簡(jiǎn)述國(guó)產(chǎn)地鐵信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程

張 寧

中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司

簡(jiǎn)述國(guó)產(chǎn)地鐵信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程

張 寧

中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司

隨著國(guó)內(nèi)各城市地鐵的建設(shè)，國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)開(kāi)始嶄露頭角，本文針對(duì)國(guó)產(chǎn)地鐵信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展歷程進(jìn)行簡(jiǎn)述。

國(guó)產(chǎn) 信號(hào)系統(tǒng) 研發(fā)

1 前言

目前，我國(guó)各大城市的地鐵建設(shè)如同一股浪潮洶涌而至。地鐵作為一個(gè)大系統(tǒng)工程，設(shè)備系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)和管理功能的重要手段。隨著運(yùn)營(yíng)的精細(xì)化和需求的提高，地鐵的建設(shè)帶動(dòng)了設(shè)備系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的逐步攀升。

按照國(guó)務(wù)院([1999]20號(hào)文)和國(guó)家計(jì)委([1999]428號(hào)文)的有關(guān)規(guī)定，對(duì)引進(jìn)的國(guó)外系統(tǒng)設(shè)備采取國(guó)產(chǎn)化對(duì)策，對(duì)于確保我國(guó)的技術(shù)發(fā)展具有重要意義，尤其是在地鐵領(lǐng)域中，國(guó)產(chǎn)化的重點(diǎn)對(duì)象是車(chē)輛和信號(hào)系統(tǒng)。

2 信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化意義

城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)中，信號(hào)系統(tǒng)的核心技術(shù)主要由國(guó)外供貨商掌握，主要設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口，因此在建設(shè)過(guò)程中，信號(hào)系統(tǒng)的技術(shù)談判難度大，建設(shè)方也很難掌握談判的主動(dòng)性，而且給后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)很大的不便，例如操作界面為國(guó)外文字﹑調(diào)試數(shù)據(jù)需發(fā)回國(guó)外廠(chǎng)商分析等問(wèn)題，都間接上增加了成本。

由國(guó)外廠(chǎng)家提供的設(shè)備，其昂貴的價(jià)格直接導(dǎo)致建設(shè)成本增加，設(shè)備的高度壟斷又給維修保養(yǎng)帶來(lái)一定的難度，一些備品備件及專(zhuān)用工具需原廠(chǎng)采購(gòu)，都增加了運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

根據(jù)國(guó)內(nèi)各大城市軌道交通工程的造價(jià)分析，信號(hào)系統(tǒng)約占總投資的3%～5%，實(shí)行信號(hào)系統(tǒng)逐步國(guó)產(chǎn)化方案，消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，逐步達(dá)到基本國(guó)產(chǎn)化，不但可降低地鐵的建設(shè)﹑運(yùn)營(yíng)﹑維護(hù)成本，而且對(duì)推動(dòng)我國(guó)信號(hào)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

3 信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)述

3.1 國(guó)外信號(hào)系統(tǒng)概述

國(guó)外城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用和發(fā)展已經(jīng)歷五十余年，自上世紀(jì)六﹑七十年代投入至今，已形成固定閉塞﹑準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞等多種制式的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)，并在歐美日本等發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。

土耳其安卡拉快線(xiàn)﹑英國(guó)道克蘭輕軌線(xiàn)﹑美國(guó)舊金山MUNI線(xiàn)﹑美國(guó)底特律客運(yùn)線(xiàn)﹑美國(guó)紐約肯尼迪機(jī)場(chǎng)線(xiàn)﹑馬來(lái)西亞吉隆坡輕軌2號(hào)線(xiàn)﹑加拿大多倫多快線(xiàn)﹑英國(guó)朱比利線(xiàn)路等采用了泰雷茲公司信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備。

倫敦北方線(xiàn)﹑倫敦中央線(xiàn)﹑泰恩威爾地鐵-機(jī)場(chǎng)線(xiàn)﹑奧特盧﹑馬得里﹑新加坡﹑澳斯陸地鐵1號(hào)及2號(hào)線(xiàn)等城市采用了英國(guó)西屋公司準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)設(shè)備。

紐倫堡無(wú)人駕駛系統(tǒng)﹑雅典地鐵1號(hào)線(xiàn)﹑紐約卡那西線(xiàn)﹑布那格2號(hào)線(xiàn)﹑巴黎地鐵﹑漢城地鐵2號(hào)線(xiàn)等采用了西門(mén)子公司信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備。

東京都交通局新宿線(xiàn)﹑京王新宿站﹑東京地鐵日比谷線(xiàn)﹑大阪市交通局御堂筋線(xiàn)﹑JR西日本京都神戶(hù)線(xiàn)﹑神戶(hù)市交通局西神山手線(xiàn)﹑神戶(hù)新交通Port Island線(xiàn)／六甲Island線(xiàn)等采用了日立公司信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備。

美國(guó)波斯頓﹑紐約﹑芝加哥﹑墨西哥﹑巴黎﹑馬里拉﹑伊斯坦布爾﹑漢城﹑倫敦﹑布魯塞爾﹑新加坡等城市采用阿爾斯通公司信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備。

3.2 國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)的起步

國(guó)內(nèi)列車(chē)自動(dòng)控制技術(shù)的研究始于五十年代，1965年我國(guó)開(kāi)始建設(shè)北京地鐵，同時(shí)啟動(dòng)了地鐵信號(hào)系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)工作。北京地鐵的正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，為我國(guó)自行開(kāi)發(fā)﹑設(shè)計(jì)﹑制造地鐵信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備提供了良好的平臺(tái)。八十年代末期，我國(guó)地下鐵道開(kāi)始進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)，但由于我國(guó)信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)水平和性能無(wú)法適應(yīng)這一發(fā)展形勢(shì)，與國(guó)外先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng)相比無(wú)論是在可靠性﹑穩(wěn)定性﹑功能和技術(shù)水平上均有較大差距。

在國(guó)內(nèi)進(jìn)行研究工作的同時(shí)，對(duì)于引進(jìn)國(guó)外系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)上的消化和吸收，但國(guó)外供貨商對(duì)技術(shù)的保護(hù)非常嚴(yán)密。盡管?chē)?guó)內(nèi)公司紛紛啟動(dòng)立項(xiàng)，組建地鐵信號(hào)測(cè)試中心，開(kāi)展ATS﹑ATP有關(guān)項(xiàng)目的研究。但這些工作進(jìn)展比較緩慢，國(guó)內(nèi)很難集成一套完整的信號(hào)系統(tǒng)。

北京地鐵信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展基本可以反映我國(guó)的整體情況。北京地鐵一號(hào)線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)自1969年9月開(kāi)始使用，信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，以ATC系統(tǒng)為目標(biāo)，并開(kāi)展了大規(guī)模的科研開(kāi)發(fā)工作，由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)元器件水平低﹑質(zhì)量差，加之研發(fā)能力較弱，致使當(dāng)時(shí)的信號(hào)系統(tǒng)僅落實(shí)在CTC﹑移頻軌道電路﹑機(jī)車(chē)信號(hào)﹑自動(dòng)停車(chē)和繼電聯(lián)鎖的水平，以這樣的系統(tǒng)維持運(yùn)營(yíng)了近20年。在設(shè)備進(jìn)入故障多發(fā)期后，北京地鐵一號(hào)線(xiàn)蘋(píng)果園至復(fù)興門(mén)段進(jìn)行了信號(hào)系統(tǒng)的技術(shù)改造，除繼電聯(lián)鎖外，引進(jìn)了英國(guó)西屋信號(hào)公司的ATS﹑ATP和10列車(chē)的ATO；后續(xù)的復(fù)興門(mén)至八王墳段采用了該公司的ATS﹑ATP 和ATO的地面設(shè)備，同時(shí)北京地鐵13號(hào)線(xiàn)﹑八通線(xiàn)采用了基于西屋公司的FS-2500和部分國(guó)產(chǎn)化的車(chē)載ATP。該部分國(guó)產(chǎn)化的車(chē)載ATP為北京交通大學(xué)與北京地鐵合作研制的LCF-100(DT)型列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備，為國(guó)內(nèi)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的車(chē)載ATP系統(tǒng)，有力的推動(dòng)了信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化。

3.3 國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)成形

2000年后，我國(guó)北京﹑上海﹑廣州等一線(xiàn)城市客流急劇增長(zhǎng)，為了緩解不堪重負(fù)的地面交通壓力，進(jìn)入了地鐵建設(shè)高峰時(shí)期。然而國(guó)內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)仍處于實(shí)驗(yàn)室的研究探索階段，且信號(hào)系統(tǒng)關(guān)乎安全，根本無(wú)法及時(shí)投入到線(xiàn)路應(yīng)用中。為了滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)的地鐵建設(shè)需要，各地紛紛引入了多家國(guó)外供貨商，最具有代表性的是阿爾斯通﹑西門(mén)子和泰雷茲(阿爾卡特)。

這一時(shí)期地鐵的建設(shè)，是消化吸收國(guó)外信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)難得的機(jī)遇，國(guó)內(nèi)通過(guò)30余年運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的積累﹑國(guó)外技術(shù)引進(jìn)和國(guó)內(nèi)技術(shù)水平的不斷增長(zhǎng)，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)﹑工程實(shí)施的實(shí)際能力不斷提高，已基本具備了對(duì)不同水平信號(hào)系統(tǒng)實(shí)施國(guó)產(chǎn)化的工作。

在政策的支持下，面臨著巨大的市場(chǎng)前景，國(guó)內(nèi)信號(hào)廠(chǎng)家加快了產(chǎn)品研發(fā)速度。為實(shí)現(xiàn)國(guó)外系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家首先將國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)定位于相對(duì)簡(jiǎn)單的ATS和CI系統(tǒng)。在這期間，在政策的引導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家與國(guó)外廠(chǎng)家組成聯(lián)合體進(jìn)行投標(biāo)，國(guó)內(nèi)通過(guò)邊消化邊吸收的形式，逐步研發(fā)自主的ATS和CI系統(tǒng)，例如卡斯柯﹑通號(hào)公司﹑鐵科院等，加速了信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化實(shí)質(zhì)性和大幅的腳步。

隨著我國(guó)對(duì)國(guó)外先進(jìn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的引進(jìn)和使用，國(guó)內(nèi)逐步積累了系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)﹑系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)用的成熟經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)主要信號(hào)系統(tǒng)廠(chǎng)商已具備自主研發(fā)CBTC移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的能力和基礎(chǔ)，關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)取得了相應(yīng)突破，部分信號(hào)廠(chǎng)商研究的系統(tǒng)設(shè)備也已進(jìn)入試驗(yàn)線(xiàn)測(cè)試階段。

3.4 國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)成長(zhǎng)

2008年北京軌道交通亦莊線(xiàn)﹑昌平線(xiàn)和房山線(xiàn)作為首批信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化示范線(xiàn)，裝備了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北京交控公司LCF-300信號(hào)系統(tǒng)和上?？ㄋ箍鹿綰rbalis888國(guó)產(chǎn)化信號(hào)系統(tǒng)。2010年亦莊線(xiàn)以國(guó)產(chǎn)CBTC系統(tǒng)開(kāi)通，標(biāo)志著我國(guó)自主研發(fā)的信號(hào)系統(tǒng)打破了國(guó)外廠(chǎng)商在此領(lǐng)域的壟斷地位，在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的同時(shí)，也為國(guó)產(chǎn)化系統(tǒng)正式進(jìn)入市場(chǎng)拿到必須的安全認(rèn)證證書(shū)。

目前示范線(xiàn)裝備的國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行良好，安全可靠性及其它運(yùn)營(yíng)指標(biāo)完全可以媲美國(guó)外信號(hào)系統(tǒng)，為我國(guó)軌道交通裝備實(shí)現(xiàn)全面國(guó)產(chǎn)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

除以上示范線(xiàn)路使用的兩家信號(hào)系統(tǒng)外，國(guó)內(nèi)開(kāi)展CBTC系統(tǒng)研究的還有鐵科院﹑通號(hào)院﹑和利時(shí)，其產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)展相對(duì)稍晚，其中通號(hào)院FZL300型信號(hào)系統(tǒng)系統(tǒng)硬件平臺(tái)已通過(guò)安全認(rèn)證并取得相應(yīng)安全證書(shū)，并在北京在建地鐵線(xiàn)路上進(jìn)行運(yùn)營(yíng)驗(yàn)證。而鐵科院MTC-I型CBTC系統(tǒng)部分目前也已完成全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并與廣州地鐵合作進(jìn)行運(yùn)營(yíng)實(shí)際驗(yàn)證。卡斯柯自主研發(fā)的iCMTC CBTC系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)國(guó)外權(quán)威安全評(píng)估機(jī)構(gòu)的SIL 4級(jí)安全認(rèn)證，和利時(shí)的CBTC信號(hào)系統(tǒng)也已經(jīng)通過(guò)相關(guān)安全等級(jí)認(rèn)證，正在尋求實(shí)際線(xiàn)路進(jìn)行運(yùn)營(yíng)驗(yàn)證。從目前進(jìn)展來(lái)看，四套系統(tǒng)已具備上線(xiàn)運(yùn)營(yíng)能力，但其可靠性﹑安全性尚未完全得以實(shí)踐檢驗(yàn)。

從系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化情況來(lái)看，北京交控公司LCF-300型信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化率可以達(dá)到90%以上，包括整套系統(tǒng)硬件﹑軟件及系統(tǒng)服務(wù)；上?？ㄋ箍鹿緡?guó)產(chǎn)化信號(hào)系統(tǒng)仍然有部分產(chǎn)品特別是核心計(jì)算機(jī)設(shè)備﹑關(guān)鍵安全及通信軟件﹑無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等需要依賴(lài)其技術(shù)支持方法國(guó)阿爾斯通公司的支持，國(guó)產(chǎn)化率仍有待提高。

4 國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)展望

北京交控公司國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)在示范線(xiàn)開(kāi)通后，應(yīng)用在地鐵7號(hào)線(xiàn)﹑14號(hào)線(xiàn)也已開(kāi)通運(yùn)行，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)各個(gè)城市中也中標(biāo)多條線(xiàn)路，引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)正式進(jìn)入市場(chǎng)應(yīng)用階段。

5 結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)幾年，隨著通號(hào)院﹑鐵科院試驗(yàn)線(xiàn)路的開(kāi)通，以及卡斯柯﹑和利時(shí)公司的線(xiàn)路進(jìn)入試驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)在地鐵建設(shè)中占據(jù)技術(shù)和市場(chǎng)主導(dǎo)地位將指日可待。

[1]張志力，王春強(qiáng)，張文強(qiáng).北京地鐵信號(hào)系統(tǒng)綜述及其發(fā)展建議[J].都市快軌交通，2015，03：114-119

[2]謝濤.地鐵信號(hào)系統(tǒng)采用的安全性技術(shù)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2015，10：154-155

[3]安彬.地鐵信號(hào)系統(tǒng)中車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信傳輸抗干擾分析[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2015，12：84-85+88