□ 柯 维

    有着3千多年建城史的古都北京，容纳着两千多万人口，在迈向世界城市的征途中，这样的超大城市如何管理，可谓是世界性难题，考验着每一位北京执政者的智慧。

    交通、环境、安全……如果将城市比作一家机器，那么如何让它高效运转,需要城市管理者考虑到与人们生活息息相关的每个方面。近些年来，北京城市建设不断提速，在精细化管理方面做了许多工作，也摸索出了不少好的做法，比如更便利的交通、逐步完善的城市环境等。但作为超大城市，粗放式发展的问题依然严峻。当压力越来越大，科技的作用开始凸显。近年来，北京市科委重点支持城市精细化管理相关技术的研发与应用，为城市快速健康发展提供科技支撑。

    交通科技保障城市动脉畅通

    交通是一个城市的动脉。据北京市公安局公安交通管理局统计，2012年底，北京市机动车保有量为520万辆，至2014年10月，全市机动车保有量561.3万辆，比2012年增长7%。与此同时，道路路网密度已趋于饱和，轨道交通覆盖范围不够，客运交通枢纽有待进一步合理化。可以说，城市交通拥堵问题已成为制约北京市城市现代化进程和可持续发展过程中的一个重要瓶颈。

    为提高城市交通运行效率，2010年至今，北京市科委支持交通领域科技项目（课题）91个，共投入科研经费2.2亿元，促进以轨道交通为核心的城市交通发展，提升交通科技创新能力。其中最具代表性的是基于通信的列车控制系统（CBTC）的研发和产业化。

    随着北京市轨道交通网络化发展，规划线路达到500公里以上，实现轨道交通“公交化”。列车自动控制系统是保证城市轨道交通系统行车安全、提高运输效率必不可少的核心设备。十年以前，我国大容量城市轨道交通所需的技术先进的列车运行控制系统，如基于通信的列车控制系统（CBTC），还完全由国外信号厂商提供，核心技术掌握在外国人手里。

    为了改善整体轨道交通信号系统的被动局面，北京市科委2004年设立重大科技项目 “基于通信的城轨CBTC系统的研究与开发”，支持北京交通大学与北京市基础设施投资有限公司、北京市轨道交通建设管理有限公司、北京市地铁运营公司等在全国第一个立项研究具有自主知识产权的适于城市轨道交通的基于通信列车控制系统CBTC，采用产学研的方式开展CBTC系统关键技术及系统集成研究。攻克了关键技术，研制出了全国第一个具有自主知识产权的CBTC系统样机，在实验室进行综合测试和仿真，并在北京地铁1.3公里的试车线上进行了系统功能和性能的测试和试验，试验表明各项功能和性能指标均达到国际先进技术水平，在CBTC系统的原始创新和集成创新方面取得重大突破，为实现城市轨道交通CBTC系统国产化迈出了坚实的一步。

    2007年，通过专家论证，北京市科委决定对前期CBTC系统成果进行放大支持，同时在组织实施的机制上进行创新，以用户单位为主体，由北京地铁运营公司牵头，北京交通大学、和利时公司等单位共同实施，开展实际运营线路的专场测试，并在大连快轨和北京地铁进行中试试验，实现了实验室研发成果向现场中试的转化。

    2008年，北京市科委继续启动重大科技计划项目“北京轨道交通信号系统核心技术研发及示范工程”，以建设单位为主体，由北京市轨道交通建设管理公司牵头，北京交通大学和地铁运营公司等单位共同承担，有力地推进了CBTC系统在示范工程中的应用。该项目同时得到了“十一五”时期国家科技支撑计划支持，并将亦庄地铁线路列为CBTC示范工程。

    2010年12月30日，亦庄线成为国内第一条采用自主创新CBTC系统的轨道交通示范线成功开通。中国人拥有了自主知识产权的CBTC信号技术。亦庄线运营三年来，运营里程达到3400万公里左右，开行列车24万列，客运量1.2亿人次。

    2009年，北交大依托CBTC系统产业化成立的实体企业——交控科技，已逐步由核心设备厂商成长为全系统解决方案供应商，2011年起具备了地铁线路信号系统总集成商资质（国家发改委授予）。通过积极参与国内各城市地铁建设，交控科技的CBTC产品相继在北京亦庄线、昌平线、14号线和7号线、重庆单轨3号线上成功应用，2013年以后连续中标成都地铁3号线、长沙地铁1号线、深圳7号线、天津6号线信号系统总包项目，总计中标金额达10.46亿元，标志着我市企业自主开发的CBTC系统产品在国内获得普遍认可。

    许市民一个干净的北京

    “好好享受这APEC蓝，多吸几口干净空气吧。”北京市民略带调侃的玩笑道出了他们对蓝天碧水的渴求。城市发展与环境保护是客观存在的矛盾。城市的精细化管理必须在这二者中寻求平衡。

    北京市的污染情况复杂。其中，大气污染物来源广泛、成因复杂，煤炭在能源消费中的比重仍超过30%，还有数百家污染防治水平较低的小化工、小铸造企业以及资源消耗性的石灰、砖瓦等企业，施工扬尘等无组织排放控制难，总体上大气污染物排放总量过大，超过环境容量。北京人均占有水资源量不足300m3，仅为世界人均的1/30，水资源开发程度超过极限，北京平原区地下水开发利用率为109%，地表水开发利用率平均为86%，远高于国际上公认的存在严重水荒的潜在可能的40%的水资源开发利用率指标。此外水污染防治水平与世界城市相比也有一定差距。巴黎、纽约、伦敦的城市污水处理率已经达到100%，北京污水处理率只有84%。

    针对现状，北京市部署了系列科技攻关项目，为北京市生态环境治理提供技术支撑。研究结果表明，北京市大气环境中由有机物通过光化学反应形成的二次有机气溶胶占相当大的比重，此外PM2.5中的硫酸根、硝酸根和铵离子也是SO2、NOx、NH3等一次污染物在VOCs和NOx发生光化学反应后形成的氧化性环境中形成。因此，要想解决北京市臭氧和细粒子PM2.5污染，必须采取有效措施控制VOCs的排放。

    根据2011年北京市VOCs污染源排放清单，在溶剂使用类污染源中，工业涂装企业排放分担率最高，占溶剂使用类污染源排放量的30%以上，但由于工业涂装过程VOCs排放的复杂性（漆雾影响VOCs的去除、存在高沸点VOCs），现有涂装企业绝大多数未对喷漆工序的VOCs进行治理，少数采取控制措施的企业其现有控制技术也无法保证稳定运行。

    基于此，“工业涂装企业VOCs（挥发性有机物）控制技术改进与示范”项目，致力于在北京市工业涂装企业污染现状分析、工业涂装企业排放特征研究以及国内外涂装企业VOCs控制技术筛选评估的基础上，提出北京市工业涂装企业VOCs污染控制思路及治理对策，开展工业涂装企业VOCs控制关键技术与装备的研发及工程示范。

    “厌氧氨氧化生物菌种培育及生物载体开发与应用”课题的实施，则推进了厌氧氨氧化工艺的产业化发展，促进北京市工业污染物削减和水体环境改善。该课题以典型行业高氨氮废水为处理对象，开发以厌氧氨氧化技术为核心的成套化装备，建立厌氧氨氧化脱氮工艺智能控制系统，形成高氨氮废水厌氧氨氧化脱氮工艺启动、运行和控制的技术体系，建立典型废水厌氧氨氧化脱氮工艺的实际工程，从而促进高效自养脱氮技术在污水处理中的推广应用，为削减北京市工业污染物排放总量和改善重点流域的水体环境提供技术保障。

    北京排水集团制定了以厌氧氨氧化工程应用和产业化为核心的发展策略。在试验研究的基础上开拓创新，不断推进厌氧氨氧化的设备开发和推广应用。目前已建成运行国内第一个污泥消化液厌氧氨氧化实际工程。该工程稳定运行近20个月，总氮去除率85%以上，去除负荷为0.5—0.8 kg—N/(m3·d)。该集团将于2014年底，在湖北十堰市建成我国第一个渗滤液厌氧氨氧化示范工程，日处理典型垃圾渗滤液200m3/d，运行后运行费用将降低40%左右。

    科技筑起安全门

    据统计，2012年全年，全市共发生道路交通、生产安全、火灾、铁路交通、农业机械死亡事故982起，死亡1073人，事故起数同比增加5起，上升0.51%，死亡人数同比减少16人，下降1.47%，各项事故指标均在年度目标范围内。

    每一起事故对一个城市而言都不是小事。以交通为例，截至目前，北京市轨道交通投入运营里程已达465公里，日均客流量突破1000万人次，到2015年将形成660公里轨道交通网络。随着开通运营里程的增加，投入运营的城轨车辆数量同步快速增加，车辆运营密度越来越大，网络化程度也越来越高。在轨道交通实际运营中，由于轨道交通建设、车辆设计和制造、运营管理以及大客流冲击所带来的巨大交通压力等，都对城轨车辆的安全形成严峻考验，并造成不可避免且客观存在的安全质量隐患。

    车辆走行部的机械故障是影响车辆运行安全的重要因素，尤其是走行部关键机械部件如轮对、轴承、齿轮和构架等，一旦发生故障，轻则直接导致掉线、清客、救援、停运等，扰乱运营秩序，重则导致车毁人亡等灾难性事故，社会影响严重。

    为了保障轨道交通运营安全，地铁运营部门投入了巨大精力。虽然城轨车辆各设备系统技术有了很大的发展，车辆技术水平已达到世界先进水平，并且建立了高密度的计划维修体制，但也依然不能保证车辆走行部不发生故障，由于缺乏有效的城轨车辆走行部关键机械部件监测诊断手段，还必须依靠人工耳听目视的所谓“死看死守”的方法进行高密度的计划性维修和预防性维修。这种方式不仅占用备品备件多，严重浪费人力、物力，而且还需要依靠经验、难以发现隐性故障，存在较大的安全隐患。

    目前已有的一些检测技术手段都没有故障诊断及预警能力，如地面红外轴温检测可检测轴箱或牵引电机轴承温度，但这种地面检测方式没有故障诊断及预警功能，可能错失处理故障的最佳时机，而且很多类型的故障比如齿轮故障并不产生温升，也就无从检测；轴承破损后并不经过温升阶段直接引发“冷切”的案例也屡见不鲜；另一种检测方式是地面平轮检测，可检测踏面表面擦伤、剥离，但检测准确度无法保证，而且对踏面内部的空洞、裂纹、踏面失圆等故障无诊断及预警能力。

    北京市科委重大科技项目“城轨车辆走行部车载故障在线实时诊断与监测系统”，支持唐智公司形成了一套基于广义共振理论与共振解调技术的城轨车辆走行部的车载在线实时故障诊断系统，通过检测车辆运动部件的振动、故障冲击和温度等指标的变化，判断是否出现裂痕、断裂等故障以及故障的危害程度，实现对走行部关键部件故障的实时监测和精确诊断。

    该系统已在北京、上海、广州、深圳共计100余辆地铁列车应用，其中，在北京地铁1、2、5、8、9号线共计22辆列车上进行了应用，应用里程达到40万公里，已准确诊断出200余起故障，有效避免了地铁安全生产事故的发生。

    此外，该课题研究建立了行业技术标准（规范）的征求意见稿及“城轨车辆走行部车载故障诊断系统”的运用、维修指导规范，该规范已经有效地在北京地铁1、2、8、9号线、上海16号线和广州5号线推广实施。