简述国产地铁信号系统发展进程

2017-03-10张宁

环球市场 2017年2期

关键词：北京地铁信号系统国产化

张宁

中铁十二局集团电气化工程有限公司

简述国产地铁信号系统发展进程

张宁

中铁十二局集团电气化工程有限公司

随着国内各城市地铁的建设，国产信号系统开始崭露头角，本文针对国产地铁信号系统的发展历程进行简述。

国产信号系统研发

1 前言

目前，我国各大城市的地铁建设如同一股浪潮汹涌而至。地铁作为一个大系统工程，设备系统是实现地铁运营和管理功能的重要手段。随着运营的精细化和需求的提高，地铁的建设带动了设备系统相关产业的发展和技术水平的逐步攀升。

按照国务院([1999]20号文)和国家计委([1999]428号文)的有关规定，对引进的国外系统设备采取国产化对策，对于确保我国的技术发展具有重要意义，尤其是在地铁领域中，国产化的重点对象是车辆和信号系统。

2 信号系统国产化意义

城市轨道交通项目建设中，信号系统的核心技术主要由国外供货商掌握，主要设备依赖进口，因此在建设过程中，信号系统的技术谈判难度大，建设方也很难掌握谈判的主动性，而且给后期的运营维护很大的不便，例如操作界面为国外文字﹑调试数据需发回国外厂商分析等问题，都间接上增加了成本。

由国外厂家提供的设备，其昂贵的价格直接导致建设成本增加，设备的高度垄断又给维修保养带来一定的难度，一些备品备件及专用工具需原厂采购，都增加了运营维护成本。

根据国内各大城市轨道交通工程的造价分析，信号系统约占总投资的3%～5%，实行信号系统逐步国产化方案，消化吸收国外先进技术，逐步达到基本国产化，不但可降低地铁的建设﹑运营﹑维护成本，而且对推动我国信号技术及产业的发展具有重大意义。

3 信号系统的发展简述

3.1 国外信号系统概述

国外城市轨道交通信号系统应用和发展已经历五十余年，自上世纪六﹑七十年代投入至今，已形成固定闭塞﹑准移动闭塞和移动闭塞等多种制式的列车自动控制系统，并在欧美日本等发达国家得到广泛应用。

土耳其安卡拉快线﹑英国道克兰轻轨线﹑美国旧金山MUNI线﹑美国底特律客运线﹑美国纽约肯尼迪机场线﹑马来西亚吉隆坡轻轨2号线﹑加拿大多伦多快线﹑英国朱比利线路等采用了泰雷兹公司信号系统设备。

伦敦北方线﹑伦敦中央线﹑泰恩威尔地铁-机场线﹑奥特卢﹑马得里﹑新加坡﹑澳斯陆地铁1号及2号线等城市采用了英国西屋公司准移动闭塞系统设备。

纽伦堡无人驾驶系统﹑雅典地铁1号线﹑纽约卡那西线﹑布那格2号线﹑巴黎地铁﹑汉城地铁2号线等采用了西门子公司信号系统设备。

东京都交通局新宿线﹑京王新宿站﹑东京地铁日比谷线﹑大阪市交通局御堂筋线﹑JR西日本京都神户线﹑神户市交通局西神山手线﹑神户新交通Port Island线／六甲Island线等采用了日立公司信号系统设备。

美国波斯顿﹑纽约﹑芝加哥﹑墨西哥﹑巴黎﹑马里拉﹑伊斯坦布尔﹑汉城﹑伦敦﹑布鲁塞尔﹑新加坡等城市采用阿尔斯通公司信号系统设备。

3.2 国产信号系统的起步

国内列车自动控制技术的研究始于五十年代，1965年我国开始建设北京地铁，同时启动了地铁信号系统研究设计工作。北京地铁的正式开通运营，为我国自行开发﹑设计﹑制造地铁信号系统设备提供了良好的平台。八十年代末期，我国地下铁道开始进行大规模建设，但由于我国信号系统设备技术水平和性能无法适应这一发展形势，与国外先进的信号系统相比无论是在可靠性﹑稳定性﹑功能和技术水平上均有较大差距。

在国内进行研究工作的同时，对于引进国外系统进行技术上的消化和吸收，但国外供货商对技术的保护非常严密。尽管国内公司纷纷启动立项，组建地铁信号测试中心，开展ATS﹑ATP有关项目的研究。但这些工作进展比较缓慢，国内很难集成一套完整的信号系统。

北京地铁信号系统技术的发展基本可以反映我国的整体情况。北京地铁一号线信号系统自1969年9月开始使用，信号系统设计时，以ATC系统为目标，并开展了大规模的科研开发工作，由于当时国内元器件水平低﹑质量差，加之研发能力较弱，致使当时的信号系统仅落实在CTC﹑移频轨道电路﹑机车信号﹑自动停车和继电联锁的水平，以这样的系统维持运营了近20年。在设备进入故障多发期后，北京地铁一号线苹果园至复兴门段进行了信号系统的技术改造，除继电联锁外，引进了英国西屋信号公司的ATS﹑ATP和10列车的ATO；后续的复兴门至八王坟段采用了该公司的ATS﹑ATP 和ATO的地面设备，同时北京地铁13号线﹑八通线采用了基于西屋公司的FS-2500和部分国产化的车载ATP。该部分国产化的车载ATP为北京交通大学与北京地铁合作研制的LCF-100(DT)型列车超速防护车载设备，为国内第一个具有自主知识产权的车载ATP系统，有力的推动了信号系统国产化。

3.3 国产信号系统成形

2000年后，我国北京﹑上海﹑广州等一线城市客流急剧增长，为了缓解不堪重负的地面交通压力，进入了地铁建设高峰时期。然而国内信号系统仍处于实验室的研究探索阶段，且信号系统关乎安全，根本无法及时投入到线路应用中。为了满足当时的地铁建设需要，各地纷纷引入了多家国外供货商，最具有代表性的是阿尔斯通﹑西门子和泰雷兹(阿尔卡特)。

这一时期地铁的建设，是消化吸收国外信号系统技术难得的机遇，国内通过30余年运营经验的积累﹑国外技术引进和国内技术水平的不断增长，以及系统设计﹑工程实施的实际能力不断提高，已基本具备了对不同水平信号系统实施国产化的工作。

在政策的支持下，面临着巨大的市场前景，国内信号厂家加快了产品研发速度。为实现国外系统的国产化，国内厂家首先将国产化目标定位于相对简单的ATS和CI系统。在这期间，在政策的引导下，国内厂家与国外厂家组成联合体进行投标，国内通过边消化边吸收的形式，逐步研发自主的ATS和CI系统，例如卡斯柯﹑通号公司﹑铁科院等，加速了信号系统国产化实质性和大幅的脚步。

随着我国对国外先进移动闭塞系统的引进和使用，国内逐步积累了系统的集成设计﹑系统的建设和运用的成熟经验，国内主要信号系统厂商已具备自主研发CBTC移动闭塞信号系统的能力和基础，关键设备研发取得了相应突破，部分信号厂商研究的系统设备也已进入试验线测试阶段。

3.4 国产信号系统成长

2008年北京轨道交通亦庄线﹑昌平线和房山线作为首批信号系统国产化示范线，装备了具有完全自主知识产权的北京交控公司LCF-300信号系统和上海卡斯柯公司Urbalis888国产化信号系统。2010年亦庄线以国产CBTC系统开通，标志着我国自主研发的信号系统打破了国外厂商在此领域的垄断地位，在保证系统安全运行的同时，也为国产化系统正式进入市场拿到必须的安全认证证书。

目前示范线装备的国产信号系统运行良好，安全可靠性及其它运营指标完全可以媲美国外信号系统，为我国轨道交通装备实现全面国产化奠定了坚实基础。

除以上示范线路使用的两家信号系统外，国内开展CBTC系统研究的还有铁科院﹑通号院﹑和利时，其产品的研发进展相对稍晚，其中通号院FZL300型信号系统系统硬件平台已通过安全认证并取得相应安全证书，并在北京在建地铁线路上进行运营验证。而铁科院MTC-I型CBTC系统部分目前也已完成全系统设计，并与广州地铁合作进行运营实际验证。卡斯柯自主研发的iCMTC CBTC系统已经通过国外权威安全评估机构的SIL 4级安全认证，和利时的CBTC信号系统也已经通过相关安全等级认证，正在寻求实际线路进行运营验证。从目前进展来看，四套系统已具备上线运营能力，但其可靠性﹑安全性尚未完全得以实践检验。

从系统国产化情况来看，北京交控公司LCF-300型信号系统国产化率可以达到90%以上，包括整套系统硬件﹑软件及系统服务；上海卡斯柯公司国产化信号系统仍然有部分产品特别是核心计算机设备﹑关键安全及通信软件﹑无线网络设备等需要依赖其技术支持方法国阿尔斯通公司的支持，国产化率仍有待提高。