基于通信列控系统国产化战略.doc

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1、基于通信列控系统国产化战略 在都市快轨交通杂志社2005年理事会年会暨“节约型都市快轨交通与技术创新”学术会议上，北京交通大学唐涛教授作了“基于通信列控系统国产化战略”的主题报告。 首先感谢都市快轨交通杂志社给我这次机会，跟大家交流城市轨道交通运营国产化的理解。我想从这样几个方面，一是从CBTC系统技术特点谈一下体会，从CBTC系统的角度，引申到运行控制系统国产化的考虑，第三方面，介绍一下CBTC从这个角度来讲考虑国产化的发展。 我们国家几年的情况来讲，整个的城市轨道交通是非常好的发展时期，刚才这三个城市的领导都介绍了，发展规模非常大。从国家的角度来讲，国家明确提出来，对于城市轨道交通国产化的

2、要求，尤其是作为国产化的重点之一，运行控制系统给出明确的要求，要求国产化率达到70。 从技术角度来讲，随着计算机和通信技术在运行控制的应用，也呈现明显的特点，从系统化、网络化、信息化、智能化、通信信号一体化的特点。 从运行控制系统来讲，本身是保证行车安全和提高运行效率的安全控制系统，安全防护、速度控制。 基于通信列车控制系统基于大容量车载设备技术，安全计算机的技术，尽管它本身CBTC采用计算机，但是又不同一般的工业控制和一般的采用计算机，它首先为了安全控制，采用对计算机系统有非常高的要求。 第三个方面，对CBTC系统来讲跟传统的信号系统重要的区别，它是基于车载的定位完成列车在轨道站用，所以说它

3、是要求需要提供高清的列车定位信息，而且是独立于传统所熟悉的轨道电路。 CBTC系统从技术角度来讲，有这样几个方面的特点，可以实现灵活高精度的列车控制系统，因为本身现在基于计算机，同时我们现在的列车定位本身是采用以车载的精确定位来实现的，所以说它有这样一个特点。 第二个方面，提高了系统的集成度，简化了系统的结构，减少了地面设备，这样的话，就可以改善系统整个的可靠性和可用性，减少整个系统全寿命周期的成本，可以实现移动闭塞，但我认为，从系统的角度来讲，可以实现移动闭塞，但是CBTC本身并不等于移动闭塞。本身可以很方便能够为互联互通提供一些基础的技术基础，可以叠加在既有信号系统上，便于既有线改造。 总

4、之，从现在的技术特点来讲，CBTC提供出来的是基于软件、信息安全的控制，这样的话，就使得整个系统调度指挥安全控制像我刚才介绍的，从自动化、智能化、系统化、网络化和信息化方向上发展，使得轨道交通发生一些革命性的变革，这里我想举一个例子，也是想解释一下，为什么CBTC不等于移动闭塞。因为我们知道，从移动闭塞到固定闭塞主要的区别就是，移动闭塞本身不在线路上有线路的划分，以前车的尾部为追踪间隔，在线路上有固定的划分，线路上在这一区间只要有车占用，意味着整个线路是占用的。这是从固定闭塞和移动闭塞的区别。我们看，实际上固定闭塞和移动闭塞最大的区别就是，固定闭塞和移动闭塞从线路划分上来讲，可以说从数学描述的

5、角度对线路的划分是一个量的区别，它到底以什么样的精度对线路进行划分，我们原来的固定闭塞，比如城市轨道交通可能是两百到三百，移动闭塞实现以后，现在用计算机实现以米为单位，基于环线，对于线路的描述是6.25米，这样的精度对线路进行划分。对轨道占用来讲，以6.25米为单位划分的。从这个角度来讲，我认为移动闭塞和固定闭塞还是有相类似的地方。随着技术的发展以后，我们现在讲，所谓CBTC系统是基于通信和基于计算机的系统，计算机以后就可以把线路的固定闭塞控制从我们传统的用继电器来实现就可以完全把这样一个逻辑处理，完全与计算机实现，采用车载定位描述轨道占用，而以计算机软件形式实现闭塞的逻辑。在线路上就不再以物

6、体分区的形式描述，这样一种方式，现在欧洲国家或者国外又称为虚拟闭塞。本身没有物理的划分，本身是用计算机把闭塞的追踪逻辑实现了，从虚拟闭塞的角度来讲，应该将固定闭塞和移动闭塞实现来讲应该有相同的技术基础。这样一个虚拟闭塞的例子，比如说巴黎14号线和香港迪士尼线都是采用这样的方式来实现的。 CBTC与运行控制系统国产化。CBTC是基于通信和计算机的控制系统，整个的系统构成，从这几个厂家提出来结构来讲，趋于遵从标准化，大家从结构来讲，也在趋于标准化的角度。整个系统包括这几个方面，一是控制中心层，另外一个是轨旁设备层和车载设备层，从通信来讲是基于地面的骨干网，现在也在趋于用标准的802.3骨干网，从车

7、内通信来讲，越来越明显的趋势基于通信以后，越来越趋同于采用标准无线通信系统，比如说802.11，尤其是今年几个厂家投标来看，大家都在认同用这样的标准实现车地之间的通讯。这是从系统的结构角度讲的。 从整个技术的发展来讲，刚才朱总也介绍了，国外从九十年代开始对CBTC标准，从纽约地铁开始也做了大量的工作，包括在欧洲，把干线地铁ETCS研究成果希望把它研究进来。这几年也提出了从1497到2004年提出来1497.1的标准，欧洲刚才也介绍了，它在欧盟第五框架有一个UGTMS框架，在第六框架在接着，出发点就是想把大铁路干线铁路ETCS规范标准研究成果用于干线铁路，实现互联互通，也希望能够通过这些标准研究

8、，不光能够形成出来用于欧洲互联互通，它现在的标准是希望能够上升到IEC的标准，这是一个国际标准，希望能够制定出来这样完整标准的体系，这样一个标准的成果，我就认为，对于我们国内的国产化研究是可以提供很多直接借鉴系统的规范、系统功能的描述，这是对我们研究提供可借鉴的程度。 从技术的角度来讲，CBTC本身现在更多是趋于采用先进成熟的通信和计算机技术，包括802.3、802.11，从车上设备、地面设备来讲，另外一个趋势采用先进成熟的商用计算机构成软硬件系统。因此我认为，从这样一个发展趋势来讲，采用CBTC技术在先进平台的技术基础上，以高起点实现城市轨道交通的国产化，这个时机反而越来越成熟，是我们国产化

9、研究很好的时机，也是很好的技术发展的契机。 第四，我想从国内的发展特点来讲，谈一下对国产化研究的考虑。第一，从CBTC来讲，由于它本身是从标准化，另外系统的发展来讲，从调度、指挥、运行、控制开始向系统化的发展，我们应该对于标准的研究给予非常多的重视，这些方面从大的方面来讲，整个技术发展来讲，应该讲谁制定了标准，谁就拿到了技术发展的契机，谁就占有了市场。从我们现在城市轨道交通、干线铁路这几年的发展情况来讲，实际上我们国家在这方面也是投入了大量的金钱买他们的标准，我们自己运行过程当中，由于自己没有标准，跟设备厂家购买设备的时候，往往它就不会依从你，你在这方面有时候提出一些新的要求，他让你付出了大量

10、的投资。从我们国家来讲，现在也是非常强调从整个的技术角度，把人才专利和标准作为国家科技发展的三大战略之一。所以说，从我们国内的研究来讲，我认为CBTC的研究首先应该强调标准。这是从我们现在国内的研究角度谈的。 从这两年的情况来讲，国内对这方面的研究也给予一定的重视，上海地铁结合上海的互联互通的角度，研究它的互联互通的技术规范，但是我认为，国内在这方面的资金投入还是非常不够的，还需要有更大的人力和资金的投入。 研发的途径。从CBTC技术角度来讲，现在技术发展有一个非常重要的趋势，采用商用成熟的技术平台开发专用安全控制系统，这样的趋势非常明显，在以往来讲，作为轨道交通安全控制习惯于由厂家从自身开始

11、完全研究，尤其是我们国内，原来一贯习惯于拿到一个合同，拿到一个项目以后，白手起家，从部件开始，甚至一个板子、一个板子做整个系统自己的研究，这方面应该说在当时情况下是有利的，但是在现在这种情况下，一是从技术发展本身向技术成熟发展，另外我们介绍从CBTC来讲，是在向系统化的方向发展，不再是闭塞和车载控制、连锁分开独立的系统，这样的话，我们国内原来的研究队伍和研究单位的规模，如果是按照原有的研究方式，显然是不能够满足要求的，所以应该采用全新的思路。从技术发展角度来说采用COTS的技术。这几年随着商用计算机和通用技术成熟提出来一种方式，简单来讲COTS要采用商用成熟的软硬件组件开发专用的系统，这是从I

12、T技术发展来讲大的趋势，这方面不光是城市轨道交通，我们看到国外很多的例子，包括国外的航空航天、汽车都在采用这样的技术，而且现在的时机越来越成熟，因为IT的厂家为我们实施控制提供很多这样的平台，甚至有些操作系统进行安全的评估。 从优势来讲采用，COTS的技术可以使得采用商用的产品，使价格大大降低，有一些性能优势，采用商用平台随着技术的发展，性能更新，速度会提高，比专用产品更新速度快得多，从我们国家的角度，我们就可以用最新的技术在更高的起点上开发适于轨道交通满足国内轨道交通新的技术产品，使得在产品来讲，在全寿命周期的角度是性能最好的。 第三，从运营建设方面，公司对安全非常重视，应该说，对于国产化研

13、究来讲，安全标准和安全评估体系也是制约我们国家轨道交通运行控制系统发展的因素。因为CBTC系统本身采用先进大规模集成电路的技术，另外又是安全控制系统。现在采用本身不再是传统机械、分立元件，而是采用计算机，需要有适应于计算机安全设计的方法，安全评估分析的方法以及标准，这些方面来讲，从国际上的角度，从九十年代也开始IEC61508以及适应轨道交通，NEE安全标准。对于我们国家来讲这些方面发展是比较慢的，也制约我们的发展。从这几年研究角度来讲，我深刻有一点感觉，我们从国家研发体系到产品的评价体系，是迫切需要有一个能够适应于计算机安全评估和分析设计的方法。首先，从计算机的角度来讲，现在用计算机做一个安

14、全控制系统，它强调不再是像我们国家适应的，产品最后通过鉴定达到安全标准，对于适应计算机角度来讲，它强调在系统的设计、开发、生产、设备维护全过程中贯彻安全理念，这样才能使整体的系统对城市轨道交通运行系统，车上、地面要求标准达到SIL4级，怎么才能达到呢，要按照安全生命周期开发。有了安全生命周期以后，再需要建立我们国内的安全评估体系，只有这样才能使得我们自己的产品开发出来以后，能够通过国际的安全标准，也就是说你开发出来的产品，是能够给国际上其它大的公司研究出来的系统能够媲美，这样运营公司才能采用。 到从这几年研究的角度来讲，我们国内现在的情况实际上是需要对于国内的研究，国家有一些政策，需要轨道交通业内的运营建设方面给予更多的支持，给更多的实验的机会。 总结起来，从技术的发展来讲，CBTC是今后轨道交通发展方向，它也是适合于国产化的一个非常好的时机，从我们国内的战略研究来讲，我刚才介绍了，从我个人的体会来讲，应该是强调这三个方面，一方面强调系统规范的研究，采用成熟商用的技术和产品，还要对于安全标准和安全评估体系给予更高的重视。从研究来讲，因为是系统的，而且是多学科的，希望能够进行多学科、多专业的交叉结合，进行产学研结合。最后一方面是的确需要国家有力的支持，包括资金、政策，关键在试验运用的机会，使得国家掌握系统的核心技术。