簡述國產地鐵信號系統發展進程

張 寧

中鐵十二局集團電氣化工程有限公司

簡述國產地鐵信號系統發展進程

張 寧

中鐵十二局集團電氣化工程有限公司

隨著國內各城市地鐵的建設，國產信號系統開始嶄露頭角，本文針對國產地鐵信號系統的發展歷程進行簡述。

國產 信號系統 研發

1 前言

目前，我國各大城市的地鐵建設如同一股浪潮洶涌而至。地鐵作為一個大系統工程，設備系統是實現地鐵運營和管理功能的重要手段。隨著運營的精細化和需求的提高，地鐵的建設帶動了設備系統相關產業的發展和技術水平的逐步攀升。

按照國務院([1999]20號文)和國家計委([1999]428號文)的有關規定，對引進的國外系統設備采取國產化對策，對于確保我國的技術發展具有重要意義，尤其是在地鐵領域中，國產化的重點對象是車輛和信號系統。

2 信號系統國產化意義

城市軌道交通項目建設中，信號系統的核心技術主要由國外供貨商掌握，主要設備依賴進口，因此在建設過程中，信號系統的技術談判難度大，建設方也很難掌握談判的主動性，而且給后期的運營維護很大的不便，例如操作界面為國外文字﹑調試數據需發回國外廠商分析等問題，都間接上增加了成本。

由國外廠家提供的設備，其昂貴的價格直接導致建設成本增加，設備的高度壟斷又給維修保養帶來一定的難度，一些備品備件及專用工具需原廠采購，都增加了運營維護成本。

根據國內各大城市軌道交通工程的造價分析，信號系統約占總投資的3%～5%，實行信號系統逐步國產化方案，消化吸收國外先進技術，逐步達到基本國產化，不但可降低地鐵的建設﹑運營﹑維護成本，而且對推動我國信號技術及產業的發展具有重大意義。

3 信號系統的發展簡述

3.1 國外信號系統概述

國外城市軌道交通信號系統應用和發展已經歷五十余年，自上世紀六﹑七十年代投入至今，已形成固定閉塞﹑準移動閉塞和移動閉塞等多種制式的列車自動控制系統，并在歐美日本等發達國家得到廣泛應用。

土耳其安卡拉快線﹑英國道克蘭輕軌線﹑美國舊金山MUNI線﹑美國底特律客運線﹑美國紐約肯尼迪機場線﹑馬來西亞吉隆坡輕軌2號線﹑加拿大多倫多快線﹑英國朱比利線路等采用了泰雷茲公司信號系統設備。

倫敦北方線﹑倫敦中央線﹑泰恩威爾地鐵-機場線﹑奧特盧﹑馬得里﹑新加坡﹑澳斯陸地鐵1號及2號線等城市采用了英國西屋公司準移動閉塞系統設備。

紐倫堡無人駕駛系統﹑雅典地鐵1號線﹑紐約卡那西線﹑布那格2號線﹑巴黎地鐵﹑漢城地鐵2號線等采用了西門子公司信號系統設備。

東京都交通局新宿線﹑京王新宿站﹑東京地鐵日比谷線﹑大阪市交通局御堂筋線﹑JR西日本京都神戶線﹑神戶市交通局西神山手線﹑神戶新交通Port Island線／六甲Island線等采用了日立公司信號系統設備。

美國波斯頓﹑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系統設備。

3.2 國產信號系統的起步

國內列車自動控制技術的研究始于五十年代，1965年我國開始建設北京地鐵，同時啟動了地鐵信號系統研究設計工作。北京地鐵的正式開通運營，為我國自行開發﹑設計﹑制造地鐵信號系統設備提供了良好的平臺。八十年代末期，我國地下鐵道開始進行大規模建設，但由于我國信號系統設備技術水平和性能無法適應這一發展形勢，與國外先進的信號系統相比無論是在可靠性﹑穩定性﹑功能和技術水平上均有較大差距。

在國內進行研究工作的同時，對于引進國外系統進行技術上的消化和吸收，但國外供貨商對技術的保護非常嚴密。盡管國內公司紛紛啟動立項，組建地鐵信號測試中心，開展ATS﹑ATP有關項目的研究。但這些工作進展比較緩慢，國內很難集成一套完整的信號系統。

北京地鐵信號系統技術的發展基本可以反映我國的整體情況。北京地鐵一號線信號系統自1969年9月開始使用，信號系統設計時，以ATC系統為目標，并開展了大規模的科研開發工作，由于當時國內元器件水平低﹑質量差，加之研發能力較弱，致使當時的信號系統僅落實在CTC﹑移頻軌道電路﹑機車信號﹑自動停車和繼電聯鎖的水平，以這樣的系統維持運營了近20年。在設備進入故障多發期后，北京地鐵一號線蘋果園至復興門段進行了信號系統的技術改造，除繼電聯鎖外，引進了英國西屋信號公司的ATS﹑ATP和10列車的ATO；后續的復興門至八王墳段采用了該公司的ATS﹑ATP 和ATO的地面設備，同時北京地鐵13號線﹑八通線采用了基于西屋公司的FS-2500和部分國產化的車載ATP。該部分國產化的車載ATP為北京交通大學與北京地鐵合作研制的LCF-100(DT)型列車超速防護車載設備，為國內第一個具有自主知識產權的車載ATP系統，有力的推動了信號系統國產化。

3.3 國產信號系統成形

2000年后，我國北京﹑上海﹑廣州等一線城市客流急劇增長，為了緩解不堪重負的地面交通壓力，進入了地鐵建設高峰時期。然而國內信號系統仍處于實驗室的研究探索階段，且信號系統關乎安全，根本無法及時投入到線路應用中。為了滿足當時的地鐵建設需要，各地紛紛引入了多家國外供貨商，最具有代表性的是阿爾斯通﹑西門子和泰雷茲(阿爾卡特)。

這一時期地鐵的建設，是消化吸收國外信號系統技術難得的機遇，國內通過30余年運營經驗的積累﹑國外技術引進和國內技術水平的不斷增長，以及系統設計﹑工程實施的實際能力不斷提高，已基本具備了對不同水平信號系統實施國產化的工作。

在政策的支持下，面臨著巨大的市場前景，國內信號廠家加快了產品研發速度。為實現國外系統的國產化，國內廠家首先將國產化目標定位于相對簡單的ATS和CI系統。在這期間，在政策的引導下，國內廠家與國外廠家組成聯合體進行投標，國內通過邊消化邊吸收的形式，逐步研發自主的ATS和CI系統，例如卡斯柯﹑通號公司﹑鐵科院等，加速了信號系統國產化實質性和大幅的腳步。

隨著我國對國外先進移動閉塞系統的引進和使用，國內逐步積累了系統的集成設計﹑系統的建設和運用的成熟經驗，國內主要信號系統廠商已具備自主研發CBTC移動閉塞信號系統的能力和基礎，關鍵設備研發取得了相應突破，部分信號廠商研究的系統設備也已進入試驗線測試階段。

3.4 國產信號系統成長

2008年北京軌道交通亦莊線﹑昌平線和房山線作為首批信號系統國產化示范線，裝備了具有完全自主知識產權的北京交控公司LCF-300信號系統和上海卡斯柯公司Urbalis888國產化信號系統。2010年亦莊線以國產CBTC系統開通，標志著我國自主研發的信號系統打破了國外廠商在此領域的壟斷地位，在保證系統安全運行的同時，也為國產化系統正式進入市場拿到必須的安全認證證書。

目前示范線裝備的國產信號系統運行良好，安全可靠性及其它運營指標完全可以媲美國外信號系統，為我國軌道交通裝備實現全面國產化奠定了堅實基礎。

除以上示范線路使用的兩家信號系統外，國內開展CBTC系統研究的還有鐵科院﹑通號院﹑和利時，其產品的研發進展相對稍晚，其中通號院FZL300型信號系統系統硬件平臺已通過安全認證并取得相應安全證書，并在北京在建地鐵線路上進行運營驗證。而鐵科院MTC-I型CBTC系統部分目前也已完成全系統設計，并與廣州地鐵合作進行運營實際驗證。卡斯柯自主研發的iCMTC CBTC系統已經通過國外權威安全評估機構的SIL 4級安全認證，和利時的CBTC信號系統也已經通過相關安全等級認證，正在尋求實際線路進行運營驗證。從目前進展來看，四套系統已具備上線運營能力，但其可靠性﹑安全性尚未完全得以實踐檢驗。

從系統國產化情況來看，北京交控公司LCF-300型信號系統國產化率可以達到90%以上，包括整套系統硬件﹑軟件及系統服務；上海卡斯柯公司國產化信號系統仍然有部分產品特別是核心計算機設備﹑關鍵安全及通信軟件﹑無線網絡設備等需要依賴其技術支持方法國阿爾斯通公司的支持，國產化率仍有待提高。

4 國產信號系統展望

北京交控公司國產信號系統在示范線開通后，應用在地鐵7號線﹑14號線也已開通運行，近年來在國內各個城市中也中標多條線路，引領了國內信號系統正式進入市場應用階段。

5 結束語

未來幾年，隨著通號院﹑鐵科院試驗線路的開通，以及卡斯柯﹑和利時公司的線路進入試驗，國產信號系統在地鐵建設中占據技術和市場主導地位將指日可待。

[1]張志力，王春強，張文強.北京地鐵信號系統綜述及其發展建議[J].都市快軌交通，2015，03：114-119

[2]謝濤.地鐵信號系統采用的安全性技術[J].自動化與儀器儀表，2015，10：154-155

[3]安彬.地鐵信號系統中車地無線通信傳輸抗干擾分析[J].科技創新與生產力，2015，12：84-85+88