□ 柯 維

　　有著3千多年建城史的古都北京，容納著兩千多萬人口，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，考驗著每一位北京執政者的智慧。

　　交通、環境、安全……如果將城市比作一家機器，那麼如何讓它高效運轉，需要城市管理者考慮到與人們生活息息相關的每個方面。近些年來，北京城市建設不斷提速，在精細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、逐步完善的城市環境等。但作為超大城市，粗放式發展的問題依然嚴峻。當壓力越來越大，科技的作用開始凸顯。近年來，北京市科委重點支援城市精細化管理相關技術的研發與應用，為城市快速健康發展提供科技支撐。

　　交通科技保障城市動脈暢通

　　交通是一個城市的動脈。據北京市公安局公安交通管理局統計，2012年底，北京市機動車保有量為520萬輛，至2014年10月，全市機動車保有量561.3萬輛，比2012年增長7%。與此同時，道路路網密度已趨於飽和，軌道交通覆蓋範圍不夠，客運交通樞紐有待進一步合理化。可以説，城市交通擁堵問題已成為制約北京市城市現代化進程和可持續發展過程中的一個重要瓶頸。

　　為提高城市交通運作效率，2010年至今，北京市科委支援交通領域科技項目（課題）91個，共投入科研經費2.2億元，促進以軌道交通為核心的城市交通發展，提升交通科技創新能力。其中最具代表性的是基於通信的列車控制系統（CBTC）的研發和産業化。

　　隨著北京市軌道交通網路化發展，規劃線路達到500公里以上，實現軌道交通“公交化”。列車自動控制系統是保證城市軌道交通系統行車安全、提高運輸效率必不可少的核心設備。十年以前，我國大容量城市軌道交通所需的技術先進的列車運作控制系統，如基於通信的列車控制系統（CBTC），還完全由國外信號廠商提供，核心技術掌握在外國人手裏。

　　為了改善整體軌道交通信號系統的被動局面，北京市科委2004年設立重大科技項目 “基於通信的城軌CBTC系統的研究與開發”，支援北京交通大學與北京市基礎設施投資有限公司、北京市軌道交通建設管理有限公司、北京市地鐵運營公司等在全國第一個立項研究具有自主智慧財産權的適於城市軌道交通的基於通信列車控制系統CBTC，採用産學研的方式開展CBTC系統關鍵技術及系統整合研究。攻克了關鍵技術，研製出了全國第一個具有自主智慧財産權的CBTC系統樣機，在實驗室進行綜合測試和倣真，並在北京地鐵1.3公里的試車線上進行了系統功能和性能的測試和試驗，試驗表明各項功能和性能指標均達到國際先進技術水準，在CBTC系統的原始創新和整合創新方面取得重大突破，為實現城市軌道交通CBTC系統國産化邁出了堅實的一步。

　　2007年，通過專家論證，北京市科委決定對前期CBTC系統成果進行放大支援，同時在組織實施的機制上進行創新，以用戶單位為主體，由北京地鐵運營公司牽頭，北京交通大學、和利時公司等單位共同實施，開展實際運營線路的專場測試，並在大連快軌和北京地鐵進行中試試驗，實現了實驗室研發成果向現場中試的轉化。

　　2008年，北京市科委繼續啟動重大科技計劃項目“北京軌道交通信號系統核心技術研發及示範工程”，以建設單位為主體，由北京市軌道交通建設管理公司牽頭，北京交通大學和地鐵運營公司等單位共同承擔，有力地推進了CBTC系統在示範工程中的應用。該項目同時得到了“十一五”時期國家科技支撐計劃支援，並將亦莊地鐵線路列為CBTC示範工程。

　　2010年12月30日，亦莊線成為國內第一條採用自主創新CBTC系統的軌道交通示範線成功開通。中國人擁有了自主智慧財産權的CBTC信號技術。亦莊線運營三年來，運營里程達到3400萬公里左右，開行列車24萬列，客運量1.2億人次。

　　2009年，北交大依託CBTC系統産業化成立的實體企業——交控科技，已逐步由核心設備廠商成長為全系統解決方案供應商，2011年起具備了地鐵線路信號系統總整合商資質（國家發改委授予）。通過積極參與國內各城市地鐵建設，交控科技的CBTC産品相繼在北京亦莊線、昌平線、14號線和7號線、重慶單軌3號線上成功應用，2013年以後連續中標成都地鐵3號線、長沙地鐵1號線、深圳7號線、天津6號線信號系統總包項目，總計中標金額達10.46億元，標誌著我市企業自主開發的CBTC系統産品在國內獲得普遍認可。

　　許市民一個乾淨的北京

　　“好好享受這APEC藍，多吸幾口乾凈空氣吧。”北京市民略帶調侃的玩笑道出了他們對藍天碧水的渴求。城市發展與環境保護是客觀存在的矛盾。城市的精細化管理必須在這二者中尋求平衡。

　　北京市的污染情況複雜。其中，大氣污染物來源廣泛、成因複雜，煤炭在能源消費中的比重仍超過30%，還有數百家污染防治水準較低的小化工、小鑄造企業以及資源消耗性的石灰、磚瓦等企業，施工揚塵等無組織排放控制難，總體上大氣污染物排放總量過大，超過環境容量。北京每人平均佔有水資源量不足300m3，僅為世界每人平均的1/30，水資源開發程度超過極限，北京平原區地下水開發利用率為109%，地表水開發利用率平均為86%，遠高於國際上公認的存在嚴重水荒的潛在可能的40%的水資源開發利用率指標。此外水污染防治水準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達到100%，北京污水處理率只有84%。

　　針對現狀，北京市部署了系列科技攻關項目，為北京市生態環境治理提供技術支撐。研究結果表明，北京市大氣環境中由有機物通過光化學反應形成的二次有機氣溶膠佔相當大的比重，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發生光化學反應後形成的氧化性環境中形成。因此，要想解決北京市臭氧和細粒子PM2.5污染，必須採取有效措施控制VOCs的排放。

　　根據2011年北京市VOCs污染源排放清單，在溶劑使用類污染源中，工業涂裝企業排放分擔率最高，佔溶劑使用類污染源排放量的30%以上，但由於工業涂裝過程VOCs排放的複雜性（漆霧影響VOCs的去除、存在高沸點VOCs），現有涂裝企業絕大多數未對噴漆工序的VOCs進行治理，少數採取控制措施的企業其現有控制技術也無法保證穩定運作。

　　基於此，“工業涂裝企業VOCs（揮發性有機物）控制技術改進與示範”項目，致力於在北京市工業涂裝企業污染現狀分析、工業涂裝企業排放特徵研究以及國內外涂裝企業VOCs控制技術篩選評估的基礎上，提出北京市工業涂裝企業VOCs污染控制思路及治理對策，開展工業涂裝企業VOCs控制關鍵技術與裝備的研發及工程示範。

　　“厭氧氨氧化生物菌種培育及生物載體開發與應用”課題的實施，則推進了厭氧氨氧化工藝的産業化發展，促進北京市工業污染物削減和水體環境改善。該課題以典型行業高氨氮廢水為處理對象，開發以厭氧氨氧化技術為核心的成套化裝備，建立厭氧氨氧化脫氮工藝智慧控制系統，形成高氨氮廢水厭氧氨氧化脫氮工藝啟動、運作和控制的技術體系，建立典型廢水厭氧氨氧化脫氮工藝的實際工程，從而促進高效自養脫氮技術在污水處理中的推廣應用，為削減北京市工業污染物排放總量和改善重點流域的水體環境提供技術保障。

　　北京排水集團制定了以厭氧氨氧化工程應用和産業化為核心的發展策略。在試驗研究的基礎上開拓創新，不斷推進厭氧氨氧化的設備開發和推廣應用。目前已建成運作國內第一個污泥消化液厭氧氨氧化實際工程。該工程穩定運作近20個月，總氮去除率85%以上，去除負荷為0.5—0.8 kg—N/(m3·d)。該集團將於2014年底，在湖北十堰市建成我國第一個滲濾液厭氧氨氧化示範工程，日處理典型垃圾滲濾液200m3/d，運作後運作費用將降低40%左右。

　　科技築起安全門

　　據統計，2012年全年，全市共發生道路交通、生産安全、火災、鐵路交通、農業機械死亡事故982起，死亡1073人，事故起數同比增加5起，上升0.51%，死亡人數同比減少16人，下降1.47%，各項事故指標均在年度目標範圍內。

　　每一起事故對一個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營里程已達465公里，日均客流量突破1000萬人次，到2015年將形成660公里軌道交通網路。隨著開通運營里程的增加，投入運營的城軌車輛數量同步快速增加，車輛運營密度越來越大，網路化程度也越來越高。在軌道交通實際運營中，由於軌道交通建設、車輛設計和製造、運營管理以及大客流衝擊所帶來的巨大交通壓力等，都對城軌車輛的安全形成嚴峻考驗，並造成不可避免且客觀存在的安全品質隱患。

　　車輛走行部的機械故障是影響車輛運作安全的重要因素，尤其是走行部關鍵機械部件如輪對、軸承、齒輪和構架等，一旦發生故障，輕則直接導致掉線、清客、救援、停運等，擾亂運營秩序，重則導致車毀人亡等災難性事故，社會影響嚴重。

　　為了保障軌道交通運營安全，地鐵運營部門投入了巨大精力。雖然城軌車輛各設備系統技術有了很大的發展，車輛技術水準已達到世界先進水準，並且建立了高密度的計劃維修體制，但也依然不能保證車輛走行部不發生故障，由於缺乏有效的城軌車輛走行部關鍵機械部件監測診斷手段，還必須依靠人工耳聽目視的所謂“死看死守”的方法進行高密度的計劃性維修和預防性維修。這種方式不僅佔用備品備件多，嚴重浪費人力、物力，而且還需要依靠經驗、難以發現隱性故障，存在較大的安全隱患。

　　目前已有的一些檢測技術手段都沒有故障診斷及預警能力，如地面紅外軸溫檢測可檢測軸箱或牽引電機軸承溫度，但這種地面檢測方式沒有故障診斷及預警功能，可能錯失處理故障的最佳時機，而且很多類型的故障比如齒輪故障並不産生溫升，也就無從檢測；軸承破損後並不經過溫升階段直接引發“冷切”的案例也屢見不鮮；另一種檢測方式是地面平輪檢測，可檢測踏面表面擦傷、剝離，但檢測準確度無法保證，而且對踏面內部的空洞、裂紋、踏面失圓等故障無診斷及預警能力。

　　北京市科委重大科技項目“城軌車輛走行部車載故障線上實時診斷與監測系統”，支援唐智公司形成了一套基於廣義共振理論與共振解調技術的城軌車輛走行部的車載線上實時故障診斷系統，通過檢測車輛運動部件的振動、故障衝擊和溫度等指標的變化，判斷是否出現裂痕、斷裂等故障以及故障的危害程度，實現對走行部關鍵部件故障的實時監測和精確診斷。

　　該系統已在北京、上海、廣州、深圳共計100余輛地鐵列車應用，其中，在北京地鐵1、2、5、8、9號線共計22輛列車上進行了應用，應用里程達到40萬公里，已準確診斷出200余起故障，有效避免了地鐵安全生産事故的發生。

　　此外，該課題研究建立了行業技術標準（規範）的徵求意見稿及“城軌車輛走行部車載故障診斷系統”的運用、維修指導規範，該規範已經有效地在北京地鐵1、2、8、9號線、上海16號線和廣州5號線推廣實施。