。项目技术成果还成功应用于北京、广州、深圳、成都、天津、波哥大等国内外近30个城市地铁项目，创造直接经济收入70亿元，具有良好的社会价值。

二、地铁车站预制装配化建造技术研究与应用

建筑产业化是国家建筑业发展的必然趋势之一。历经10年探索，研发并成功应用了地铁车站预制装配化建造技术，为大型复杂地下工程提供了一种全新的工业化建造模式，将车站结构拆分成标准化构件，全部构件在工厂制作，运至现场拼装，形成装配式车站。此研究应用开拓了我国地铁车站预制装配化建造的先河，取得了覆盖理论与结构设计、构件生产、施工技术及装备等三大体系具有自主知识产权的技术成果。

项目主要技术成果：一是国内外首次研发以干式接头连接技术为核心的预制装配化建造技术，创建了全新的地铁车站工业化建造模式。研发形成了结构理论、标准化设计、模块化产品、机械化装配、规范化标准、信息化管理为核心，支撑装配化建造全过程的技术体系，实现了结构100%装配率，全面取消防水层且不渗不漏。二是提出并研发了一种新型注浆式榫槽接头，创建了接头结构理论、设计方法及连接工艺，揭示了接头的力学特性和变刚度特征，发现了截面“抵抗矩”作用效应，提出了接头抗弯刚度、抗弯抗剪承载力计算方法，研发了新型专用注浆材料、工艺和装备，攻克了装配式结构干式、快速、可靠连接的核心关键技术，为装配化建造体系的构建奠定了坚实的基础。三是提出了基于接头刚度多次迭代的结构整体分析方法并形成了设计关键技术，首创新型闭腔薄壁轻量化构件及设计方法，揭示了变刚度接头连接的大型多体装配式结构体系的静、动力力学行为；发现了闭腔薄壁构件剪力滞后效应和剪应力分布规律，提出了合理空腔率指标及关键构造设计参数。四是研发了基于装配化建造模式的全套生产施工工艺及专用装备，实现了大型复杂装配式车站的高质和高效生产施工；研发了基于边模吊挂、侧模支杆变形控制、底模流转和自动化温控养护技术的隧道窑式生产系统；研发形成了基面精平法、导向定位法、预应力张拉控制法等一系列关键技术，攻克了多点张拉协同、动态荷载确定、接缝宽度精准控制等重大拼装难题。

本项目已获授权国家发明专利19件，软件著作权11项，形成行业和地方标准4项，国内外主流期刊发表论文54篇，出版专著2部。成果成功应用于多座城市，已建和在建装配式车站数量达42座，成为国内外规模最大的装配式车站集群，近三年产值89.147亿元，实现利润7.18亿元。行业专家组成的评价委员会认为“成果实现了地铁车站及预制装配建造技术的重大突破，整体技术达到国际领先水平，综合效益显著，具有广泛的推广应用前景”。

一等奖

一、城市轨道交通量化评估与决策支持关键技术及应用

当前我国城市轨道交通领域的评估、规划与决策支持类软件主要依赖国外进口，面临“卡脖子”风险。项目团队在国家重点研发计划、国家自然科学基金课题等重点科技项目支持下，瞄准城市轨道交通量化评估与精细化决策支持需求，攻克了一系列核心技术瓶颈，自主研发了面向全国60座城市的“城市轨道交通量化评估与决策支持平台”，并依托平台编制了《中国城市轨道交通沿线发展态势年度报告》。

项目主要技术创新点：一是针对城市轨道交通规划中数据信息割裂、多源数据偏差大等突出问题，研发了基于多源时空数据融合的“建筑体级”城市人口信息分析技术，首次形成城市全域、全量、精细至建筑单体的常住人口、就业岗位等标准化人口分布数据体系，革命性地将轨道沿线人口分布数据精准度提升到建筑单体分析粒度。二是针对传统出行调查数据样本量小、时效性低、出行链信息漏采等问题，首次提出基于手环的出行轨迹调查与出行链辅助校核技术，研发了基于深度学习的移动位置数据校核与出行需求链重构技术，实现全链条、全时程、多尺（粒）度的出行需求特征精细化计算及评估。三是针对城市轨道交通评估中沿线多源数据融合差、特征提取难等问题，提出了城市轨道交通沿线多维时空尺度的人口、岗位、出行、设施等数据融合标准与综合量化评估体系；研发了多层次轨道交通运营特征提取及其与沿线时空数据耦合分析及客流仿真预测、基于多尺度空间数据标准的轨道周边用地一体化数据融合与评估等关键技术。四是针对城市轨道交通规划中多源数据分散、标准不一、使用低效等痛点，自主研发了集多源数据采集、存储、加工、融合、计算、服务全过程一体的数字化底座平台，实现了城市级大规模建筑体粒度空间特征在线查询分析、万亿级OD实时计算、数据快速可视化等秒级响应。构建了“1个数据底座+7个应用系统”的城市轨道交通数字化决策支持产品体系。

项目研发历时七年，授权发明专利23项（含1项国际专利）、软件著作权12项，发表高水平论文35篇，其中SCI论文7余篇（含高被引论文5篇），出版专著7部，主编标准规范4项。项目成果已服务国家发改委“全国城市轨道交通建设规划审批”，并在中咨公司及北京城建院的全国轨道交通评估项目中应用；此外，还应用在住建部“全国城市体检”、北京市规自委等政府相关机构及行业规划设计单位工作中。产生直接经济效益3.68亿元，涉及的轨道交通项目投资额约1.64万亿元。

二、穿越复杂海域地铁盾构隧道建造关键技术研究及应用

厦门地铁过海隧道工程穿越地质环境复杂多变，遭遇孤石及孤石群、破碎带、砂层、基岩凸起等多种不良地质，加之高水压、高矿化度地下水环境，导致泥水盾构施工过程中面临滚刀磨损快、刀具更换难、刀盘结泥饼、联络通道施工风险高、地下水腐蚀性强等众多难题。本项目以厦门地铁2号线、3号线过海隧道工程盾构施工技术、联络通道施工技术以及长期健康运营结构性能评价为研究对象，开展了刀具磨损预测、海底换刀技术、联络通道冻结施工技术、隧道结构选型及抗震、跨海区间衬砌防水及耐久性材料海底隧道长期健康监测与结构安全性评价等方面研究，形成了穿越复杂海域地铁盾构隧道建造关键技术体系。

主要创新点：一是研发了多自由度滚刀加速磨损实验装置及滚刀磨损评价实验方法，建立了滚刀磨损预测体系；二是提出了“改进楔形体计算有效应力+数值仿真计算渗透力”泥水盾构仓内压力联合计算方法，研发了抗高矿化度海水泥浆离析的新型泥浆配制方法，并创新采用了“衡盾泥填仓+海上注浆加固”技术，保障了海底泥水盾构带压进仓换刀作业安全，提出了盾构穿越海底孤石及破碎带综合处理方法；三是首次测取了厦门地区海底典型地层冻土物理力学性质参数，研发了新型伸缩式注浆工艺，提出了高水压动水环境下强透水破碎地层中“洞内注浆+冷冻法”高效冻结方法，保证了冻结施工安全；四是分析了单双层衬砌的力学特性，提出了“单层管片衬砌+适时分段增设二衬”的设计思路、衬砌结构关键设计参数、抗震设防范围与措施；五是研发了混凝土模作为接触边界条件的系列试验装置，提出了防海蚀高抗裂盾构管片混凝土耐久性保障成套技术；六是研发了隧道收敛变形及道床沉降高精度自动化监测方法，研发了螺栓轴力薄膜式传感器及无损监测方法，提出了跨海段地铁隧道结构安全关键指标定量评价方法。

该项目取得了一系列科技成果，具体包含：授权国家专利33项，发表论文42篇，出版专著1部，取得软著1项，获省部级工法1项。上述创新成果在厦门海域复杂环境地质条件下地铁2号线、3号线盾构隧道设计施工运营中得到了成功的应用，并在其他工程中得到了成功推广，取得了显著的经济效益和社会效益。

三、导轨式胶轮系统（云巴）制式创新及关键技术研发与应用

导轨式胶轮系统（云巴）是比亚迪历时7年自主研制的低运量轨道交通系统，是轨道与汽车技术的跨界融合，具有小型化、轻量化、绿色化、智能化等特点。重庆云巴是全球首条云巴市政线，全长15.4公里，设站15座，技术经济指标1.13亿元/正线公里。线路2021年4月16日开通初期运营，已经运营超600天，总客流约400万人次。线路于2019年12月被中国城市轨道交通协会列为示范工程，受到社会各界广泛关注。

该项目创新点：一是创新城轨。云巴采用高架独立路权，快捷可达；采用磷酸铁锂电池驱动，无供电接触轨，安全高效、低碳节能；胶轮走行，噪音小，地形适应性好，可进入社区，服务最后一公里，实现自主化低运量轨道交通制式创新，填补行业空白。二是自主城轨。云巴结合新能源汽车的技术经验，核心技术跨界应用，如电池、电控、IGBT等，实现了关键技术的自主化创新突破；在传统轨道交通基础上，对轨道梁、道岔、车辆、供电、通号等技术均进行了自主研发，尤其是滑块式秒级道岔、高精度偏心工字钢轨道梁、车桥耦合、智能供电管理、深度集成的全自动运行系统等，处于世界领先地位，实现核心技术自主化、国产化创新和智能制造。三是智慧城轨。重庆云巴示范线在小运量系统中率先实现全系统无人化、少人化运营，处于世界前列。采用全自动无人驾驶技术，运用深度集成综合调度系统，实现行车、调度、运维和乘客服务的智能化与智慧化，打造智慧“交通大脑”。四是绿色城轨。云巴采用电池驱动，无供电接触轨，低碳节能。通过先进的节能技术处理，单编组车公里牵引能耗实测仅0.5-0.6度电，能量回馈占比约50%；采用胶轮走行，噪声污染少，高速行驶下噪音约为67.8dB。

云巴具有广阔应用前景。目前，国内已开通运营线路3条约22公里，在建线路4条约45公里，在南宁、合肥、深圳等地，规划意向线路超500公里，已获得市场充分认可。此外，比亚迪轨道产品是民族品牌出海的典型代表，在巴西、美国等地线路已处于规划及实施阶段，并与菲律宾、摩洛哥、埃及等多个国家的城市签署战略合作协议，新线推广工作在有序开展中。通过工程应用，目前云巴系统授权知识产权已达千余项，发明专利697项，软件著作权31项。已形成企业标准约200项，地方标准31项，团体标准5项，导轨式胶轮系统（云巴）标准体系已初步形成。

四、城轨列车被动安全防护结构设计与试验关键技术

城市轨道交通车辆具有载客量大，发车间隔小，线路封闭等特点，一旦发生碰撞事故将导致车毁人亡，引发巨大的社会影响。城市轨道交通车辆被动安全防护通过对结构的耐撞性设计，防止列车碰撞时发生爬车、脱轨、倾覆，最大程度避免人员伤亡与财产损失，是列车运营安全的最后一道防线。在中车四方、长客、浦镇等企业的支持下，本项目围绕“城轨列车被动安全防护结构设计与试验关键技术”，建立了车辆被动安全结构设计理论与方法，突破了列车碰撞试验方法，开发了列车被动安全防护结构设计平台，支撑了列车被动安全防护成套技术装备的研制。

项目主要创新点：一是建立了列车碰撞能量快速分配计算方法，提出了基于综合评价理论的能量配置方案优化方法，实现了城轨列车吸能结构纵向耗能参数化设计；创建了城轨列车碰撞能量流动分析模型，揭示了列车纵向碰撞能量转化、耗散、衰减和传递机制，明晰了列车碰撞垂向爬车和横向失稳行为演化过程，解决了城轨列车吸能结构垂向和横向刚度匹配设计的难题。二是建立了城轨列车被动安全防护结构塑变控制与能量耗散的关键设计指标体系和三向能量最优匹配准则，提出了基于载荷反演理论的被动安全防护结构设计技术，实现了列车吸能结构的全功能和多场景设计；突破了城轨车辆被动安全防护结构碰撞试验技术，实现了部件-结构-系统的全包覆试验；形成了基于协同控制策略的城轨列车被动安全防护结构的结构设计-过程评估-试验验证-动态寻优的整体联动设计技术，实现了吸能结构全过程、一体化设计。三是开发了城轨列车被动安全防护装备结构设计-行为模拟-性能评估平台，实现了防护结构的协同设计、评估与优化；研制了城轨列车被动安全防护成套装备，实现了自主化、批量化装车应用。

项目成果评价委员会认为“该项成果整体技术达到了国际同类技术的先进水平，其中列车被动安全防护结构的整体联动技术处于国际领先水平”；基于项目成果研制的被动安全防护装备在中车浦镇、四方、唐山等企业生产的总计3021辆城轨车辆上广泛应用，近三年相关装备产品的直接经济效益25116万元；授权发明专利22件、实用新型专利7件；软件著作权4件；发表SCI22篇、EI论文28篇；培养博士7名、硕士50名。

五、面向FAO的自主化车载安全控制系统平台研制

近年来，城轨车辆的全自动驾驶需求逐渐成为国内外发展趋势，作为列车“大脑”与“神经系统”的牵引传动与网络控制系统，在列车全自动驾驶中控制着列车安全、稳定地运行，而该技术一直被阿尔斯通、庞巴迪等国外企业垄断，严重威胁国内全自动驾驶技术发展及应用；尤其作为控制系统核心的芯片、操作系统完全依赖进口，随时存在”卡脖子”风险，随着自主化芯片和操作系统技术的不断成熟，全自动驾驶列车控制系统的安全性设计及自主化设计是亟待解决的问题。

项目主要创新点：本项目完成了面向FAO的车载安全控制系统平台研制及自主化攻关；搭建了满足FAO的车载安全控制系统技术和产品平台；提出了具有自主知识产权的安全控制系统的功能安全需求分配方法、系统架构设计方法、软硬件控制安全设计方法和安全的控制策略；解决了安全控制系统高可靠性应用的难题；攻克了从芯片应用、装置、操作系统到软硬件平台等全方位的自主化控制系统开发技术，实现了车载安全控制系统平台在城轨领域的首次装车载客运营及大批量商业应用，实现全自主化车载控制系统的首次装车考核；车载安全控制系统平台性能及可靠性指标均达到国际领先水平，自主化控制系统产品性能达到国际先进水平。

项目具有完全自主知识产权，取得了多项原创性成果。该项目授权专利27件（其中发明专利25件），发表科技论文16篇，软件著作权1件，以及国家标准3项。累计产生经济效益超30亿元。

六、轨道交通一体化智慧平台关键技术研究与示范应用

顺应交通强国等国家战略部署，广州地铁与深圳腾讯联合组建穗腾联合实验室，携手研发可选代升级的轨道交通一体化智慧平台——穗腾0S。本项目充分融合工业控制、互联网、物联网及云计算、AI 等关键技术，关键攻克可迭代进化的轨交一体化集成创新平台构建、基于交互式引擎的设备联动、组件编排与智能计算、基于组件化的工业APP数字生态共享共建等方面的技术难题，重点形成泛在连接系统设备的物联平台、全域覆盖数据融合的大数据平台、低门槛流程编排的策略引擎平台、一站式机器学习智能计算的人工智能平台、轨交组件化生态能力共享的开放平台、数据灵活调用的数据订阅平台等六大平台，核心具备三大能力：一是建立了统一的物模型和产品模型标准，以及物联接入标准。二是构建了一套面向业务流程开发的PDP语言，支持最有业务经验的基层管理者，以托拉拽的方式轻松编排新的业务应用，降低应用开发的门槛。三是提供了组件化的开发模式，支持业务系统横向解耦成 “可复用的能力组件”，并通过组件市场对外开放。

穗腾OS打破了传统工业控制系统“单一定制功能”的设计理念，推动工业控制系统从单一定制化的产品设计，向灵活易扩展的平台设计转变。基于穗腾0S2.0形成的创新性成果评审结果表明“城轨智慧操作系统在国内行业具有首创意义，达到国际领先水平”。

穗腾OS研发至今，已获得专利22项，已受理专利25项，已获得软件著作权18项，形成5大类33份智慧轨道交通标准体系并发表标准1份，系统安全已完成等级保护3级认证及SIL2安全认证。

目前，依托穗腾OS赋能，联合株机、铁科智控等生态合作伙伴，已在广州地铁3号线、18号线和22号线打造了包括智慧车站、智能防汛、智慧安检、车辆/信号/电扶梯等机电设备智能运维等10多个智慧场景应用，实现了行车关键设备的智能运维、乘客服务的精准诱导、以及全景管控的车站管理、集成一体的安防应急。以上创新应用的落地实施一定程度上提升了管控效益和建设效率，助力18号线乘客服务满意度全网第一，部分智慧运维功能可以替代90%的日检工作，人力成本节约16%。截止至2022年，穗腾OS已获得上亿元的经济效益，后续随着穗腾OS持续性的投入研发，面向轨交领域及场景应用落地，预计降低地铁建设投资近200万元/公里。

七、城市轨道交通永磁直驱列车关键技术研究及应用

为推动轨道交通产业向低碳、绿色环保方向发展，有效降低轨道交通建设的拆迁成本和车辆运营成本，引领世界轨道装备新技术，中车南京浦镇车辆有限公司于2013年立项并创新性地完成了世界首台交叉板式永磁直驱地铁列车转向架的研制，2017年全面完成了首列商业运营永磁直驱地铁列车的研制。这不仅促进我国轨道装备迈上新台阶，同时可带动我国稀土永磁材料等附属产业向着更快更好的方向发展。

项目主要创新点：一是采用了永磁电机直驱牵引的传动方式，颠覆了轨道交通传统的电机通过联轴节和齿轮箱驱动轮对的方式，取消了联轴节和齿轮箱，显著提高了机械传动效率，全寿命周期免除了2400升/列润滑油及废油处理。二是首创的交叉板式柔性低磨耗转向架实现了轴距由2.3米缩小至1.9米，使车辆运营中的最小曲线半径由原来的300米减小到150米，并可实现低的轮轨的磨耗，同时直驱电机免维护周期为10年，降低了日常维护成本，取消了联轴节，解决了该产品依赖国外技术产品的“卡脖子”难题，全寿命周期节约电机、齿轮箱、联轴节维护成本约177.48万/列。三是研究开发的永磁直驱牵引系统不仅实现了高功率密度、高开关频率、低电机谐波损耗和高效节能等特性，同时实现了永磁直驱牵引系统传统异步牵引系统节能25%～50%，车辆综合能耗降低20%～30%,一年节约电费约25万/列，全寿命周期30年节约电费约750万元/列。四是车辆核心部件转向架的永磁直驱电机创新性的采用了永磁体三角式内嵌方式，不仅提高了电机结构的可靠性，同时大大提高了转矩磁场密度；创新性地研发了对称式三角支撑杆，避免了附加一系定位刚度，实现了低转速大扭矩直驱传动。五是首次创新性的发明了凸轮简解振动冲击短期试验替代IEC 61373标准长期的寿命试验的等效验证法，大大缩短了试验周期和成本。

该项目授权专利22项，发明专利16项（含2件PCT），编制国家标准2项，发表专业论文12篇。技术成果已应用于徐州1号线、苏州3号线，实现销售收入约8.67亿元。经专家组成果评价认为，该成果技术为国内首创，打破了国外技术垄断，填补了国内技术空白，整体技术处于国际先进水平，其中永磁直驱转向架处于国际领先水平。

八、双流制市域（郊）铁路与城市地铁贯通运营成套技术

双流制技术作为铁路与城市轨道交通贯通运营的核心技术，为响应交通强国战略的需求，实现“四网融合”，提升多制式轨道交通核心技术竞争力，创建了双流制车辆装备制造、工程设计、工程建设、运营组织等成套技术。

主要科技创新点：一是国内首创双流制轨道交通工程设计技术。国内首次系统地对双流制轨道交通工程“网-车-轨-地”电气耦合匹配各阶段暂态过程的变化规律进行全过程研究、试验、应用，构建双流制切换过程的暂态耦合模型，提出了交流和直流牵引供电转换、轨道绝缘、牵引回流的算法及设计依据。国内首创正线双流转换区段、双流制车辆基地、双流制试车线等设计方法，通过了运营验证，形成了完整的技术标准。二是国内首创全自动切换双流制车辆装备技术。国内首创完成了双流制车辆全自动切换技术、不同供电制式的动拖比自动切换技术、满足贯通运营的车辆限界、轴重控制技术等多项关键技术，并成功完成了满足贯通运营的双流制市域列车整车研发、生产及应用。三是国内首创跨制式跨主体协同运营技术。国内首创完成了跨制式、跨运营主体轨道交通的运行图协同编制与动态调整、应急响应与联动指挥、贯通运营的协同救援等成套协同运营关键技术，实现了跨制式、跨运营主体的互联互通。

本项目形成了具有自主知识产权的双流制市域（郊）铁路与城市地铁贯通运营成套技术体系。主持编制地方标准1项，已立项团体标准1项；获得33项专利授权，其中发明专利20项、实用新型专利10项、外观专利3项；发表论文26篇，包括12篇SCI，2篇EI。

九、大规模城市轨道交通线网供需互动演变机理与优化改造关键技术研究

我国城市轨道交通建设取得巨大成就，但与此同时，城市轨道交通线网供给与客流需求时空不匹配，线网分布与城市空间结构脱节，未能发挥“建轨道就是建城市”的强大作用。在大城市轨道交通从建设为主转向建改并重的形势下，本项目深入研究城市轨道交通乘客的多维度出行需求，评估城市轨道交通既有网络与城市发展的适应度，并开发了大规模客流演变仿真平台和线网智能评价系统，形成了一套既有运营网络约束下的线网拓扑优化的理论体系和技术方法。

本项目整合行业高校、设计院、规划院和运营公司的资源优势，历时6年时间，形成主要科技创新点：一是基于十年以上的城市轨道交通全网客流数据及线网数据，提出了城市轨道交通线网客流大跨度时空演变研究方法。深度挖掘长时间跨度下客流演变与线网拓扑变化的耦合机理，揭示了线网客流与网络拓扑之间的响应规律，对今后城市轨道交通线网的规划建设具有重要指导意义。二是基于多源大数据构建了城市轨道交通既有网络运营评价体系，综合评估城市轨道交通既有网络与城市空间的适应度，并搭建了大规模客流演变仿真平台和线网自动评价系统，为后续线网优化工作提供理论和技术支持，进一步推动了轨道交通向自动化和智能化的方向发展。三是形成一套集城市轨道交通网络短板区域识别、拓扑变化的客流预测体系和既有运营网络约束下的线网拓扑优化方法为一体的成熟技术，显著提升了轨道交通线网规划决策的科学性，为后续线网优化工作提供理论和技术支持。

本项目共计获得专利9项、软件著作权4项，发表高水平论文120余篇；相关成果已在北京城建设计集团有限公司、北京市地铁运营公司、北京市城市规划设计研究院、中国城市建设研究院有限公司和徐州地铁集团有限公司等单位得到具体应用，近三年来，项目产生的经济效益达到13859.58万元，取得了良好的经济效益；相关理论及技术被央广网、北京日报等主流媒体报道，社会影响积极深远。本项目成果形成了系统的方法和技术，为今后城市轨道交通线网的规划建设与改造提供了理论支撑和科学指导。

十、基于异构云的城轨列控通用集成测试平台关键技术研究与应用

列控系统是保证城轨列车运行安全的重要装备。我国已有58个城市建立了城轨网络，城轨列控研制厂家较多且不同代级列控系统混合使用，导致城轨列控制式繁多且需要不同制式列控系统互联互通，研发部门位于不同全国不同区域甚至在国外。为确保列控装备在城轨网络中运用的安全性，迫切需要研发先进高效的实验室测试验证技术，构建用于列控系统装备室内测试的通用测试平台。本项目对确保城轨列车安全高效运行及列控技术持续创新具有重要意义。

自2016年，在强基工程“城市轨道交通列车通信与运行控制公共服务平台实施方案”支持下，着力研究基于云计算高实时半实物测试技术，在城轨列控系统实验室测试标准线设计及测试套件研发、通用硬件仿真接口及装备、不同代际列控系统的成套仿真工具模型等方面取得突破，建成了国内涵盖城轨列控标准线和大量测试案例的城轨列控系统功能验证标准实验室，并成功应用。本项目立足于当前我国城市轨道交通缺少统一、通用的仿真测试平台这一现状，锚定通用性、仿真测试、云异构、高实时等技术关键词，设计了城市轨道交通通信与列车运行控制系统仿真测试平台。

本项目创新点：一是提出了基于异构云的异地高实时半实物仿真测试框架技术，搭建了全栈业务计算、存储、网络完全虚拟化的研测一体化云平台。二是设计了面向不同代际列控系统的成套仿真工具模型，具备极高的兼容性及便利性，形成了具有互操作性，灵活配置，可复用性的通用测试验证平台。三是研制了基于真实状态表达的通用硬件仿真接口及装备，扩展性和可移植性强，解决不同厂商、不同制式的信号系统之间的硬件接口仿真测试难题。四是开发了基于标准站的数据驱动自动化测试套件，绘制并形成覆盖产品全量功能的标准线路图，满足了不同产品线调试和测试数据的复用要求。

依托工业强基工程，本项目发表专利共计26篇，软件著作权30项，发表高质量论文共计7篇。形成的异构云仿真测试平台分布全国8地，确保了各地工程项目的测试工作能够持续、稳定、全面的开展；同时，测试平台的成本仅占工程额的2% ，提升了自主装备的竞争力，实现了行业整体增值，带动了整个轨道交通产业自主创新体系的发展和行业技术水平整体升级。

十一、城市轨道交通运营客流风险协同防控关键技术及应用

不同情景下客流风险在车站、线路乃至整个线路网络生成、演化及传播，是表征乘客出行安全与系统服务水平的关键指标。如何快速地对客流风险状态辨识与评估，实现对乘客的有效疏导，已成为解决保障系统运营安全、降低客流风险、提升服务品质的核心问题之一，是实现风险管控的迫切需求和重大科技创新方向。

在国家重点研发计划支持下，本项目围绕客流风险防控范式、协同防控技术、风险辨识装置及管控平台等方面，形成如下创新性成果：一是首次提出了面向车站、区间以及线网分层分级的客流状态模式表征与风险动态辨识评估预测方法，构建了面向群体行为特征的客流状态模式集和的典型风险场景要素属性集，形成了动态风险模式集驱动下的典型风险场景生成与构建技术，提出了状态驱动的城市轨道交通运营客流风险防控新范式。二是构建了线网拓扑结构、列车运行计划和客流出行三网合一的客流风险融合推演模型和多域认知交融的乘客与引导信息交互模型；提出了基于车站疏散网络能力和客流分布特征的瓶颈设施辨识和均衡疏导方法；攻克了基于机器视觉、深度学习模型和随机理论的客流集散行为精细化特征刻画关键技术，完成了场景驱动的城市轨道交通运营客流风险评估与防控技术的研究。三是首次界定了乘客异常行为和情绪特征及内涵，构建了基于纹理和人头检测相结合的场景自适应客流密度统计模型，研究了基于乘客异常行为和情绪融合的乘客自动跟踪与客流状态智能化辨识分级方法与技术，研制了城市轨道交通运营客流风险智能识别设备与管控平台。

项目形成授权专利6项，论文25篇，专著2部，软件著作权11项。相关研究成果已经成功应用在北京、上海、南昌、深圳、福州、西安等城市轨道交通客流风险管控中，提高了城轨车站客流均衡疏导及车站内客流协同诱导能力，降低了车站客流聚集及客流拥堵在轨道交通网络传播的风险。

十二、跨座式单轨钢-混凝土结合轨道梁关键技术及应用

跨座式单轨是车辆采用橡胶车轮骑跨于“梁轨合一”的轨道梁上运行的中运量轨道交通系统，轨道梁是该系统三大关键技术之一，对整个系统的运营安全和效率有着至关重要的影响。课题组依托北京市科委《轻型跨座式单轨交通系统工程应用研究》课题开展钢-混凝土结合轨道梁关键技术的系统研究，在设计理论和方法、桥型结构设计、建造和线形控制技术等方面开展了技术攻关，研究成果发展了结合轨道梁设计理论，创新了轨道梁桥结构形式，扩展了跨座式单轨的适用范围，构建了结合轨道梁建造成套技术。

创新性成果：一是基于数值仿真分析和实车动力测试结果，构建了新型跨座式单轨结合轨道梁设计方法，提出了动力系数计算公式和疲劳设计参数，发展了结合轨道梁设计理论。二是创新设计了跨座式单轨新型结合轨道梁结构，研发了连续结合轨道梁负弯矩区抗裂技术，发明了结合轨道梁融冰雪技术，扩展了跨座式单轨的适用范围。三是建立了结合轨道梁制造工艺、线形控制方法和架设技术，研发了可调式球型钢支座，形成了结合轨道梁建造成套技术，保障了结合轨道梁行车平顺性控制目标。

本项目获得发明专利4项、实用新型专利9项、软件著作权1项，发表科技论文7篇。 研究成果应用于芜湖轨道交通工程，高质量建成第一条全自动无人驾驶跨座式单轨线路，节约建设成本3360万元，社会各界反映良好。经专家评审，认为此项目中的结合轨道梁动力系数与疲劳参数计算方法达到国际领先水平。

十三、山地城市地铁工程设计建造关键技术创新与应用

践行交通强国战略，总结重庆20多年的技术发展经验，依托重庆环线工程的成套技术研发与工程化应用，山地城市地铁工程设计建造技术实现了质的飞跃，是全球唯一荣获菲迪克2022年度杰出项目奖的大型项目。设计建造了世界上山地城市环线运营里程最长（50.88公里）、车辆型式最新（首创As车辆）、越江难度最大（3种桥型，3次越江）、换乘数量最多（线网中11条线、13座车站）、衔接能力最强（4线互联互通、3座高铁火车站、4座综合公交枢纽）的工程实践。围绕工程建设，经历了10多年的科研技术攻关，形成了具有自主知识产权的设计建造标准体系，该项目成果对相关领域和科技进步起到示范作用。

项目主要创新成果：一是创立了具有自主知识产权适应山地城市特点的地铁设计、建造成套技术体系，新编《重庆市地铁设计规范》《地铁工程施工质量验收标准》等5项地方标准，填补了城市轨道交通技术空白，为山地城市地铁建设提供了技术依据。二是突破了一般地铁线路平面转弯半径、纵向坡度、消防疏散等设计标准，创新研发了新型限界计算、区间疏散平台、山地城市As型车等新技术，系统性解决山地城市线路埋深大、转弯半径小、坡度陡、疏散难度大等建设难题。三是规划设计了国际上首个基于标准化、系统性、网络化互联互通方案，研发了立体交叉联络线、越行站、网络CBTC、COCC、全局调度系统等技术，首次实现环线与线网中多条射线互联互通的运营，提高了轨道线网整体的运营效率。四是自主创新了适用山地城市地铁建设的多种技术工法，研发了山地盾构法、超大断面暗挖、大跨度越江桥梁伸缩装置、轨道减震等山地地铁关键建造技术。五是开创了集一键开关站、智慧客服、智慧能源管控等功能于一体的山地城市绿色智慧车站应用新技术，创新建造了山地复杂地形的TOD工程项目，践行智慧城轨、绿色低碳发展理念，促进城轨交通可持续高质量的发展。

本项目编制地方标准5项，授权国家发明专利13项，授权的其他知识产权24项，专著1部，学术论文25篇。依托工程获得菲迪克杰出项目奖1项、省部级一等奖2项。项目研究成果解决了山地城市地铁工程设计建造关键技术难题，成果已在全国24个城市、50余条线路推广应用。

十四、新一代城市轨道交通工程结构监测与安全评估系统

本项目基于光纤光栅阵列传感技术，结合城市轨道交通特点，在国内率先研制出了适用于城市轨道交通隧道应用环境的大容量、高精度、高密度、长距离、高可靠的光纤光栅阵列振动探测光缆和分布式声波探测器，并建立了配套的生产检测、工程安装及验收、维护维修规范，形成了隧道结构振动安全标准数据库、制定了隧道结构突发事故与病害的预警和报警策略、开发了隧道结构健康诊断算法，最终形成了涵盖新一代轨道交通工程结构监测与安全评估系统设计、制造、施工、维护维修的成套技术，填补了城市轨道交通外部入侵事件、道床结构/轨道结构/列车轮轴健康状态、道床减震效果等方面实时在线监测与评估的技术空白，有效弥补保护区人工巡线存在空窗期、基于结构“表面特征”的人工巡检方式的不足，为城市轨道交通安全可靠运行与科学养护维修提供坚实的技术支撑，对推进行业技术进步具有重大意义。

项目主要创新点：一是首创基于大容量光栅阵列传感网络新技术实现地铁隧道工程结构状态全时全域在线实时监测功能。二是率先实现了轨道交通隧道结构全线非预期施工作业的及时感知，尤其是突破性实现了对地勘钻探施工振动信号极弱但对地铁隧道结构威胁很大的入侵事件实时监测和准确报警。三是创新性地引入大数据统计分析的相似度概念，通过对地铁线路道床和隧道管壁上不同测区、不同趟次的来车振动数据进行信号特征及相似度分析，实现对轮轨关系状态、轨道缺陷、道床减振效果、隧道结构状态的诊断与评估。

项目原创性强，已获授权发明专利3项、实用新型专利授权6项、软件著作权6项。

本系统根据结构性能及其退化趋势给予日常管养建议，延长结构使用寿命，节约维护成本。以武汉地铁为例，每修复或加固一环盾构管片需耗时1周（3个台班）、耗资约25万元，此外还可以提供在线实时监测管理平台，提升工作效率，实现减员增效，以武汉地铁8号线（39公里）为例，目前配置地保巡线人员42人，有监测系统保障12个人已足够，可节约人力资源约70%。

本系统自2021年5月首段开通和2021年11月全线开通以来，已在武汉地铁8号线正式应用一年多时间，系统运行稳定、应用效果良好，目前武汉及外地多个城市地铁公司正推动在地铁线路中陆续应用该系统。本系统的应用效果得到了工信部及本领域行业专家的高度认可，于2021 年3 月入选了《2021年湖北省创新产品应用示范推荐目录》，作为行业示范标杆进行示范与推广。

十五、城市轨道交通矿山法隧道工程施工智能监测预警关键技术研究及应用

本项目以城市轨道交通矿山法施工为研究对象，围绕隧道工程安全施工信息化核心需求，针对矿山法地铁隧道施工的工程特点与风险特征，以传感器技术、物联网技术等为引领，研制地面、隧道几何位移自动化监测传感器及其集成系统；研发了安全风险预控及监测管理平台实现监测数据的统一管理及分析；构建针对矿山法施工风险的监测预警防控体系，并在广州地铁部分线路展开示范应用。

项目研究成果：一是研制了针对城市轨道交通矿山法隧道工程监测的成套设备，填补了矿山法施工过程中前方土体态势自动化监测的技术空白，提高了现有监测技术水平；相关成果取得了5项国家发明专利授权。二是开发了《轨道交通工程安全风险预控系统(手机端)》《轨道交通工程安全风险预控系统(PC端)》《矿山法施工风险监测预控平台》并取得了计算机软件著作权，实现了矿山法隧道工程的多源传感器动态监测管理、风险动态评估及安全风险预控等功能，为工程建设各方提供科学高效的应用平台。三是完成了《矿山法施工风险有限元初步分析及预警防控体系研究分析报告》《暗挖法隧道施工监测技术指南》，首次建立了轨道交通矿山法预警防控体系，为四项传感器的埋设方法及工艺提供了指导，科学高效的指导轨道交通矿山法施工。四是依托本项目的研究成果和城市轨道交通监测的丰富工程经验，主编了《城市轨道交通既有结构保护监测技术标准》（DBJ/T 15-231-2021）等规范，为促进城市轨道交通标准建设作出了重要贡献。五是项目组总结了项目相关成果和经验，在国内外各大期刊发表《基于智能全站仪的地铁隧道自动化监测精度分析及验证》《Automatic subway tunnel displacement monitoring using robotic total station》等论文4篇。

采用研制的矿山法施工信息化监测软硬件系统，结合构建的施工风险监测预警防控体系，在广州市轨道交通5号线东延段、12号线及同步实施工程、13号线二期、11号线及广州白云（棠溪）站综合交通枢纽一体化建设等工程中应用，取得了显著的经济效益和社会效益。

十六、软土地层城市轨道交通隧道韧性结构体系及数字化技术

绍兴地处钱塘江口的海相沉积地层，软土的不均匀性比长江口的海相沉积层更为显著，地铁盾构隧道的服役安全挑战比上海等地更为严峻。软土地层中地铁盾构隧道均存在严重的结构变形、开裂、渗漏水等病害案例，威胁地铁线路的安全和高品质运营。为保障绍兴地铁盾构隧道结构全生命周期内的服役性能，项目组开展联合攻关，在韧性隧道结构、地层综合处治和工程数字化建管等三个方面取得了技术突破。

创新成果：一是研发了适应线路周边环境变化特征的盾构隧道韧性主体结构：开展了极限加卸载工况下错缝拼装盾构隧道的系列足尺试验，优化了错缝拼装盾构隧道的主体结构和防水密封垫设计。足尺试验显示，韧性隧道结构的容许极限收敛变形提升37%，极限卸载量提升141%，显著提高了隧道的结构韧性。在国内首次大范围开展了韧性隧道结构的工程实践，保障了绍兴市城市轨道交通隧道基础结构的服役品质。二是创建了适应软土空间变异性质的隧道穿越地层综合处治技术：建立了隧道-土体的系统刚度计算理论，提出了隧道与土体系统刚度协调的设计新方法，创建了基于变形与沉降预控的软土地层分区分类加固设计技术和加固注浆工艺。采用该技术，绍兴市城市轨道交通成形隧道椭圆度大幅下降，超过90%隧道环的椭圆度小于3‰D，显著提升了盾构隧道与土体系统的抗变形能力。三是建立了软土地层地铁盾构隧道全生命周期的数字化管理模式：以全生命周期视角统筹隧道设计生产、施工建设、运维养护各阶段；基于BIM自主研发了管片参数化设计、盾构隧道生产运输信息移交、拼装施工物联感知、资产档案建档及移交、资产健康状况监测等技术及解决方案，以统一的BIM模型、数据标准为基础在工程建设领域突破了全生命周期数字化管理技术，引领了轨道交通行业工程数字化发展。

项目总体技术经专家组鉴定为达到国际先进水平，其中软土地层与盾构隧道刚度协调的结构体系达到国际领先水平。成果直接应用于绍兴市城市轨道交通1、2号线区间隧道的设计、施工及管理工程，推广应用于杭州、宁波等类似软土地层盾构隧道。主编参编国家、行业等标准7项，授权专利24 项（其中发明专利17 项），发表论文21 篇，工法3 项，出版专著1 部，近三年累积新增产值9.70 亿元，经济、社会、环境效益显著。