1993年至今，一直從事軌道交通列車運行控制系統(tǒng)的科學研究與產業(yè)化工作，帶領團隊解決制約我國該領域幾十年“卡脖子”問題，實現(xiàn)了中國軌道交通自主化信號系統(tǒng)從“無”到“有”，再到逐步實現(xiàn)世界技術領先。榮獲國家科技進步二等獎、北京市科學技術一等獎，被評選為全國勞動模范、國家"萬人計劃"科技領軍人才、國家百千萬人才等殊榮，榮膺“中國地鐵50年致敬人物”，享受國務院政府特殊津貼。
城市軌道交通是集多專業(yè)、多工種于一身的復雜系統(tǒng)，由軌道路線、車站、車輛、維護檢修基地、供變電、通信信號、指揮控制中心等組成。其中信號系統(tǒng)尤為關鍵，它被稱為軌道交通的“大腦”，控制著軌道線路上所有車輛的運行情況，保障列車以最小安全間隔距離運行，從而達到最大的運輸能力。我國城市軌道交通信號系統(tǒng)采用當時世界廣泛應用的CBTC系統(tǒng)（即基于通信的列車運行控制系統(tǒng)），但是CBTC系統(tǒng)關鍵技術卻只掌握在少數發(fā)達國家手中。隨著我國城市軌道交通建設規(guī)模擴大，對信號系統(tǒng)的需求也越來越大，為了滿足市場需求，打破國外技術壟斷，我國1998年開始推行城市軌道交通設備國產化政策。
“核心技術是買不來的，只有自主創(chuàng)新才能讓中國軌道交通信號系統(tǒng)不再受制于人。”上世紀九十年代還在北京交通大學當教師的郜春海決定組建信號系統(tǒng)研發(fā)團隊，開啟了自主探索之路。經過多年艱苦努力，郜春海與團隊完成了自主化CBTC系統(tǒng)的研制工作，填補了我國在該領域的空白，并成立了自主化信號系統(tǒng)科研成果轉化公司——交控科技股份有限公司（以下簡稱“交控科技”）。在他的帶領下，公司先后獲得了授權專利500多項，其中多項技術上已基本達到世界領先水平，如形成了CBTC互聯(lián)互通產業(yè)鏈；攻克了GoA4級全自動運行系統(tǒng)：研制了互聯(lián)互通的全自動運行系統(tǒng)等。一系列的創(chuàng)新研發(fā)成果在為我國軌道交通提供安全、可靠、智能的信號系統(tǒng)同時，也進一步帶動了自主化信號技術和產業(yè)的發(fā)展。郜春海滿懷信心地告訴記者：“目前我們自主研發(fā)的信號系統(tǒng)已成功應用于全國30多個城市，相信在不久的將來，還會有更多的城市加入其中。”
CBTC系統(tǒng)是如何實現(xiàn)國產自主化的？交控科技擁有哪些技術創(chuàng)新優(yōu)勢和安全管理體系？未來軌道交通信號系統(tǒng)該如何發(fā)展？帶著這些問題，近日《世界軌道交通》記者對交控科技董事長郜春海進行了一次專訪。
打破壟斷，從“跟跑”到逐步“領跑”
記者采訪郜春海是在一個清晨，當郜春海得知記者是乘坐北京地鐵亦莊線來到交控科技辦公大樓時，他笑著告訴記者，亦莊線所采用的正是交控科技自主研發(fā)的CBTC信號系統(tǒng)，并且他還熱情地表示，希望記者有機會去體驗由交控科技提供全自動運行系統(tǒng)（FAO）的線路——北京地鐵燕房線。健談，思路清晰、敏捷，目光堅定是記者對郜春海的第一印象。關于自主化CBTC信號系統(tǒng)的研發(fā)、創(chuàng)新FAO系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀等，郜春海向記者娓娓道來。
他介紹，在很長的時間里，軌道交通信號系統(tǒng)核心技術大都被外國公司所壟斷。2010年前，北京乃至全國98%以上的新建或改造軌道交通線路所采用的CBTC系統(tǒng)與核心設備全部依賴進口。郜春海向記者回憶起國外技術壟斷的情形,上世紀90年代末，他經常以專家身份參與核心設備的招標和采購談判，目睹跨國公司一次次將國內地鐵信號控制系統(tǒng)大單收入囊中，我國根本沒有討價還價的余地。“即便我們通過艱苦談判拿到稍微優(yōu)惠的價格，信號系統(tǒng)日常的設備維護也令人十分頭疼，一個零件出現(xiàn)問題甚至要返回國外工廠，維修時間長達一年半載也是常事，并且價格是原來采購價的十幾倍。那時候真的是‘花大價錢受洋罪’，苦不堪言。”郜春海感嘆道。從那以后，研發(fā)中國自己的軌道交通信號系統(tǒng)就成為了郜春海的“執(zhí)念”。
2000年，郜春海率領團隊承擔了重大科研項目“城市軌道交通列車運行自動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)”，這也是國內首次在廣泛搜集資料、實地考察的基礎上，對軌道交通信號系統(tǒng)進行研發(fā)。2002年，在北京市連續(xù)四期的科技項目支持下，郜春海和團隊開始進行CBTC核心技術的研究。2008年，北京奧運會為自主化CBTC系統(tǒng)的發(fā)展應用提供了前所未有的契機。為舉辦一屆有特色、高水平的奧運會，當時的北京大力建設地鐵、輕軌等城市軌道交通。由于國外的CBTC系統(tǒng)價格高、定制周期長、維護困難，極大的影響了軌道交通工程進度，研發(fā)中國自主的CBTC信號技術開始得到北京市政府的重點關注和支持。2008年底，郜春海團隊終于完成了自主化CBTC工程樣機的研制工作，并在2009年底成立了交控科技，致力于自主創(chuàng)新的CBTC系統(tǒng)工程化應用。2010年12月30日，采用自主創(chuàng)新CBTC系統(tǒng)的北京地鐵亦莊線正式開通，標志著我國成為亞洲第一個、世界第四個掌握該項核心技術并實際運用的國家。
談到自主化CBTC系統(tǒng)的研發(fā)歷程時，郜春海十分自豪地告訴記者：“自主化CBTC系統(tǒng)的成功研發(fā)及工程化應用的實現(xiàn)，不僅打破了外國企業(yè)在軌道交通信號系統(tǒng)領域的壟斷地位，填補了國內在該領域的空白。還讓中國軌道交通成功走上了一條趕超世界先進水平的信號系統(tǒng)自主化發(fā)展道路。”
自主化CBTC系統(tǒng)技術取得突破后，郜春海并沒有停下腳步，他率領團隊繼續(xù)攻關。2015年，交控科技作為技術牽頭方承擔重慶環(huán)線互聯(lián)互通國家示范工程，攻克了互聯(lián)互通的世界性難題，從技術上完全擺脫了國外的技術封鎖，形成了中國標準的CBTC互聯(lián)互通產業(yè)鏈，為中國城市軌道交通網絡化運營和資源共享奠定基礎。
2017年底，郜春海帶領交控科技技術團隊攻克了GoA4級全自動運行系統(tǒng)即FAO系統(tǒng)，俗稱“無人駕駛”，并在國家示范工程——北京地鐵燕房線中得以應用。燕房線成為了我國首條具有自主知識產權的全自動運行線路，其全自動系統(tǒng)達到軌道交通領域最高自動化等級，代表了當時世界領先水平，填補了國內FAO自主技術的空白，被列為“國家發(fā)改委增強制造業(yè)三年行動計劃（2015-2017）”的重大成果。
2019年9月，郜春海團隊在北京地鐵燕房線運營之后，又將FAO系統(tǒng)進一步升級,研發(fā)出具有互聯(lián)互通功能的FAO系統(tǒng)，并首次應用在北京大興國際機場線上。該條線路列車設計速度達到160公里/小時，是目前全球最快的城市軌道交通全自動運行線路，并為互聯(lián)互通FAO系統(tǒng)的推廣應用做出了重要示范。
從CBTC系統(tǒng)的自主化到互聯(lián)互通FAO系統(tǒng)的成功應用，交控科技在城市軌道交通信號系統(tǒng)領域走出了一條從最初“跟跑”、“并跑”到現(xiàn)在逐步“領跑”的發(fā)展道路。在推動軌道交通信號系統(tǒng)自主化、產業(yè)化發(fā)展同時，也進一步提升了我國軌道交通裝備技術在國際上的影響力。
構建體系，使技術創(chuàng)新可持續(xù)
創(chuàng)新并不是最難的，難的是能夠持續(xù)保持創(chuàng)新活力，使創(chuàng)新滿足實際需求，并能實現(xiàn)落地應用。十余年的技術研發(fā)及產業(yè)化發(fā)展，交控科技不僅推出了眾多的創(chuàng)新技術，更重要的是構建了一整套可提供持續(xù)創(chuàng)新的自主研發(fā)創(chuàng)新體系，為公司及軌道交通行業(yè)提供源源不斷的創(chuàng)新活力。
郜春海介紹，交控科技在技術創(chuàng)新上一直保持著“應用一代、開發(fā)一代、研究一代”的節(jié)奏，使創(chuàng)新可以有效解決行業(yè)痛點、滿足實際應用和未來需求，甚至顛覆性變革等不同維度的需求，從而確保創(chuàng)新的持續(xù)性及領先性。
同時，秉持“政產學研用”相結合的協(xié)同創(chuàng)新模式，以科技平臺和產業(yè)平臺為支撐，從基礎研究、核心技術、中試、示范工程、產業(yè)化等階段形成全生命周期創(chuàng)新，不同階段采用不同的牽頭主體，從而實現(xiàn)了科技創(chuàng)新和成果轉化。依托資源整合和組織機制創(chuàng)新，公司實現(xiàn)了創(chuàng)新鏈和產品鏈的融合，引領行業(yè)實現(xiàn)持續(xù)創(chuàng)新。
郜春海還提到，在基礎理論研究方面，交控科技聯(lián)合北京市自然基金委、豐臺區(qū)設立“軌道交通聯(lián)合基金”，廣泛支持高校、研究院所開展基礎理論與核心技術的研究和行業(yè)應用可行性驗證工作，不僅取得了一批具有轉化前景的重要基礎研究成果，同時培養(yǎng)了大量原始創(chuàng)新型人才。在成果轉化方面，交控科技與地方合資成立運營維保公司，完成從“供應商”到“用戶”的角色轉變，構建以用戶為中心的創(chuàng)新服務網絡，進一步加快從行業(yè)痛點發(fā)掘到創(chuàng)新成果產業(yè)化這一全鏈條的“政產學研用”協(xié)同創(chuàng)新節(jié)奏。
在完善的創(chuàng)新體系支撐下，交控科技還積極引入5G、人工智能、云計算、大數據、物聯(lián)網等新興技術進一步賦能軌道交通，使創(chuàng)新更具靈活性與前瞻性。例如，基于自主感知、安全計算、可靠通信等技術，交控科技研發(fā)出的TIDS自主感知技術實現(xiàn)軌道交通運行環(huán)境的數字化，可應用于障礙物智能檢測、機房無人巡檢等場景；打造“天樞”城軌云與大數據平臺，使城軌上云成為了可能。
安全管理，使創(chuàng)新落地更放心
目前，交控科技自主研發(fā)的信號系統(tǒng)已在全國廣泛應用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。郜春海告訴記者：“從2010年，首條自主化線路——北京地鐵亦莊線開通，到如今自主研發(fā)信號系統(tǒng)遍地開花，交控科技在技術創(chuàng)新的同時，更是使自主創(chuàng)新技術不僅快速獲得了國內眾多城市的青睞，還首次走出國門在越南河內的吉靈-河東線路等國際線路實現(xiàn)了工程應用落地，用中國自主創(chuàng)新技術真正解決了乘客出行難題。”
創(chuàng)新快速、順利的落地，得益于交控科技基于風險管控的全生命周期安全管理體系。在郜春?？磥?，安全可靠永遠是擺在軌道交通創(chuàng)新第一位的，在沒有安全的前提下，任何創(chuàng)新只能是零。為此，交控科技在最初CBTC系統(tǒng)自主創(chuàng)新時就使創(chuàng)新可管理，并將整個管理體系貫穿于產品研發(fā)、生產、工程應用等各個環(huán)節(jié)的全生命周期過程。
談起這套體系的形成，郜春?；貞?，在自己還當老師時，一次在一家國外公司學習交流，他發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，“為什么他們的員工該休假時就休假，其他工作人員只需要翻翻工作流程表，立刻就能無縫接手？”
三個月時間里，他找到了答案。原來，這家公司，從設計研發(fā)到生產管理，都有科學的專業(yè)分工，每個崗位上的工作都按照嚴格的流程進行。“我那時真正理解了什么叫工業(yè)化，還有如何做工業(yè)化。”郜春海頓悟，原來，工業(yè)化的精髓其實就是一套管理流程，一套制度。
回國后，郜春海開展了基于風險管控的全生命周期安全管理體系的研究，并將這套管理方法用于CBTC系統(tǒng)的研制，除了推行流程化管理，利用“分解法”拆分任務，他還堅持引入風險性設計。
在CBTC的核心技術攻克之后，研發(fā)人員又花了近10個月的時間進行系統(tǒng)的風險性設計，共整理了250個大風險，并逐一研究解決之道。郜春海還引入英國勞氏鐵路公司對CBTC信號產品進行安全認證，在他看來，這是推廣和應用產品的“護身符”，勞氏公司對CBTC信號產品的全過程進行了3年的安全審核后，頒發(fā)了安全證書，這也是國內第一個獲得的“自主CBTC系統(tǒng)產品SIL4級的獨立第三方安全認證”。
“流程化管理、風險性設計和國際化認證，這三大要素形成一套系統(tǒng)方法論，我們形象的簡稱為‘現(xiàn)代透明廚房理論’”郜春海介紹到。交控科技首創(chuàng)了這樣一套獨特的風險控制管理理論——現(xiàn)代透明廚房理論，并在人民日報中報道。
在之后的發(fā)展過程中，交控科技根據自身和市場的變化，不斷優(yōu)化該體系，在保持公司創(chuàng)新活力的同時，確保產品安全可靠。受益于該體系，截至2020年，公司研發(fā)的CBTC、互聯(lián)互通、FAO、全電子聯(lián)鎖、車車通信、TIDS等多個技術和產品通過國際獨立第三方安全認證。同時，公司的互聯(lián)互通系統(tǒng)獲得行業(yè)首張同時滿足廠家型號及互聯(lián)互通型號要求的CURC認證證書，這是城軌裝備產品國推自愿性認證與城軌互聯(lián)互通CBTC示范工程成功結合的范例，標志著以示范工程帶動產業(yè)發(fā)展的自主創(chuàng)新路徑邁入新節(jié)點，產品質量與安全性再次得到業(yè)界權威認可。
郜春海進一步強調：“軌道交通是國家重點支持的基礎設施建設領域，交控科技通過多年的實踐，走出了一條符合國家發(fā)展戰(zhàn)略的自主創(chuàng)新道路。接下來我們將繼續(xù)發(fā)揮自身優(yōu)勢，與軌道交通行業(yè)攜手并進，持續(xù)加大科技創(chuàng)新力度，通過全生命周期的管理體系，打造安全可靠的創(chuàng)新產品，為我國軌道交通建設事業(yè)提供堅實助力。”
加快技術迭代，把握未來黃金期
2020年，十九屆五中全會提出，堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。
中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布的《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》也明確提出，自主化與智能化是城市軌道交通未來發(fā)展的兩大趨勢。
作為軌道交通領域的一員，交控科技一直跟隨著中國軌道交通飛速發(fā)展的步伐，朝著自主化與智能化的道路邁進。談到交控科技創(chuàng)新技術未來發(fā)展時，郜春海向記者透露，他將與技術團隊繼續(xù)秉承“應用一代、開發(fā)一代、研究一代”的理念，加快新技術、新產品迭代開發(fā)速度和應用推廣速度，進一步助推軌道交通裝備產業(yè)的創(chuàng)新升級。
在城市軌道交通方面，面向高質量發(fā)展新時期對網絡化運營、無感改造、自主運行的需求，交控科技正加速研發(fā)以網絡化調度指揮、自主感知運行、虛擬靈活編組、車輛信號一體化平臺及軌旁新型基礎設施等為代表的第六代列車運行控制系統(tǒng)；攻克“四網融合”相關核心技術；開展智能運維系統(tǒng)及相關智能設備、智能化乘客出行服務系統(tǒng)及相關智能設備的研究及應用。此外，既有線路改造上，公司將進一步優(yōu)化無感改造技術，并根據各線路定制化需求，實現(xiàn)“改完一列車，上線運營一列車”的脈動式改造。
重載（貨運）鐵路方面，面向重載鐵路智能化升級改造的未來發(fā)展趨勢，交控科技將繼續(xù)研究CBTC、FAO等技術在重載鐵路方面的應用，為重載鐵路提供智能化、智慧化的調車、維保、列控系統(tǒng)。
此外，交控科技還將依托國家工程實驗室、國家工程技術研究中心，不斷進行新技術、新理念、新方法、新系統(tǒng)的研發(fā)與示范應用。例如，交控科技正在構建智慧城軌關鍵技術和系統(tǒng)設計、驗證和示范半實物的數字平臺。該平臺將應用數字化設計技術定義智慧城軌應用場景和技術指標，應用平行推演技術支撐智慧城軌關鍵技術的系統(tǒng)理論仿真及半實物場景驗證。
在郜春?？磥?，接下來的10-15年是我國軌道交通發(fā)展的黃金期，如何在這段時期，將數字化、智能化的新興科技與軌道交通各個環(huán)節(jié)相融合，是未來軌道交通技術創(chuàng)新的方向。“如今，世界軌道交通90%的市場都在中國，我們一定要抓住今后10-15年軌道交通建設的大機遇，不斷研發(fā)、迭代自主技術，力爭在超過世界技術二至三代后，讓中國實現(xiàn)技術創(chuàng)新強國之夢。”對于中國軌道交通科技發(fā)展的明天，郜春海充滿了期待。
從大學時期學習鐵路信號專業(yè)，到畢業(yè)后留校教授信號專業(yè)知識，再到走出校門創(chuàng)立信號技術企業(yè)，郜春海在軌道交通信號領域已經奔跑了三十年。在他的帶領下，交控科技逐漸從跟著國外技術路線創(chuàng)新，走向了原創(chuàng)性創(chuàng)新的無人區(qū)。“跟著國外技術研發(fā)路線走，永遠也走不出自己的道路，實現(xiàn)不了超越，只有走出自己的道路，才能讓我國的技術創(chuàng)新走到世界的前列。”郜春海向記者感慨道。
中國軌道交通用30年時間追上了發(fā)達國家60年的發(fā)展水平，接下來，他的團隊也將用滿腔熱情為軌道交通科技發(fā)展及國家交通強國戰(zhàn)略的實施，繼續(xù)聚焦行業(yè)痛點，面向“安全更高、效率更快、成本更低“這一軌道交通發(fā)展方向奮力拼搏，勇往向前。
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