核心技術(shù) 自主創(chuàng)新--打造中國軌道交通「神經(jīng)中樞」

 

　　據(jù)《新報(bào)》報(bào)導(dǎo)，隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展愈加迅速，今年國策亦紛紛「觸網(wǎng)」，中國國務(wù)院總理李克強(qiáng)于日前閉幕的兩會(huì)上明確指出，工業(yè)化需和信息化融合，重點(diǎn)發(fā)展先進(jìn)軌道交通裝備等十大領(lǐng)域，促進(jìn)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)與制造業(yè)融合發(fā)展，提升制造業(yè)層次和核心競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，亦要推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)及高新技術(shù)構(gòu)邁向中高端，促進(jìn)工業(yè)化和信息化深度融合，開發(fā)利用網(wǎng)絡(luò)化等技術(shù)，著力在關(guān)鍵領(lǐng)域搶占先機(jī)、取得突破。

 

　　基于這一指導(dǎo)思想，第十屆中國國際軌道交通展將于下月初在上海舉行，為國內(nèi)外廠商和買家創(chuàng)造信息、技術(shù)、商貿(mào)等交流平臺(tái)。隨著中國軌道交通的長足發(fā)展，高密度的軌道運(yùn)載對(duì)其控制系統(tǒng)的安全性及高效性提出了更高的要求。而通信信號(hào)系統(tǒng)作為軌道交通的「神經(jīng)中樞」，是保障軌道交通安全運(yùn)營的核心技術(shù)。

 

　　中國的軌道交通控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，成績斐然。高速鐵路領(lǐng)域，中國目前擁有世界最先進(jìn)的CTCS-3級(jí)列車控制系統(tǒng)和1.6萬公里的成熟運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。此外，于城市軌道交通領(lǐng)域，中國亦已成功掌握目前世界最先進(jìn)的CBTC系統(tǒng)，國產(chǎn)技術(shù)已領(lǐng)跑世界軌道交通控制系統(tǒng)領(lǐng)域。

 

 

　　20世紀(jì)90年代，中國各地應(yīng)用的主流通信信號(hào)控制系統(tǒng)大多是國外品牌。然而，國外系統(tǒng)售價(jià)昂貴，二次開發(fā)受諸多限制，對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)亦要求較高，不符合中國大多數(shù)項(xiàng)目的需求，且當(dāng)時(shí)的國內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)普遍存在科研水平不高、標(biāo)準(zhǔn)符合度差、功能單一等問題。

 

　　近年來，經(jīng)過引進(jìn)、消化、吸收和自主創(chuàng)新，中國軌道交通技術(shù)在高速鐵路領(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)突破，技術(shù)研發(fā)水平不斷提升、生產(chǎn)制造和施工安裝的裝備與手段已成長為世界一流水平，具備了一站式服務(wù)能力。中國自主開發(fā)成功的軌道交通信號(hào)技術(shù)，也已經(jīng)成功應(yīng)用于全國鐵路及城市軌道的交通建設(shè)。

 

　　去年10月舉辦的第十二屆中國國際現(xiàn)代化鐵路技術(shù)裝備展覽，會(huì)上中國軌道交通系統(tǒng)解決方案供貨商展出了豐碩成果，其中包括CTCS-3級(jí)、CTCTS-2級(jí)+ATO列車控制系統(tǒng)、FZK-CTC分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)、編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、TD-LTE高速列車車地通信系統(tǒng)解決方案等。業(yè)內(nèi)人士表示，中國的現(xiàn)代化通信信號(hào)技術(shù)與裝備安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)先世界。

 

　　今年1月底，中國科技部高新司曾召開「城市軌道交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟籌備工作研討會(huì)」。城市軌道交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的籌建，將進(jìn)一步支撐中國城市軌道交通產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與「走出去」戰(zhàn)略實(shí)施。

 

 

　　在現(xiàn)代先進(jìn)的城市軌道通信信號(hào)技術(shù)中，不可不提CBTC技術(shù)。CBTC（移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)）是基于無線通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以減少列車間運(yùn)行間隔，提高運(yùn)輸能力。相比傳統(tǒng)的城軌控制系統(tǒng)，CBTC系統(tǒng)信息傳輸流量大、效率高、速度快，并且容易適應(yīng)不同車型、車速、運(yùn)量、牽引方式的列車，兼容性強(qiáng)。它的特點(diǎn)是用無線通信媒體來實(shí)現(xiàn)列車和地面的雙向通信。

 

　　CBTC系統(tǒng)制式復(fù)雜，簡單來說，就是大大小小的軌道交通設(shè)備都在被一條看不見的「線」連通并實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)度。這條「線」就是CBTC信號(hào)系統(tǒng)。大到每條線路上的列車啟動(dòng)?？浚〉矫枯v列車的車門開關(guān)，都依靠它控制，堪稱地鐵的「中樞神經(jīng)」。

 

　　2014年，中國自主研制開發(fā)的CBTC系統(tǒng)已經(jīng)能夠滿足高密度列車動(dòng)態(tài)追蹤間隔控制、速度安全防護(hù)控制、高精度列車安全定位、功能安全數(shù)據(jù)雙向通信、安全計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)等5大制約著國內(nèi)軌道交通信號(hào)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)要求。該系統(tǒng)的最小發(fā)車間隔可以縮短到90秒。與此前引進(jìn)國外的同類產(chǎn)品相比，該技術(shù)安全、高效，更符合中國城市軌道交通的需求。

 

　　按照「一二五」規(guī)劃，今年中國將建成地鐵93條，總里程2,700公里。2011年至2015年的地鐵建設(shè)投資規(guī)劃額超過1萬億元。另外，在鐵路建設(shè)方面，根據(jù)中鐵總公司規(guī)劃，到2020年全國鐵路營運(yùn)里程將達(dá)到12萬公里以上，總投資預(yù)估超過5萬億元。軌道交通通信信號(hào)產(chǎn)業(yè)未來有巨大的發(fā)展空間，尤其是具備核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)的相關(guān)企業(yè)，前景值得期待。

 

 

　　運(yùn)輸業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，中國軌道交通系統(tǒng)龐大，運(yùn)營里程居世界前列。經(jīng)過六次鐵路大提速的技術(shù)儲(chǔ)備及升級(jí)，中國列控系統(tǒng)水平不斷進(jìn)步。在高速鐵路和城際鐵路領(lǐng)域，經(jīng)過引進(jìn)、消化、吸收外國技術(shù)并且同時(shí)堅(jiān)持自主創(chuàng)新，中國的列控系統(tǒng)成績斐然。目前，國產(chǎn)的C2和C3系統(tǒng)已可以滿足時(shí)速高達(dá)200至350公里的不同線路模式的列車運(yùn)行需要。其中，以C3技術(shù)為代表的中國高鐵列控技術(shù)領(lǐng)先世界。

 

　　中國的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)核心技術(shù)長期以來被外國廠商壟斷，中國地鐵CBTC系統(tǒng)基本依賴進(jìn)口。然而，從外國廠商直接引進(jìn)該系統(tǒng)，建設(shè)及運(yùn)營成本巨大，未來進(jìn)一步升級(jí)改造亦十分不便。此外，中國城市的不同地鐵線路之間不能實(shí)現(xiàn)「互通互聯(lián)」，即無法直接轉(zhuǎn)乘，乘客需要步行轉(zhuǎn)乘，亦是由于早前不同線路之間引進(jìn)的CBTC系統(tǒng)制式不同的緣故。故如何依托成熟的高鐵列控系統(tǒng)，自主研發(fā)應(yīng)用于城市軌道交通的CBTC系統(tǒng)，并成功投入運(yùn)營是中國軌道交通信號(hào)的必然發(fā)展趨勢(shì)。

 

 

　　近年，中國的科技創(chuàng)新投入不斷增加，政府先后出臺(tái)了《實(shí)施〈國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）〉若干配套政策》及《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)「十二五」規(guī)劃》等一系列保護(hù)自主創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品的政策法規(guī)。受惠于國家科技驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)型發(fā)展的良好契機(jī)，中國將高鐵領(lǐng)域日趨成熟的技術(shù)進(jìn)一步延伸，發(fā)展至城市軌道技術(shù)，尤其是CBTC和城軌列控互聯(lián)互通技術(shù)，中國企業(yè)加緊科技攻關(guān)，抓緊解決中國城市軌道交通「互通互聯(lián)」問題，取得了傲人成績。

 

　　目前，中國國產(chǎn)的CBTC系統(tǒng)技術(shù)，與移動(dòng)閉塞的列車安全防護(hù)、自動(dòng)駕駛的系統(tǒng)技術(shù)，基于該系統(tǒng)技術(shù)，構(gòu)建的基于無線的CBTC應(yīng)用于城市軌道交通，滿足了城市軌道交通行車密度高、客運(yùn)量大，安全、自動(dòng)化程度要求高的迫切需求。

 

　　數(shù)字化、智能化和信息化是軌道交通技術(shù)發(fā)展的方向。中國國家發(fā)改委于2014年10月發(fā)出《關(guān)于請(qǐng)組織申報(bào)城市軌道交通創(chuàng)新能力建設(shè)專項(xiàng)的通知》，計(jì)劃未來2至3年，建成城市軌道交通系統(tǒng)測(cè)試、車輛系統(tǒng)集成、列車通信與運(yùn)行控制、系統(tǒng)安全保障、工程建設(shè)工藝與技術(shù)等創(chuàng)新平臺(tái)，為城市軌道交通相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新提供支撐和服務(wù)。

 

　　CBTC相比傳統(tǒng)城市軌道通信信號(hào)系統(tǒng)的特性：

 

　　1、不需繁雜的電纜，轉(zhuǎn)而以無線通信系統(tǒng)代替，減少電纜鋪設(shè)及維護(hù)成本；

 

　　2、可以實(shí)現(xiàn)車輛與控制中心的雙向通信，大幅度提高了列車區(qū)間通過能力；

 

　　3、信息傳輸流量大、效率高、速度快，容易實(shí)現(xiàn)移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)；

 

　　4、容易適應(yīng)各種車型、不同車速、不同運(yùn)量、不同牽引方式的列車，兼容性強(qiáng)；

 

　　5、可以將信息分類傳輸，集中發(fā)送和集中處理，提高調(diào)度中心工作效率。

 

　　*CTCS是（Chinese Train Control System）的英文縮寫，意為中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。有兩個(gè)核心子系統(tǒng)，即車載子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)。

 

　　*ATO是 （Automatic Train Operation） 的英文縮寫，意為列車自動(dòng)運(yùn)行。