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城市轨道交通智能化、信息化、数字化技术的发展,就是提高运营效率和服务水平。一个综合先进的城市轨道交通系统就应该是一个安全、快捷、乘客运量大、行车间隔小、票价低廉的城轨系统。为了促进中国城市轨道交通建设安全、高效发展,由世界轨道交通发展研究会、《世界轨道交通》杂志主办,北京交通大学、北京市轨道交通建设管理有限公司、中国铁路通信信

创新科技 打造中国智能化城市轨道交通

刘继峰

        众所周知,作为保持城市活力最主要的基础设施,城市交通深刻影响着城市经济的发展。素有“城市交通主动脉”之称的轨道交通在国家政策的推动下,近年来呈现高速发展的态势。据中国住房和城乡建设部资料显示,截至2008年底,中国已有10个城市拥有共29条城市轨道交通运营线路,运营里程达到776公里,年客运总量达22.1亿次。到2015年前后,北京、上海、广州等22个城市将建设79条城市轨道交通线路,总长2259.84公里,总投资8820.03亿元。随着中国城轨建设规模的日趋庞大,其运营里程也在与日俱增。如何规范、安全、有序、健康的促进中国城轨业发展,相关行业标准建立的呼声也在日益增多。

积极推进行业标准体系建立

        任何先进的设备,随着技术的发展与进步,都会在短期内被更先进的设备所取代。单一设备的先进及单项技术的先进都是短暂的,而先进的管理却可以长期发挥作用。国林会长认为不先进的设备,通过先进有效的管理,也可以起到先进设备的作用。因而,先进的管理比先进的设备更重要。 

        国林(铁道部原副部长、世界轨道交通发展研究会会长):与其他交通方式相比,轨道交通用地省、运能大、污染小等特点更适合于大中城市的交通发展。目前,除了北京、上海、广州等几大城市已经拥有较为完善的轨道交通网络外,国内规划轨道交通网络的城市已接近40个。已经批准开工建设城市轨道交通项目的城市达到23个,据统计,全国“十一五”期间建设城市轨道交通1500公里左右,总投资额在4000~5000亿左右。可以说,中国的城市轨道交通行业步入一个跨越式发展的新阶段,中国已经成为世界最大的城市轨道交通市场。
        在祖国60年生日之际,轨道交通现已成为现代大城市的标志之一。随着轨道交通建设的纷纷启动,中国各大城市交通的血脉将得到进一步重塑,城市空间将大大缩小,城市运行效率将进一步提速,居民生活将更加便捷,中国大部分城市将进入令人期待的城市轨道交通时代。在这里,我还要说先进的管理比先进的设备更重要。任何先进的设备,随着技术的发展与进步,都会在短期内被更先进的设备所取代。单一设备的先进及单项技术的先进都是短暂的,而先进的管理却可以长期发挥作用。另一方面,任何先进的设备,只有通过先进的管理才能发挥其先进的作用。甚至不先进的设备,通过先进有效的管理,也可以起到先进设备的作用。因而,先进的管理比先进的设备更重要。
        城市轨道交通标准体系的建立,对城市轨道交通领域有效地实行科学管理,做到节地、节能、节水、节材,规范市场行为,确保质量与安全,促进技术进步,提高经济效益和社会效益等具有重要意义和作用。雷丽英处长从研究城轨可持续发展的意义以及标准体系研究目的和意义向我们讲解了建立完善的城市轨道交通标准体系的重要性。

 

        雷丽英(住房和城乡建设部标准定额研究所标准处处长):城市轨道交通涉及到规划设计、建筑业、装备制造业以及城市管理等各个领域和相关环节,研究城市轨道交通的可持续发展的意义在于:(1)在技术层面,在保证安全的原则下,向高速度、高效益、高运量发展,完成本行业的技术跨越;(2)在宏观经济层面,可引导城市合理布局,提高城市交通效率,降低城市整体运行成本,提升城市的国际竞争力,形成社会经济发展新的增长点;(3)在管理层面上,可以利用国家的力量使各个城市轨道交通建设的规划、决策和运营管理更加科学,符合科学的发展观。
        城市轨道交通标准体系的建立,对城市轨道交通领域有效地实行科学管理,做到节地、节能、节水、节材,规范市场行为,确保质量与安全,促进技术进步,提高经济效益和社会效益等具有重要意义和作用。标准体系编制原则:1、以科学发展观统领整体工作,满足建设资源节约型、环境友好型社会的要求,适应社会主义市场经济发展与加入WTO的需要,有利于推进城市轨道交通技术发展,有利于城市轨道交通工程的科学管理;2、有利于满足新技术、新工艺、新材料的发展及推广应用,充分发挥标准化对“三新”的引导及对轨道交通建设质量与安全的技术控制作用;3、以最小的资源投入获得最大标准化效果的思想为指导,兼顾现状并考虑今后一定时期内城市轨道交通技术发展及体制改革的需要,以合理的标准数量覆盖最大范围;4、以系统分析的方法,做到结构优化、主题突出、数量合理、层次清楚、分类明确、协调配套,形成科学、开放的有机整体。
        公共安全威胁手段的复杂性和广泛性,以及威胁的严重性,要求只有采用技术防范措施,依靠科学技术才能实现安全目标。不同的威胁需要选择不同的技术防范手段和策略,多重威胁需要在标准指导下建立整体的安全防范系统以阻止和降低威胁。陈燕申研究员相关部门标准指导下建立整体的安全防范系统以阻止和降低威胁。

 

        陈燕申(住房和城乡建设部地铁与轻轨研究中心研究员):公共安全是一个成功有效率的公共交通系统最重要的特征。但是,城市轨道交通系统不能牺牲其公共服务特性而采取隔绝措施或者像机场那样进行严格控制以确保安全。公共安全威胁手段的复杂性和广泛性,以及威胁的严重性,要求只有采用技术防范措施,依靠科学技术才能实现安全目标。不同的威胁需要选择不同的技术防范手段和策略,多重威胁需要在标准指导下建立整体的安全防范系统以阻止和降低威胁。技术防范首先是依靠技术设备建立安全屏障,提出安防设备的基本要求形成了技术防范产品标准的内容。
        城市轨道交通公共安全防范工程建设要从主要防止携带爆炸物和易燃易爆物质的非法进入和盗窃破坏,发展为以采用系统工程的理念构建完整的安全防范体系的安防设计为指导的安防工程建设,形成一个安全人员和组织机构、软件系统和数据、安防设备和硬件、安全设施和材料应用以及安全服务和措施有机结合于一体的安全防范系统,以达到最大限度地保护人的安全的目标。
        近年来,地铁已成为许多大城市最主要的交通工具。运营安全是城市轨道交通系统的生命线,国内外城市轨道交通系统发生的运营灾害充分表明,任何一种城市轨道交通系统,都必须建立一个切实有效的运营安全保障系统,尤其地铁火灾更不容忽视。徐幼铭高工通过中国地铁多年来发生的火灾事例,向我们讲述了建立有效运营安全保障系统的重要性。

 

        徐幼铭(铁三院机电总体教授级高工):随着城市地铁的迅速发展,地铁灾害问题也愈来愈引起人们的重视。在轨道交通系统发生的灾害中,火灾占的比例最高,占30%以上。因而,在地铁建设与运营过程中,地铁火灾是不容忽视的问题。据不完全统计,中国地铁自1969 年投入运行以来,共发生火灾 156 起,其中重大火灾3起,特大火灾1起。在中国政府大力推进地铁建设的今天,地铁火灾事故的预防和应对更应该引起全社会的共同关注。地铁系统由于洞体结构复杂、环境密闭、设备集中、人员密度大,一旦发生火灾事故,扑救困难,极易造成群死群伤。因此,加强对地铁系统火灾事故特点及其防治对策措施的研究,将有助于地铁火灾事故防灾减灾目标的实现,有助于保障地铁系统的安全运营,有助于提高地铁系统安全生产投入的有效实施。地铁系统发生火灾事故时,最主要的特点就是疏散难度大和扑救困难。因此预测火灾发生的措施在任何时间都应该是第一位的。
        中国国家规范《火灾自动报警系统设计规范》及《地铁设计规范》都将地铁隧道定为一级保护对象,显示了对地铁火灾安全的高度重视。由于目前的防灾报警(FAS)系统设备存在总线长度有限、回路容量不够、其他线性感温元件保护范围小、不能精确定位报警点等技术困难,目前已经运营和在建的大部分地铁隧道都没有安装感温元件,成为地铁的一个安全死角。鉴于地铁严峻的安全形式,为了消灭地铁的安全死角,更有效地保护国家和人民的生命和财产安全。必须认真研究、选择适合在地铁隧道安装运行的火灾监测系统。
用科技提升中国城轨现代化水平
        北京地铁4号线、奥运支线、10号线、机场线4条新线的信号系统以及北京地铁2号线既有信号系统,相继在短短的3年时间分别完成建设或改造并投入运营,在2008奥运会和60年大庆期间发挥了发挥了极其重要作用。牛英明总工认为奥运支线和10号线之所以能为奥运做出如此大的贡献,得益于其信号系统的强大,来自于先进的CBTC列车控制系统的支撑。 

        牛英明(北京市轨道交通建设管理公司设备中心总工程师):北京地铁4号线、奥运支线、10号线、机场线4条新线的信号系统以及北京地铁2号线既有信号系统,相继在短短的3年时间分别完成建设或改造并投入运营,在2008奥运会和60年大庆期间发挥了发挥了极其重要作用,为解决交通问题作出了突出贡献。因此,北京城市轨道交通已成为老百姓欢迎、政府认可的,是从根本上缓解北京市交通拥堵唯一出路。
        2008年7月19日,北京地铁10号线一期及奥运支线工程全线投入载客商业试运营。该项工程采用了先进的CBTC列车自动控制系统,系统运行安全、可靠、稳定,支撑了两线混合运行、独立运营的管理模式,开通即实现了3分钟列车运行间隔、列车自动驾驶,高速、高密度移动追踪运行,开创了一次性全功能开通CBTC信号系统的先河。奥运支线和10号线之所以能为奥运做出如此大的贡献,得益于其信号系统的强大,来自于先进的CBTC列车控制系统的支撑。北京地铁10号线一期及奥运支线工程信号合同于2006年3月签订合同,2008年7月通车试运营,历时2年4个月的时间。
        京港地铁是在北京市加大基础设施投资体制改革力度的历史条件下成立的,是国内城市轨道交通领域首个引入外资的合作经营企业,以PPP模式建设和运营北京地铁4号线。目前已投入运营,郭初光经理讲解了北京地铁4号线智能化、信息化、数字化的技术应用情况,引起了很多与会者的关注。

 

        郭初光(北京京港地铁公司运营部经理):北京京港地铁有限公司(简称“京港地铁”)是在北京市加大基础设施投资体制改革力度的历史条件下成立的,是国内城市轨道交通领域首个引入外资的合作经营企业,以PPP模式建设和运营北京地铁4号线。北京地铁四号线已经于2009年9月28日顺利开通试运营。
         京港地铁在北京地铁4号线“智能化、信息化、数字化”技术应用情况是:(一)、维护管理信息系统(MMIS)。MMIS维护管理信息系统是一套专门针对铁路行业资产管理的软件应用系统,主要用于对车辆及设备进行科学管理,对维护维修活动做出合理安排,以提高设备有效使用率。MMIS系统主要的功能包括设备管理、维护计划管理、工作管理、预算和报表、系统管理;(二)、运营管理信息系统(OMIS)。OMIS系统是公司信息化建设的重要组成部分,是有效开展运营工作的得力助手和有力工具,它包括运营数据管理系统(ODMS)、失物管理系统(LPMS)、车站运营管理系统(SOMS)、运营文本管理系统(OPDS)四个子系统;(三)、图纸管理系统(DMS)。之前对于图纸进行管理,主要是依赖于提交的竣工图纸,由各个专业分别进行管理,在北京地铁四号线,将通过图纸管理系统(Drawing Management System)对于图纸进行集中的管理,可以通过公司的每台电脑查阅图纸,及时掌握本专业及相关专业的最新图纸修订情况。
        地铁机电系统是高度信息化的集成系统,其包括内容众多。余斌先生作为杭州地铁集团机电部的工程师,他以杭州地铁为例,向与会者介绍了杭州地铁的机电系统设置情况。
        余斌(杭州地铁集团公司机电部工程师):地铁机电系统是高度信息化的集成系统,包括综合监控系统、环境与设备监控系统、火灾与自动报警系统、门禁系统、信号系统、自动售检票系统、电力监控系统、乘客信息系统、OA系统以及各种机电系统等等。杭州地铁,以线网TCC系统为龙头,单线ISCS为纽带,通过与相关子系统的集成互联,与公安、消防、公交、气象等部门的协调配合,打造运营、救灾、指挥一体化的指挥调度系统;以线网ACC系统为龙头,建设单线AFC系统,并与城市通卡公司接口,实现城市一卡通的地铁线网信息化;以线网PIS中心为龙头,建设单线PIS,实现乘客信息发布和广告资源开发的信息化管理。
        杭州地铁1号线设置了ISCS,采用美国GE的Railedge软件作为核心软件平台,集成了PSCADA(变电所综合自动化系统)、BAS(环境与设备监控系统)、FAS(火灾自动报警系统)、ACS(门禁控制系统)、ASD(屏蔽门系统)等,互联了PA(广播系统)、CCTV(闭路电视监视系统)、PIS(乘客信息系统)、AFC(自动售检票系统)、SIG(信号系统)、CLK(时钟系统)、通信集中告警系统等。
        在涉及1、2号线全线全面的消隐改造工程中,北京地铁公司克服规模大、任务重、时间紧、工程实施难度大、管理要求高,且施工和运营交叉干扰,风险高、责任大等困难,坚持用先进的技术完成改造。耿佩诗部长介绍了北京地铁始终坚持生产运营与科研并重,采取有效措施整体提升北京地铁的先进性,圆满完成了奥运运输和国庆六十周年等任务。
        耿佩诗(北京地铁运营公司企业发展部部长):北京地铁作为轨道交通专业运营商,一方面,负责既有线路运营管理,同时,北京地铁还要面临新线路的开通运营。由于1、2号线始建于二十世纪六、七十年代,随着时间的推移,设备系统日益老化,设备已达到使用寿命,尤其是未设置作为地下公共交通设施应具备的消防安全设施系统,构成北京地铁既有线路运营的重大安全隐患。尤其是2003年韩国大邱地铁火灾事故后,国务院有关部委组对北京地铁运营设备设施进行了全面检查,并对存在的安全隐患提出了全面整改要求,北京地铁消隐改造工程由此开始。
        奥运会在北京举办,催生了“新北京、新奥运、新地铁”的理念,也给北京地铁既有线运营提出了更高的要求。在涉及1、2号线全线全面的消隐改造工程中,地铁公司克服规模大、任务重、时间紧、工程实施难度大、管理要求高,且施工和运营交叉干扰,风险高、责任大等困难,坚持用先进的技术完成改造。在线路安全运营方面,始终坚持生产运营与科研并重,不仅重视新技术、新工艺在设备系统中的应用,也不断利用新技术对设备维修管理、行车调度指挥的改进,从整体上提升北京地铁的先进性。依靠科技的力量,北京地铁出色地完成了提高运力、消隐改造、奥运运输、国庆六十周年等任务。

重视科学研究  促进中国城轨业健康发展

        目前城市轨道交通信号系统国产化举步为艰、困难重重、依赖进口、国产化率极低、市场换技术效果不佳。刘卡丁总工从城市轨道交通信号系统国产化困难及误区方面进行了讲解,希望相关部门和有关单位能够从当中得到一些启示。

 

        刘卡丁(深圳地铁3号线投资公司总工程师):目前城市轨道交通信号系统国产化举步为艰、困难重重、依赖进口、国产化率极低、市场换技术效果不佳。国产化误区:(1)对后备模式与降级模式概念不清,要求“正常模式”和“后备模式”无缝对接,自动转换;(2)同功能、同寿命完备的后备模式;(3)好高骛远,集全世界各种信号系统的优点于一体;(4)急于、盲目地期望一切智能化、自动化;(5)过量的冗余和热备,过分关注后备模式而忽略正常模式;(6)设备“越多越安全”与设备“越少越可靠”的争论。国产化困难:(1)业主不敢提供试用平台;(2)专业人才不稳定,不成体系;(3)软件依赖度太高,开放不够、保护不力;(4)国家重视不够、具体措施缺乏、资源投入不足。  
        “一线一中心”的运营调度管理模式已难以适应多线路、多运营主体网络化运输格局下的运输协调、突发事件处置、一票通行等运营管理需要。因此,实现北京轨道交通网络化运营管理的一项重要工作就是要建设智能化信息系统管理平台,为北京轨道交通网络化运营管理提供技术保障。

 

         王金利(北京市轨道交通路网管理有限公司技术总监):目前北京轨道交通运营规模达到9条线、147个车站、228公里,轨道交通路网初步成形。2009年9月,随着地铁4号线的建成,京港地铁公司也开始参与北京地铁的运营,北京轨道交通已形成多线路、多运营主体的全新网络化运输格局。“一线一中心”的运营调度管理模式已难以适应多线路、多运营主体网络化运输格局下的运输协调、突发事件处置、一票通行等运营管理需要。因此,实现北京轨道交通网络化运营管理的一项重要工作就是要建设智能化信息系统管理平台,为北京轨道交通网络化运营管理提供技术保障。
         鉴于北京轨道交通投资、运营、建设的格局,北京市轨道交通指挥中心综合智能化平台的建设具有一定的特殊性。其他城市在建设指挥中心综合智能化平台时,应紧密结合本城市的特点,在路网管理部门职能定位、系统需求分析、信息采集内容、接口方式等重点环节周密策划,才能使系统建成后在轨道交通路网总体协调、一票换乘、突发事件处置和信息共享中发挥重要的作用。
        随着轨道交通的快速发展,作为轨道交通行车系统的“中枢与神经”——列车控制系统,在指挥行车、保证列车运行安全和提高行车效率上发挥着日益重要的作用。研发具有自主知识产权的列车控制系统,成为中国科技攻关的重要领域。作为国内从事轨道交通领域基础理论研究、核心技术研究和人才培养的重点大学,北京交通大学多年来一直致力于轨道交通领域重大科学问题及核心关键技术的研究与开发。

 

        王俊峰(北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室副主任):目前中国城市轨道交通建设应用的信号控制系统全部是引进设备,信号系统核心技术掌握在西门子、阿尔斯同等国外企业手中。因此研发具有自主知识产权的列车控制系统,已经成为中国科技攻关的重要领域。作为国内从事轨道交通领域基础理论研究、核心技术研究和人才培养的重点大学,北京交通大学多年来一直紧密结合轨道交通发展的战略要求与实际工程的重大需求,致力于轨道交通领域重大科学问题及核心关键技术的研究与开发。特别是2004年以来,学校先后得到北京市、科技部、建设部、财政部等政府部门的大力支持,开展具有先进水平的城市轨道交通运行控制系统CBTC系统研究、开发、中试与示范工程。
        2008年4月至2009年4月,作为国内首个具有自主知识产权的CBTC核心技术及系统装备,在完成了市内研发、现场实验的基础上,在大连快轨三号线建立了8.9公里中试试验线。2009年4月通过专家验收,CBTC中试试验取得圆满成功。2009年6月10日,轨道交通亦庄线国产CBTC示范工程信号系统采购合同签约仪式在北京举行,这标志着城市轨道交通信号系统不再依靠纯进口,真正实现自主创新,拥有百分之百“中国血统”的、技术先进的CBTC信号系统将在亦庄线上“试航”。示范工程的成功实施,预示着中国初步掌握了CBTC系统核心技术,解决了困扰多年的信号系统国产化问题,实现了中国轨道交通核心技术的原始创新与集成创新。
        此外,建设部地铁专家组专家北京市地铁建设指挥部专家委员会设备组组长杨家齐就“城市轨道交通信号技术发展”、中国铁路通信信号集团城轨部总经理、北京全路通号研究设计院党委书记邵凯就“城市轨道交通信息化与自动化综述”、庞巴迪铁路控制解决方案天津地铁二三线现场项目经理、博士沈坚就“庞巴迪公司CITYFLO 650系统”、北京和利时系统工程有限公司城铁自动化事业部总工兼工程技术部经理曲立东就“和利时自主系统产品在城轨综合(监控)自动化领域中的应用”、用友软件轨道交通行业总监陈森就“用友软件轨道交通行业解决方案介绍”、松下电器(中国)有限公司系统等离子显示器营销公司总经理蔡伟清就“不断创新的等离子技术-Neo PDP的新技术应用”、铁科院工程咨询公司副总经理孙宁就“中国城市轨道交通装备认证基地方案研究”、国际空列集团上海奥集电子有限公司总经理博士林幼令就“H-Bahn空轨自动化系统的发展”等内容为题也做了精彩演讲。
        本届大会邀请了国内专家、领导及相关企业代表一百四十余人参加,会间他们就中国城市轨道交通智能化、信息化、数字化建设中所面临的问题,以及对中国城市轨道交通发展现状,相关技术发展动态及成功解决方案进行了交流与探讨。按照大会议程安排,23日下午为参会代表参观北京地铁4号线车辆段,在专业讲解员的解说下,与会代表就行业问题进行了询问与交流。为期两天的会议由中国交通运输协会信息化委员会主任高乃明和世界轨道交通发展研究会秘书长贾国平分别主持。 

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