軌道交通信息化產業鏈分析

劉紫玉，陳軍霞，付宏燕

（1.河北科技大學經濟管理學院，河北石家莊 050018；2.國家信息中心，北京 100045）

當今軌道交通的發展離不開信息化手段。信息化可以保障軌道交通建設、管理、運營能夠高效、有序的運轉，因此可以說信息化始終貫穿于軌道交通建設之中。

軌道交通的主要信息按管理層級來看，包括作業層（如自動售檢票（AFC）、列車自動控制系統（ATC）等）的基礎信息以及管理信息（建設管理、運營管理和資源管理三大主業的管理）、決策層信息等。軌道交通行業的發展涉及到很多相關產業的發展［1－4］，而圍繞軌道交通信息化，也可以形成軌道交通信息化產業鏈，帶動相關企業（設計單位、建設單位）的發展［5－7］。歸結起來，軌道交通信息化可以分為通信系統產業鏈、信號產業鏈、運營管理系統產業鏈、電力監控產業鏈、自動售檢票產業鏈、環控與防災報警產業鏈、車輛信息化產業鏈、軌道交通信息化新興產業等八大產業鏈。

1 軌道交通通信系統產業鏈分析

1.1 軌道交通通信系統主要構成

軌道交通通信系統是軌道交通運營指揮、企業管理、公共安全治理、服務乘客等信息系統的基礎網絡平臺，為列車運行的快捷、安全、準時提供了基本保障。通信系統在正常情況下應保證列車安全高效運營、為乘客出行提供高質量的網絡通信服務保證，在異常情況下能迅速轉變為供防災救援和事故處理的指揮通信系統。

通信系統的發展具有較強的行業標準指導作用，總體而言符合ISO／OSI的七層標準框架體系結構。軌道交通通信系統主要由通信網絡及設備、通信網絡用戶系統、調度電話系統、公務電話系統、車站視頻監控系統、廣播控制系統等組成。

1.2 軌道交通通信產業鏈分析

通信行業產業鏈主要由運營商、設備制造商、電信技術提供商、終端制造商、芯片制造商、通信測試商、設備代理商等構成，如圖1所示。

圖1 通信產業鏈示意圖Fig.1 Industry chain of communication

其中運營商包括基礎網絡運營商和增值業務運營商，前者負責網絡管道的建設管理維護，后者經營語音、數據、多媒體等網絡通信業務；設備制造商主要為運營商提供網絡與電信設備；電信技術提供商主要為運營商提供內容、消費、移動商務等方面的軟件產品與商業模式；終端制造商則提供移動手持終端設備、通信卡等產品；芯片制造商為設備制造商、終端制造商提供核心芯片；通信測試商提供通信設備測試儀器。

由于軌道交通通信必須具備專用的通信信道以及高可靠性，因此軌道交通通信在具備一般通信行業的特點外，又具備高可靠性、高安全性、高覆蓋面等特點，具有較高的行業進入門檻，主要體現在提供軌道交通專用的解決方案、通信設備、集成等資質、能力等方面。鐵通公司在與中國移動合并后又將鐵路通信業務劃轉回到鐵道部，充分說明了鐵路通信行業的專用性。

目前軌道交通通信一般由軌道交通運營部門直接管理和運營，如鐵路通信由鐵道部運輸局負責規劃建設、鐵路局下屬通信段等負責運營維護，而城市軌道交通通信一般由地鐵運營公司下屬的通號公司等負責運營維護。

2 軌道交通信號產業鏈分析

2.1 軌道交通信號系統主要構成

1）鐵道信號系統 其作用是通過收集、分析處理鐵路運輸信息以保證行車安全，提高區間和車站通過能力以及編組站編解能力的自動控制及遠程控制技術的總稱。鐵道信號系統是鐵路現代化必備設施，大規模的鐵路基本建設必然推動鐵路信號產品市場的發展。同時，目前（第6次大提速后）開行的200km／h 及以上動車組使用的中國列車運行控制系 統CTCS 為 第2 級，CTCS－3 級 列 控 系 統 技 術 標準體系和技術平臺也才剛剛初步建成，運用于武廣高速鐵路。而CTCS共分為5級，到2020年實現全里程GSM－R 覆蓋的情況下，CTCS 也需要相應轉變為完全基于GSM－R 的自動列車防護系統，即升級為最高級別CTCS－4。

2）城市軌道交通信號系統 其隨著微電子技術、計算機技術、通信技術的發展而不斷發展。在信號系統中，地面與車載設備的安全信息傳輸方式大致經歷了模擬軌道電路、數字軌道電路和無線通信3個階段。地鐵信號系統正在從20世紀90年代的基于數字軌道電路的ATC 系統向基于無線通信的ATC系統過渡，即CBTC，邏輯上由聯鎖系統、列車自動防護系統ATP、列車自動運行系統ATO 和列車自動監督系統ATS共4部分組成。

綜合鐵路信號系統和城市軌道交通信號系統的特點，可將軌道交通信號系統總結為行車指揮系統、列控系統、連鎖系統和信號集中檢測系統4大部分。

2.2 軌道交通信號產業鏈分析

信號系統產品種類既多且雜，但由于技術和準入門檻的限制，單一產品的競爭公司較少，整個行業內有實力的競爭公司也僅十幾家，且鐵路客戶對于產品質量和服務的重視程度也在不斷提高，這就要求公司不僅能夠提供設備產品，更要提供完整的行業解決方案。同時面對鐵路跨越式發展，持續的技術開發實力尤為重要。因此行業內的競爭表現為技術標準的競爭、產品線的競爭、系統整合能力的競爭以及服務的競爭。

鐵路信號系統的產業鏈底層，分別是PLC、工控計算機、應答器等，提供這類底層產品的企業眾多。如PLC目前以西門子、歐姆龍、施奈德等國際品牌產品為主，工控計算機則以華北工控、研祥工控等為主，應答器則以鐵科院通號所、北京交大思諾科技等為主。

在鐵路信號系統方面，按照細分的信號系統產品市場，全國約有10家公司提供各類產品。如河南輝煌科技股份有限公司、北京全路通信信號研究設計院、鄭州市恒豐電子技術有限公司、上海鐵大電信設備有限公司、卡斯柯信號有限公司、鐵道科學研究院通信信號研究所、北京交大微聯科技有限公司等。

3 軌道交通運營管理系統產業鏈分析

3.1 軌道交通運營管理系統主要構成

1）鐵路交通運營管理系統 其包括運輸調度指揮、運輸生產組織和行車安全監控［8］。運輸調度指揮包括列車調度指揮系統、計劃調度管理系統、調度集中系統和車流推算與調整系統；運輸生產組織包括行車組織策劃系統、貨物運輸管理系統、旅客運輸管理系統、專業運輸管理系統和車號自動識別系統；行車安全監控包括行車安全監控系統、救援指揮系統和安全管理信息系統。

2）城市軌道交通運營管理系統 其比鐵路交通運營管理系統略微少一些系統項目，如“城軌交通養護維修系統”將“工務管理系統”、“電務管理系統”包含在一起，沒有“保價運輸管理系統”、“電子政務管理系統”、“鐵路公安管理系統”等，其他基本相同。

3.2 軌道交通運營管理系統市場情況分析

鐵路交通運營管理系統一般都是專用系統［9］，即使對于商業化程度較高的“全面預算管理系統”、“財務會計管理系統”、“人力資源管理系統”等，鐵路部門也是自主研發專用系統。

鐵路交通運營管理系統的各組成系統，由鐵道部出資，相關司局、中心，或鐵道部直屬的鐵科院等負責建設和運營，市場化程度較低。目前市場化程度較高的系統是車號動識別系統，由深圳遠望谷公司、哈爾濱鐵路局科研所負責車號的RFID識別芯片、傳輸系統等的設計與實施。此外各條客運專線的旅客服務系統的設計也主要由清華易程公司承擔。

近年來，由于鐵路各信息系統的運營維護工作量較大，而且依托鐵道部信息中心成立了中鐵信息集團公司，相關系統的運營維護正在逐步市場化，由此正在逐漸催生鐵路信息外包服務市場。

城市軌道交通相關運營維護管理系統缺乏壟斷性較強的軟件供應商，一般城市本地的軟件商能夠占得先機。北京易程、紫光捷通、同方數字城市工程等公司較具規模優勢，取得了不錯的業績。

4 軌道交通電力監控產業鏈分析

4.1 軌道交通電力監控主要構成

城市軌道交通供電系統擔負著軌道交通運行所需的一切電能供應與傳輸，電力監控系統（SCADA）是軌道交通供電系統的組成部分，是城市軌道交通安全可靠運行的保證。從系統體系結構角度看，SCADA 主要由2 部分構成：一是分布式的數據采集系統，即智能數據采集系統，也就是通常所說的下位機；另一個是數據處理和顯示系統，即上位機HMI（human machine interface）系統。

4.2 軌道交通電力監控產業鏈分析

從SCADA 系統的體系結構可以看出，軌道交通電力監控產業主要由硬件制造、軟件開發和系統集成等3方面構成，如圖2所示。其中底層產業鏈包括電力監控核心芯片、PLC等。

在電力系統中，SCADA 系統應用最為廣泛，技術發展也最為成熟，廠商眾多。但由于電氣化鐵道與電力系統有著不同的特點，在SCADA 系統的發展上與電力系統的道路并不完全一樣。另外，由于軌道交通電力監控企業往往具有投資規模大、集成和互聯的專業子系統數量多、現場設備復雜、技術發展快、自動化程度要求高，系統安全、穩定與可靠要求高等特點，因此市場準入門檻較高，專門從事軌道交通領域電力監控的企業和產品并不多見。

圖2 軌道交通電力監控產業鏈示意圖Fig.2 Power monitoring industry chain of rail transportation

該領域國外的西門子公司具有雄厚的實力，北京地區主要是北京和利時系統工程有限公司和中鐵電氣化局集團。北京企業最大的競爭對手是國電南瑞科技股份有限公司，主要從事電網調度、變電站綜合自動化、城市軌道交通自動化等領域的產品研發、系統工程服務等業務。在城市軌道交通領域，該公司依靠自主產品和服務力量，承接了多個地鐵項目的電力監控系統工程，在綜合監控系統方面，該公司和澳洲INVENSYS FOXBORO 公司結成唯一戰略聯盟，已承建多項地鐵綜合監控系統工程，進而成為業內富有技術競爭力的主要系統集成商之一。

5 軌道交通自動售檢票產業鏈分析

5.1 軌道交通自動售檢票系統主要構成

軌道交通自動售檢票系統（簡稱AFC 系統）由中央計算機系統、車站計算機系統、票卡發行系統、自動售票系統、票房售票系統、驗票和補票系統、自動檢票系統等部分組成，是基于計算機、數據庫、系統集成、通信、網絡、自動控制等技術，實現軌道交通票卡發行和制作、售票、檢票、收益、統計和分析、清分、管理等全過程的復雜自動化系統。整個系統直接為乘客提供服務，與服務、客流、收益等密切相關。AFC系統在國外城市軌道交通中使用非常普遍，無論是在歐美發達國家，還是亞洲的日本、韓國以及東南亞國家，幾乎都使用AFC系統。中國地鐵新建線路一般都同時上線AFC 系統，老線如北京地鐵1，2，13號線等，也都通過技術改造同步與全市各條線路使用了AFC系統。

5.2 AFC系統產業鏈分析

目前，中國城軌AFC系統提供廠家眾多，市場競爭激烈。一般而言，各地都有扶植本地AFC系統廠商的欲望，從沈陽地鐵、深圳地鐵等的AFC系統中標方可看出這一傾向?？傮w而言，有較強競爭力的廠商基本集中在北京、上海和珠三角地區，其中廣電運通、上海華騰等實力較強，從廣電運通獲得北京2號線及八通線的AFC 系統項目便可知其實力。北京AFC系統廠商以紫光捷通、中軟、方正為代表，具有一定的實力，但是在全國并不占技術和市場優勢。

6 軌道交通環控與防災報警產業鏈分析

6.1 軌道交通環控與防災報警系統主要構成

城市軌道交通環控系統和防災報警系統屬于城市軌道交通業務系統的構成部分，從應用范圍上看，該類系統通常采用三級控制方式，即路線中心控制、車站控制和現場設備控制，各級控制系統之間通過高速以太網，采用TCP／IP 網絡協議或標準的RS232／RS485串行數據接口，實現現場設備與車站控制系統、路線中心控制系統進行通訊連接。使用PLC控制器采集現場各種設備的狀態數據和數值數據。從監控的對象角度看，該系統可進一步劃分為地震監測報警系統、隧道水位監測系統、通風與氣體監測系統、火災報警系統FAS，以及環境與設備監控系統BAS等組成。

6.2 軌道交通環控與防災報警產業鏈分析

軌道交通環控與防災報警系統產業大致包括火災報警系統FAS、環境與設備監控系統BAS 等子系統開發商，以及綜合監控系統開發商2大類。其中，綜合監控系統主要是通過深度集成技術，將電力監控系統（SCADA）、環境與設備監控系統（BAS）和火災自動報警系統（FAS）集成為一體，不僅可以監視各種對象，而且具備模式控制、群組控制以及點控等功能［10］。

隨著中國軌道交通業的迅速發展，軌道交通業呈現出了運輸向高效快速發展、車輛制式向多元化發展、不同類型的軌道交通并行發展、多線和多站的資源共享需求強烈等特點［11］。人們對軌道交通的環境和災害防范問題越來越關注。在這種需求的拉動下，中國近年來，軌道交通環控與防災報警產業得到了較大的發展。

該領域的國外公司主要是新加坡新科電子集團，該公司在廣州占有不小的市場，中國的國電南瑞在南方占有市場份額大，北京的公司如北京和利時公司、同方股份有限公司等在中國北方市場占有較大的份額。北京紫光捷通公司擁有較強的二次開發能力和自主研發的軟件系統，可以實現被集成子系統的全部功能。而北京和利時公司則依托自身的技術優勢開發了城市軌道交通專用的前端數據采集及處理器MACS－FEP，采用機架安裝和堅固的結構設計、無風扇設計，所有串口具備光電隔離保護，可保證在地鐵苛刻的現場環境中實現穩定可靠的通信。

7 軌道交通車輛信息化產業鏈分析

7.1 軌道交通車輛信息化系統主要構成

軌道交通車輛信息化系統本質上是一種乘客信息系統（PIS），它運用網絡和多媒體技術進行信息多樣化顯示，通過控制中心、廣告編輯中心、車站控制等系統，對所需信息實時編輯、制作、傳遞，并通過車站或車上的顯示設備，為乘客及員工提供以運營信息為主，商業廣告為輔的多媒體綜合信息顯示。在正常情況下，播放實時列車運營信息、出行信息、政府公告、公益廣告等多媒體資訊。在火災等緊急情況下，可迅速、直觀、優化播放緊急疏散和防災等文件或圖像信息，以便告知和引導乘客，起到輔助防災、救災作用。

因此，軌道交通車輛信息化系統不僅僅包括車載部分，而是由中心控制系統、車站系統、車載系統和網絡系統等4大系統組成。

7.2 軌道交通車輛信息化系統產業鏈分析

該產業大致包括3類主體，即視頻監控與顯示、播報、網絡等通用硬件設備制造商；以PIS為主的車輛信息化系統開發商、車輛制造商。通常情況下，某車輛信息化系統開發商即是硬件制造商，同時也是軟件開發商，但它往往需要與某車輛制造商合作，使PIS系統與車輛融為一體。

中國車輛信息化系統的市場競爭比較激烈，各公司的產品均可以采用全數字多媒體技術，實現乘客與地鐵多媒體信息化的溝通：分布式信息控制，實現點對點或點對面的控制；自動狀態監控，實現所有設備集中控制和自動監控；自動信息更新，實現與地鐵其他專業和系統的多個接口實時更新數據信息和應急聯動。

8 軌道交通信息化新興產業

軌道交通物聯網將是軌道交通信息化發展的新的方向，其全面實現將極大地促進軌道交通數字化、智能化等的發展。

國際的物聯網企業主要有西門子公司，產品主要是RFID；國內企業主要有深圳市遠望谷信息技術有限公司、哈爾濱威客公司、西安西谷微功率數據技術有限責任公司、同方股份有限公司和清華易程公司，其中哈爾濱威客公司的鐵路市場占有率為第一，深圳市遠望谷信息技術有限公司的鐵路市場占有率為第二。無論是國際還是國內，軌道交通物聯網目前還處于市場培育期。

在鐵路物聯網市場方面，其基礎是基于RFID的識別系統，鐵路市場已基本被深圳市遠望谷信息技術有限公司、哈爾濱威克公司所瓜分。城市軌道交通物聯網則基本處于研究階段，目前思路主要是基于AFC系統方面的乘客身份識別及其延伸商務、安全應用。

9 結 語

軌道交通的發展離不開信息化手段。但是，中國學者對軌道交通產業研究較少、缺乏專門研究軌道交通產業、軌道交通產業鏈方面的文章，軌道交通信息化產業方面的研究更是少之又少。本文從軌道交通信息化產業鏈的角度對軌道交通信息化進行了分析，明晰了軌道交通息信化的發展對相關產業的作用，為軌道交通信息的系統研究提出了一種新思路。

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