□ 柯 維

　　有著3千多年建城史的古都北京，容納著兩千多萬(wàn)人口，在邁向世界城市的征途中，這樣的超大城市如何管理，可謂是世界性難題，考驗(yàn)著每一位北京執(zhí)政者的智慧。

　　交通、環(huán)境、安全……如果將城市比作一家機(jī)器，那么如何讓它高效運(yùn)轉(zhuǎn)，需要城市管理者考慮到與人們生活息息相關(guān)的每個(gè)方面。近些年來(lái)，北京城市建設(shè)不斷提速，在精細(xì)化管理方面做了許多工作，也摸索出了不少好的做法，比如更便利的交通、逐步完善的城市環(huán)境等。但作為超大城市，粗放式發(fā)展的問(wèn)題依然嚴(yán)峻。當(dāng)壓力越來(lái)越大，科技的作用開始凸顯。近年來(lái)，北京市科委重點(diǎn)支持城市精細(xì)化管理相關(guān)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，為城市快速健康發(fā)展提供科技支撐。

　　交通科技保障城市動(dòng)脈暢通

　　交通是一個(gè)城市的動(dòng)脈。據(jù)北京市公安局公安交通管理局統(tǒng)計(jì)，2012年底，北京市機(jī)動(dòng)車保有量為520萬(wàn)輛，至2014年10月，全市機(jī)動(dòng)車保有量561.3萬(wàn)輛，比2012年增長(zhǎng)7%。與此同時(shí)，道路路網(wǎng)密度已趨于飽和，軌道交通覆蓋范圍不夠，客運(yùn)交通樞紐有待進(jìn)一步合理化?？梢哉f(shuō)，城市交通擁堵問(wèn)題已成為制約北京市城市現(xiàn)代化進(jìn)程和可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重要瓶頸。

　　為提高城市交通運(yùn)行效率，2010年至今，北京市科委支持交通領(lǐng)域科技項(xiàng)目（課題）91個(gè)，共投入科研經(jīng)費(fèi)2.2億元，促進(jìn)以軌道交通為核心的城市交通發(fā)展，提升交通科技創(chuàng)新能力。其中最具代表性的是基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

　　隨著北京市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，規(guī)劃線路達(dá)到500公里以上，實(shí)現(xiàn)軌道交通“公交化”。列車自動(dòng)控制系統(tǒng)是保證城市軌道交通系統(tǒng)行車安全、提高運(yùn)輸效率必不可少的核心設(shè)備。十年以前，我國(guó)大容量城市軌道交通所需的技術(shù)先進(jìn)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，如基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC），還完全由國(guó)外信號(hào)廠商提供，核心技術(shù)掌握在外國(guó)人手里。

　　為了改善整體軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的被動(dòng)局面，北京市科委2004年設(shè)立重大科技項(xiàng)目 “基于通信的城軌CBTC系統(tǒng)的研究與開發(fā)”，支持北京交通大學(xué)與北京市基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司、北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司、北京市地鐵運(yùn)營(yíng)公司等在全國(guó)第一個(gè)立項(xiàng)研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適于城市軌道交通的基于通信列車控制系統(tǒng)CBTC，采用產(chǎn)學(xué)研的方式開展CBTC系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)集成研究。攻克了關(guān)鍵技術(shù)，研制出了全國(guó)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CBTC系統(tǒng)樣機(jī)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綜合測(cè)試和仿真，并在北京地鐵1.3公里的試車線上進(jìn)行了系統(tǒng)功能和性能的測(cè)試和試驗(yàn)，試驗(yàn)表明各項(xiàng)功能和性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平，在CBTC系統(tǒng)的原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新方面取得重大突破，為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通CBTC系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

　　2007年，通過(guò)專家論證，北京市科委決定對(duì)前期CBTC系統(tǒng)成果進(jìn)行放大支持，同時(shí)在組織實(shí)施的機(jī)制上進(jìn)行創(chuàng)新，以用戶單位為主體，由北京地鐵運(yùn)營(yíng)公司牽頭，北京交通大學(xué)、和利時(shí)公司等單位共同實(shí)施，開展實(shí)際運(yùn)營(yíng)線路的專場(chǎng)測(cè)試，并在大連快軌和北京地鐵進(jìn)行中試試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室研發(fā)成果向現(xiàn)場(chǎng)中試的轉(zhuǎn)化。

　　2008年，北京市科委繼續(xù)啟動(dòng)重大科技計(jì)劃項(xiàng)目“北京軌道交通信號(hào)系統(tǒng)核心技術(shù)研發(fā)及示范工程”，以建設(shè)單位為主體，由北京市軌道交通建設(shè)管理公司牽頭，北京交通大學(xué)和地鐵運(yùn)營(yíng)公司等單位共同承擔(dān)，有力地推進(jìn)了CBTC系統(tǒng)在示范工程中的應(yīng)用。該項(xiàng)目同時(shí)得到了“十一五”時(shí)期國(guó)家科技支撐計(jì)劃支持，并將亦莊地鐵線路列為CBTC示范工程。

　　2010年12月30日，亦莊線成為國(guó)內(nèi)第一條采用自主創(chuàng)新CBTC系統(tǒng)的軌道交通示范線成功開通。中國(guó)人擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CBTC信號(hào)技術(shù)。亦莊線運(yùn)營(yíng)三年來(lái)，運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到3400萬(wàn)公里左右，開行列車24萬(wàn)列，客運(yùn)量1.2億人次。

　　2009年，北交大依托CBTC系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化成立的實(shí)體企業(yè)——交控科技，已逐步由核心設(shè)備廠商成長(zhǎng)為全系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，2011年起具備了地鐵線路信號(hào)系統(tǒng)總集成商資質(zhì)（國(guó)家發(fā)改委授予）。通過(guò)積極參與國(guó)內(nèi)各城市地鐵建設(shè)，交控科技的CBTC產(chǎn)品相繼在北京亦莊線、昌平線、14號(hào)線和7號(hào)線、重慶單軌3號(hào)線上成功應(yīng)用，2013年以后連續(xù)中標(biāo)成都地鐵3號(hào)線、長(zhǎng)沙地鐵1號(hào)線、深圳7號(hào)線、天津6號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)總包項(xiàng)目，總計(jì)中標(biāo)金額達(dá)10.46億元，標(biāo)志著我市企業(yè)自主開發(fā)的CBTC系統(tǒng)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)獲得普遍認(rèn)可。

　　許市民一個(gè)干凈的北京

　　“好好享受這APEC藍(lán)，多吸幾口干凈空氣吧?！北本┦忻衤詭д{(diào)侃的玩笑道出了他們對(duì)藍(lán)天碧水的渴求。城市發(fā)展與環(huán)境保護(hù)是客觀存在的矛盾。城市的精細(xì)化管理必須在這二者中尋求平衡。

　　北京市的污染情況復(fù)雜。其中，大氣污染物來(lái)源廣泛、成因復(fù)雜，煤炭在能源消費(fèi)中的比重仍超過(guò)30%，還有數(shù)百家污染防治水平較低的小化工、小鑄造企業(yè)以及資源消耗性的石灰、磚瓦等企業(yè)，施工揚(yáng)塵等無(wú)組織排放控制難，總體上大氣污染物排放總量過(guò)大，超過(guò)環(huán)境容量。北京人均占有水資源量不足300m3，僅為世界人均的1/30，水資源開發(fā)程度超過(guò)極限，北京平原區(qū)地下水開發(fā)利用率為109%，地表水開發(fā)利用率平均為86%，遠(yuǎn)高于國(guó)際上公認(rèn)的存在嚴(yán)重水荒的潛在可能的40%的水資源開發(fā)利用率指標(biāo)。此外水污染防治水平與世界城市相比也有一定差距。巴黎、紐約、倫敦的城市污水處理率已經(jīng)達(dá)到100%，北京污水處理率只有84%。

　　針對(duì)現(xiàn)狀，北京市部署了系列科技攻關(guān)項(xiàng)目，為北京市生態(tài)環(huán)境治理提供技術(shù)支撐。研究結(jié)果表明，北京市大氣環(huán)境中由有機(jī)物通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)形成的二次有機(jī)氣溶膠占相當(dāng)大的比重，此外PM2.5中的硫酸根、硝酸根和銨離子也是SO2、NOx、NH3等一次污染物在VOCs和NOx發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)后形成的氧化性環(huán)境中形成。因此，要想解決北京市臭氧和細(xì)粒子PM2.5污染，必須采取有效措施控制VOCs的排放。

　　根據(jù)2011年北京市VOCs污染源排放清單，在溶劑使用類污染源中，工業(yè)涂裝企業(yè)排放分擔(dān)率最高，占溶劑使用類污染源排放量的30%以上，但由于工業(yè)涂裝過(guò)程VOCs排放的復(fù)雜性（漆霧影響VOCs的去除、存在高沸點(diǎn)VOCs），現(xiàn)有涂裝企業(yè)絕大多數(shù)未對(duì)噴漆工序的VOCs進(jìn)行治理，少數(shù)采取控制措施的企業(yè)其現(xiàn)有控制技術(shù)也無(wú)法保證穩(wěn)定運(yùn)行。

　　基于此，“工業(yè)涂裝企業(yè)VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）控制技術(shù)改進(jìn)與示范”項(xiàng)目，致力于在北京市工業(yè)涂裝企業(yè)污染現(xiàn)狀分析、工業(yè)涂裝企業(yè)排放特征研究以及國(guó)內(nèi)外涂裝企業(yè)VOCs控制技術(shù)篩選評(píng)估的基礎(chǔ)上，提出北京市工業(yè)涂裝企業(yè)VOCs污染控制思路及治理對(duì)策，開展工業(yè)涂裝企業(yè)VOCs控制關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研發(fā)及工程示范。

　　“厭氧氨氧化生物菌種培育及生物載體開發(fā)與應(yīng)用”課題的實(shí)施，則推進(jìn)了厭氧氨氧化工藝的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，促進(jìn)北京市工業(yè)污染物削減和水體環(huán)境改善。該課題以典型行業(yè)高氨氮廢水為處理對(duì)象，開發(fā)以厭氧氨氧化技術(shù)為核心的成套化裝備，建立厭氧氨氧化脫氮工藝智能控制系統(tǒng)，形成高氨氮廢水厭氧氨氧化脫氮工藝啟動(dòng)、運(yùn)行和控制的技術(shù)體系，建立典型廢水厭氧氨氧化脫氮工藝的實(shí)際工程，從而促進(jìn)高效自養(yǎng)脫氮技術(shù)在污水處理中的推廣應(yīng)用，為削減北京市工業(yè)污染物排放總量和改善重點(diǎn)流域的水體環(huán)境提供技術(shù)保障。

　　北京排水集團(tuán)制定了以厭氧氨氧化工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化為核心的發(fā)展策略。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上開拓創(chuàng)新，不斷推進(jìn)厭氧氨氧化的設(shè)備開發(fā)和推廣應(yīng)用。目前已建成運(yùn)行國(guó)內(nèi)第一個(gè)污泥消化液厭氧氨氧化實(shí)際工程。該工程穩(wěn)定運(yùn)行近20個(gè)月，總氮去除率85%以上，去除負(fù)荷為0.5—0.8 kg—N/(m3·d)。該集團(tuán)將于2014年底，在湖北十堰市建成我國(guó)第一個(gè)滲濾液厭氧氨氧化示范工程，日處理典型垃圾滲濾液200m3/d，運(yùn)行后運(yùn)行費(fèi)用將降低40%左右。

　　科技筑起安全門

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年全年，全市共發(fā)生道路交通、生產(chǎn)安全、火災(zāi)、鐵路交通、農(nóng)業(yè)機(jī)械死亡事故982起，死亡1073人，事故起數(shù)同比增加5起，上升0.51%，死亡人數(shù)同比減少16人，下降1.47%，各項(xiàng)事故指標(biāo)均在年度目標(biāo)范圍內(nèi)。

　　每一起事故對(duì)一個(gè)城市而言都不是小事。以交通為例，截至目前，北京市軌道交通投入運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)465公里，日均客流量突破1000萬(wàn)人次，到2015年將形成660公里軌道交通網(wǎng)絡(luò)。隨著開通運(yùn)營(yíng)里程的增加，投入運(yùn)營(yíng)的城軌車輛數(shù)量同步快速增加，車輛運(yùn)營(yíng)密度越來(lái)越大，網(wǎng)絡(luò)化程度也越來(lái)越高。在軌道交通實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，由于軌道交通建設(shè)、車輛設(shè)計(jì)和制造、運(yùn)營(yíng)管理以及大客流沖擊所帶來(lái)的巨大交通壓力等，都對(duì)城軌車輛的安全形成嚴(yán)峻考驗(yàn)，并造成不可避免且客觀存在的安全質(zhì)量隱患。

　　車輛走行部的機(jī)械故障是影響車輛運(yùn)行安全的重要因素，尤其是走行部關(guān)鍵機(jī)械部件如輪對(duì)、軸承、齒輪和構(gòu)架等，一旦發(fā)生故障，輕則直接導(dǎo)致掉線、清客、救援、停運(yùn)等，擾亂運(yùn)營(yíng)秩序，重則導(dǎo)致車毀人亡等災(zāi)難性事故，社會(huì)影響嚴(yán)重。

　　為了保障軌道交通運(yùn)營(yíng)安全，地鐵運(yùn)營(yíng)部門投入了巨大精力。雖然城軌車輛各設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)有了很大的發(fā)展，車輛技術(shù)水平已達(dá)到世界先進(jìn)水平，并且建立了高密度的計(jì)劃維修體制，但也依然不能保證車輛走行部不發(fā)生故障，由于缺乏有效的城軌車輛走行部關(guān)鍵機(jī)械部件監(jiān)測(cè)診斷手段，還必須依靠人工耳聽目視的所謂“死看死守”的方法進(jìn)行高密度的計(jì)劃性維修和預(yù)防性維修。這種方式不僅占用備品備件多，嚴(yán)重浪費(fèi)人力、物力，而且還需要依靠經(jīng)驗(yàn)、難以發(fā)現(xiàn)隱性故障，存在較大的安全隱患。

　　目前已有的一些檢測(cè)技術(shù)手段都沒(méi)有故障診斷及預(yù)警能力，如地面紅外軸溫檢測(cè)可檢測(cè)軸箱或牽引電機(jī)軸承溫度，但這種地面檢測(cè)方式?jīng)]有故障診斷及預(yù)警功能，可能錯(cuò)失處理故障的最佳時(shí)機(jī)，而且很多類型的故障比如齒輪故障并不產(chǎn)生溫升，也就無(wú)從檢測(cè)；軸承破損后并不經(jīng)過(guò)溫升階段直接引發(fā)“冷切”的案例也屢見不鮮；另一種檢測(cè)方式是地面平輪檢測(cè)，可檢測(cè)踏面表面擦傷、剝離，但檢測(cè)準(zhǔn)確度無(wú)法保證，而且對(duì)踏面內(nèi)部的空洞、裂紋、踏面失圓等故障無(wú)診斷及預(yù)警能力。

　　北京市科委重大科技項(xiàng)目“城軌車輛走行部車載故障在線實(shí)時(shí)診斷與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，支持唐智公司形成了一套基于廣義共振理論與共振解調(diào)技術(shù)的城軌車輛走行部的車載在線實(shí)時(shí)故障診斷系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)車輛運(yùn)動(dòng)部件的振動(dòng)、故障沖擊和溫度等指標(biāo)的變化，判斷是否出現(xiàn)裂痕、斷裂等故障以及故障的危害程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)走行部關(guān)鍵部件故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精確診斷。

　　該系統(tǒng)已在北京、上海、廣州、深圳共計(jì)100余輛地鐵列車應(yīng)用，其中，在北京地鐵1、2、5、8、9號(hào)線共計(jì)22輛列車上進(jìn)行了應(yīng)用，應(yīng)用里程達(dá)到40萬(wàn)公里，已準(zhǔn)確診斷出200余起故障，有效避免了地鐵安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。

　　此外，該課題研究建立了行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范）的征求意見稿及“城軌車輛走行部車載故障診斷系統(tǒng)”的運(yùn)用、維修指導(dǎo)規(guī)范，該規(guī)范已經(jīng)有效地在北京地鐵1、2、8、9號(hào)線、上海16號(hào)線和廣州5號(hào)線推廣實(shí)施。