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中車信号 :打造最懂車的自主智能信号系統

作者:世界軌道交通
中車信号 :打造最懂車的自主智能信号系統

中國,擁有超過1萬公裡的城市軌道交通營運線路,超過15萬公裡的鐵路營業裡程。

它們奔波不息,構成了城市的生命脈動;它們高速奔跑,支撐起人類史上最大的遷徙,而實作這一切,離不開一種看不見痕迹的科技力量——軌道交通列控系統,又稱信号系統。

不久前,一組資料再現了信号系統領域的市場格局:2023年,共有10家信号企業(含聯合體)斬獲42個信号系統項目。其中,中車株洲所旗下中車時代電氣取得斐然成績,共中标了5個項目,中标金額超16億,占全年市場佔有率的13.80%(按項目數)。

值得注意的是,相比前三年,中車時代電氣在2023年異軍突起,躍居第四名,其中标的5條線均為新線,成為信号系統市場具有強大增長潛力的企業。

補齊中國中車信号領域短闆的使命擔當

現代中國軌道交通信号系統的探索研究起源于上世紀八十年代左右,在通信、計算機、定位等技術發展基礎之上,大緻形成了每十年為一個發展周期,曆經幾次變革,在效率和安全方面得到重大提升。

中車時代電氣作為中國電氣化鐵路裝備事業的開拓者和領先者,緻力于牽引傳動和控制系統自主研發及産業化。LKJ列車運作監控系統等産品應用于全國各鐵路局集團公司及地方鐵路的近2萬台機車、600多列動車組上,國内市場占有率50%以上,并出口至中亞、中東和非洲等地,入選“國家制造業單項冠軍産品”。

時間進入到2005年,繼自主研發的牽引系統在地鐵市場取得突破以後,中車時代電氣敏銳意識到下一個擁有巨大市場前景的就是城軌信号系統。當時,國内城軌信号系統幾乎被國外老牌企業壟斷,國産化和自主化程度低,核心技術掌握在外國公司手中。

中車作為中國軌道交通裝備制造業的車輛龍頭企業,信号系統曾是短闆,城軌車輛多數是配套國外廠商的信号系統。中車時代電氣肩負振興高端裝備産業的使命與責任,緻力補齊中國中車在城軌信号系統方面的短闆,增強中車“産品+、系統+”能力,在國際市場競争中具備更大優勢,為中車建立世界一流企業提供有力支撐。

城市軌道交通是城市發展的“大動脈”,軌道交通信号産業前景廣闊、市場潛力巨大。經過深思熟慮後,中車時代電氣作出進軍城軌信号領域的重要決策。

中車信号 :打造最懂車的自主智能信号系統

圖1:LKJ監控裝置

建構譜系齊全的自主城軌信号系統

縱觀中國城市軌道交通信号系統的走向,曾有過幾個重要的裡程碑節點。北京奧運會是其中之一。

2008年,為順利保障來自204個國家和地區的數十萬國際友人齊聚首都北京共襄四年一度的國際盛事,發揮支撐作用的交通運輸業必須在北京奧運會正式舉辦前完成重大更新。

奧運會舉辦前54天,全國第一套基于WLAN的CBTC系統、全國第一條改造地鐵北京2号線成功開通,使得城市軌道交通完成了高效、經濟的曆史性更新,進入CBTC系統主導時代。

作為城市軌道交通的“大腦”和“神經系統”,CBTC(基于通信的列車自動控制)信号系統,能将行車指揮人員、司機、裝置有機整合為一體,實作對線路條件和前方列車位置等情況的了解,實時控制列車車速,確定列車高效運作。具有技術難度高、安全責任大的特點。

作為城軌信号系統領域的“新秀”,中車時代電氣除了奮發趕超,别無他路。

2019年7月,在2019北京國際城市軌道交通展覽會上,新技術産品——全自主CBTC(基于通信的列車自動控制)信号系統向全球釋出。此舉被業内視為補齊了中國中車“走出去”的最後一塊短闆,國際市場競争力進一步提升。

該CBTC信号系統型号為tSafer-UC1000,滿足多項國際标準,通過中國城市交通協會的CBTC産品和互聯互通功能認證。在列車控制精度、乘坐舒适性、節能性等方面均處于行業先進水準,還具備未來更新全自動無人駕駛的能力。同時,該系統是面向地鐵、輕軌、市域城際列車、磁浮等不同城市軌道交通運輸制式需求的一整套信号系統解決方案。

中車信号 :打造最懂車的自主智能信号系統

圖2:CBTC車載機櫃及DMI顯示器

2020年10月,在2020北京國際城市軌道交通展覽會上,自主FAO(全自動運作系統)信号系統首次釋出。該信号系統在城軌主流信号系統——CBTC信号系統的基礎上,增加了20餘項功能,包括列車休眠喚醒、動靜态自檢、障礙物/脫軌防護、遠端複位等,還可實作全自動運作,列車可不受司乘人員的限制,根據運輸需求靈活地調整發工廠中的房間距,達到7×24小時不間斷的運輸服務。

“通過融合控制提升節能降耗能力,是中車FAO信号系統最明顯的優勢和特點。”通過采用大資料和智能技術,進行深度互聯互通設計,車輛系統折返間隔提升30%,出入庫提高50%,精确停車達到99.999%,更加智能高效、安全可靠。

截至目前,中車時代電氣已建立起譜系齊全并具有完全自主知識産權的城軌信号系統。其中在長沙4号線、無錫4号線、長沙2号線更新改造、長沙2号線西延二期、貴陽S1、甯慈市域線采用全自主CBTC信号系統,甯波8号線、合肥6/7号線采用全自主FAO信号系統,17條線城軌信号內建項目,累計裡程近500Km。

在城市軌道領域,信号系統的“無感化”改造總是備受關注,其背後反映了一家企業綜合實力的展現。

2022年5月31日,由中車時代電氣實施的長沙軌道交通2号線更新改造項目正式開工。該項目是基于智慧化城軌大趨勢,通過技術賦能,讓老線煥發新動能,具備互聯互通、智能運維、智能排程等新技術功能,可縮短營運間隔,大幅提升營運和維護效率。

中車信号 :打造最懂車的自主智能信号系統
中車信号 :打造最懂車的自主智能信号系統

圖3:長沙地鐵2号線改造項目現場施工

攜手打造軌道交通車地一體化解決方案

中車時代電氣後發趕超、愈戰愈勇的背後有着深層次邏輯——依托“城軌交通信号系統安全與運維保障國家工程實驗室”和“軌道交通信号系統湖南省工程研究中心”平台,重點在全自動運作系統、車—車通信系統、高速磁浮運控系統等前沿技術領域持續發力,加快推動科研成果産業化。

比如,随着城市軌道交通車輛朝着更加智能化、自主化的方向發展。中車時代電氣于2022年完成tSafer-UC4000型車車通信智能信号系統研制,并于2023年3月取得核心裝置獨立第三方安全認證。

該型車車通信智能信号系統滿足GoA4自動化等級要求,其核心裝置(ATP和OC)通過了國際最嚴苛的SIL4級安全認證,系統融合主動障礙物感覺裝置,可對列車安全運作提供全方位防護,同時,可通過車車、車地通信,實作列車自主進路、自主防護、自主調整和自主感覺等列車自主運作控制,降低列車運作對中心的依賴。

以列車為中心,中車時代電氣還将車載信号系統與車輛電氣、環境感覺系統深度融合,完成列車自主運作控制系統(TACS1.0)研制,實作列車運作方式由自動化向自主申請資源、自主間隔防護、自主運作調整等的自主化轉變,成為更安全、高效、靈活、經濟的智慧城軌控制系統。

中車信号 :打造最懂車的自主智能信号系統

圖4:TACS 2.0基于自主運作的動态編組列車控制系統

今年3月22日,中車株洲所第四屆科技節開幕,基于自主運作的動态編組列車控制系統(TACS2.0)釋出,利用在多系統內建方面的優勢,響應行業技術動态和業主需求,解決了運輸組織與客流動态不比對、人均公裡能耗偏高、乘客出行體驗有待提升等痛點問題,可實作列車線上動态編組、融合感覺自主安全防護、智能排程與互聯互通、信号車輛一體化控制。

其中,在智慧融合方面,列車旅行速度提升5%以上;在綠色低碳方面,智能排程動态編組運輸節能20%以上;出行友好方面,旅客等待時間減少40%以上。

響應交通強國“綠色、智能”發展目标,助力開啟“綠色智慧城軌”高品質發展新篇章。中車時代電氣擁有多條多種制式、多種工程條件下的開通經驗和業績,具有較強的産品研發、工程實施傳遞和營運保障能力,能夠勝任各種制式(點式、CBTC、FAO、TACS等)和工程條件(國内國外、建立、延伸線、改造、互聯互通、短工期等)的項目,正全面貫徹中國中車“系統+”“産品+”戰略,協同中車各大主機廠深度合作打造軌道交通車地一體化解決方案。

圖文來源:中車時代電氣

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