2018/01/25
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“十三五”期間，我國城市軌道交通建設進入高峰期。根據(jù)國家《中長期鐵路網規(guī)劃》，到2020年地鐵軌道交通規(guī)劃里程8500公里,比2015年新增近5000公里,其中2016、2017年分別新增790公里、854公里,遠超十二五期間年均新增380公里。隨著城市軌道交通建設不斷發(fā)展,以通信技術為基礎的列車運行控制系統(tǒng)也在不斷的投入新建線路的應用中。據(jù)了解，目前國內大部分新建地鐵線路均采用CBTC信號系統(tǒng)，在國家發(fā)改委的大力推動下,我國地鐵CBTC信號系統(tǒng)國產化進程正在不斷加速中。
近日，浙江眾合科技股份有限公司（以下簡稱“眾合科技”）自主研發(fā)的BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)通過了中國城市軌道交通協(xié)會技術裝備專業(yè)委員會組織的專家評審，并且該系統(tǒng)已經在杭州地鐵4號線上投入了載客使用。
作為擁有完全自主知識產權的BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)有哪些優(yōu)勢？在實際應用中的情況又如何？眾合科技未來在軌道交通領域還有哪些新的技術開發(fā)？帶著這些問題，本刊記者采訪了眾合科技副總裁兼總工程師凌祝軍先生。
互聯(lián)互通，采用“歸一化”設計
眾合科技的BiTRACON信號系統(tǒng)由列車自動監(jiān)控（ATS）、計算機聯(lián)鎖（CBI）、車載控制器（CC）、區(qū)域控制器（ZC）、維護支持（MMS）、數(shù)據(jù)通信（DCS）六個子系統(tǒng)組成，實現(xiàn)列車自動監(jiān)督、列車自動防護、列車自動駕駛等功能，在確保列車安全的同時，可最大限度提高線路的運營效率。
BiTRACON系統(tǒng)支持三種控制等級：CBTC控制級、點式控制級和聯(lián)鎖控制級。除實現(xiàn)常規(guī)信號系統(tǒng)功能外，在點式控制等級下，還可以實現(xiàn)基于站臺無線通信的增強點式或基于通信控制環(huán)線的點連式系統(tǒng)功能，在確定的防護區(qū)域，可以實現(xiàn)對列車的連續(xù)速度監(jiān)控、闖紅燈防護、緊急停車按鈕響應以及站臺門自動開關門等功能，極大地增強了點式控制等級下的系統(tǒng)安全性和站臺門開關便利性。
在談到BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)的優(yōu)勢時凌祝軍表示，首先，BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)可以支持不同的通信協(xié)議（Subset-037/Subset-098、RSSP-I/RSSP-II等），支持國內CBTC互聯(lián)互通標準，可快速實現(xiàn)不同信號系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，是我國互聯(lián)互通示范工程建設的主要系統(tǒng)之一。
隨著我國城鎮(zhèn)化建設步伐的加快，城市規(guī)模逐漸擴大，城市區(qū)域范圍通勤和城市交通擁堵問題，已越來越成為各大城市在快速發(fā)展過程中迫切需要解決的問題，城市軌道交通迎來了新的一輪建設高潮。在這一輪建設高潮中，對信號系統(tǒng)提出節(jié)約重復投資、實現(xiàn)網絡化運營的新要求，城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通成為今后技術發(fā)展的趨勢。
具體說來是指不同線路的軌道、車輛、供電、信號、通信、屏蔽門及運營組織等相互兼容，從而節(jié)約資源、降低成本，提高資源使用效率和服務質量。“但是目前能夠實現(xiàn)互聯(lián)互通的系統(tǒng)并不多。”凌祝軍坦言。
其次，從安全計算機平臺方面來看，凌祝軍介紹：“BiTRACON型BTC信號系統(tǒng)包括六個子系統(tǒng)，其中車載和軌旁ATP、ATO、CBI等安全核心子系統(tǒng)使用的是同一套安全技術平臺，該平臺不僅采用了包括CPU在內的異構硬件，還在操作系統(tǒng)、部分關鍵控制軟件等多方面采用異構設計，最大限度保證了系統(tǒng)的安全性。同時，由于車地多個子系統(tǒng)同平臺設計，設備板卡、維護設備、維護人員通用，可減少業(yè)主在維護費用和備品備件上的投資。”
另外，對于整個系統(tǒng)平臺的可靠性而言，凌祝軍表示：“我們采用歸一化的硬件設計。安全技術平臺是歸一化的，硬件也是歸一化的，這樣的設計對用戶、對系統(tǒng)來說都有好處。如果需要對系統(tǒng)進行更新?lián)Q代，由于歸一化的設計，在一個系統(tǒng)上更新驗證通過后，到另一個子系統(tǒng)上也能很快得到更新驗證。這樣，既可以為用戶節(jié)約投資，也節(jié)省了開發(fā)、升級系統(tǒng)過程中的研發(fā)資源和安全評估資源投入，深受用戶認可?！?/p>
在運行中確保一瓶倒立的礦泉水不倒
2017年7月25日，BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)在杭州地鐵4號線首通段正式投入全功能載客試運營。該系統(tǒng)的投入使用對城市軌道交通的舊線升級，以及與既有線路部分共線的地鐵線路的信號系統(tǒng)建設，都提供了可供選擇的更好解決方案。
杭州地鐵 4 號線的載客試運營，標志著眾合科技自研國產化信號系統(tǒng)核心產品首次在國內主流地鐵正線取得開通（投運）業(yè)績，相關系統(tǒng)已經得到市場認可，將有助于進一步提升公司核心競爭力及行業(yè)地位，對未來國產化信號系統(tǒng)訂單的獲得及市場份額的提升具有關鍵作用；同時，也對在新線建設中推廣應用公司自研產品提供了寶貴的經驗。
杭州地鐵 4 號線使用的BiTRACON型 CBTC 信號系統(tǒng)，符合國內、國際行業(yè)技術規(guī)范，可廣泛應用于海內外地鐵、輕軌等城市軌道交通列車控制領域。公司自2007年開始自主研發(fā)，并已先后通過了通過國際權威的第三方安全評估機構英國勞氏（現(xiàn)在的里卡多）的 SIL4 安全評估、德國萊茵 TUV 的第三方 SIL4 安全認證、行業(yè)專家的 CBTC 試運行技術評審、載客運營專家技術評審等一系列標準審查。
在談到BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)在杭州地鐵4號線上的運營情況時，凌祝軍表示：“試運營的頭一個月，該系統(tǒng)在沒有人工操作的自動駕駛運行中，停靠站點的精度比預定的停站點有些許誤差，例如，有時超過預定停站點20公分才停站，有時又離預定停站點差20公分就停靠了。后來我們優(yōu)化了系統(tǒng)算法后，使得停車精度都能達到100%準確度。在試運營過程當中，準確停站超過20萬次，順利輸送旅客超過980萬人次?！?/p>
在談到BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)可以提升、優(yōu)化的方向時，凌祝軍介紹：“雖然我們有走在前列的自動化測試平臺，但是我們覺得還有可以提高的空間；同時，自動化設計工具的開發(fā)也要加強，以適應我們同時面對不同客戶、具體需求特點有所不同的多個工程項目的建設需要?！?/p>
在平穩(wěn)性方面，凌祝軍介紹說：“當人們乘坐地鐵列車時，可能會發(fā)現(xiàn)有的線路的列車在啟動、運行、?？窟^程中比較顛簸，而有的列車則比較平穩(wěn)，這里面有線路的問題，有車輛的問題，也有很多是信號控制問題。在杭州4號線運行中，BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)ATO控制列車時，可以做到把一瓶礦泉水倒立在列車的地板上，在列車啟動、行駛、停站過程中，這個礦泉水瓶不倒。在這樣的平穩(wěn)性基礎上還有沒有更好的提升空間？我們還在進一步的研究中。”
由中國走向世界
目前BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)已在多條軌道交通上得到了推廣應用，比如2016年9月BiTRACON型 CBTC系統(tǒng)成功中標重慶地鐵4號線互聯(lián)互通信號系統(tǒng)項目；2016年10月13日，由眾合科技提供全套CBTC無人駕駛UTO信號控制系統(tǒng)的深圳比亞迪云軌示范線舉行通車儀式；2017年4月，BiTRACON無人駕駛系統(tǒng)成功中標四川廣安線信號系統(tǒng)項目；2017年9月又成功中標杭州地鐵6號線、杭富線。另外還有南京有軌電車（兩條線已經開通一條，另一條在建）、淮安有軌電車（在建，即將開通）信號系統(tǒng)中，也用到了CBTC列控系統(tǒng)中的部分子系統(tǒng)。這些成果的取得是眾合科技創(chuàng)新價值和精神的體現(xiàn)，也推動了國內軌道交通自主研發(fā)的技術發(fā)展進程。
凌祝軍透露：“重慶地鐵4號線是國家互聯(lián)互通示范工程，該工程的建設進度目前非常順利，經過了多輪的專家評審。從實驗室和實車實線測試情況看，BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)在重慶地鐵與多個不同信號系統(tǒng)互聯(lián)互通方面，效果很好。未來BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)還將服務于城市軌道交通各種制式，包括磁懸浮、單軌、地鐵、輕軌等。同時我們的CBTC無人駕駛列車控制技術的國際權威機構認證，也水到渠成。”
今天中國高鐵技術及規(guī)模已居世界第一、并且隨著“一路一帶”在軌道交通基建上的投資不斷加大。眾合科技所研發(fā)的信號系統(tǒng)除了在國內得到推廣應用外，也緊跟國家一帶一路的步伐，服務于海外市場：
2015年，為尼日利亞首都阿布賈城軌提供計算機聯(lián)鎖、點連式列車控制系統(tǒng)。
2016年10月5日，非洲第一條現(xiàn)代電氣化鐵路——埃塞俄比亞首都亞的斯亞貝巴至吉布提鐵路建成通車，眾合科技為該線各站提供已通過國際安全認證具有完全自主知識產權的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，為該鐵路的安全運行保駕護航。
面對海外市場，凌祝軍表示：“不同國家、不同城市的情況都不盡相同，比如有些國家當?shù)貨]有軌道交通信號系統(tǒng)標準，可以把中國標準帶出去；有的國家可能本身軌道交通比較發(fā)達，擁有屬于自己的標準體系，我們就需要學習如何執(zhí)行他們的標準。使我們提供的系統(tǒng)不僅實用、安全，還要符合當?shù)氐臉藴?，要使我們的系統(tǒng)獲得全球的認同?！?/p>
“未來，公司將繼續(xù)積極響應國家一帶一路倡議要求，進一步開拓海外市場，為更多的國家和客戶貢獻智能交通控制技術帶來的福祉?！绷枳＼娬f。
進一步深入智能化無人駕駛領域
全自動無人駕駛信號技術是軌道交通信號技術發(fā)展的趨勢和方向。眾合科技也在與比亞迪合作共同拓展無人駕駛軌道交通市場，根據(jù)公司的產品和技術規(guī)劃，開發(fā)全自動無人駕駛信號技術是掌握下一代信號技術核心、搶占技術至高點的需要，也是構建公司技術競爭力的關鍵一步。
眾合科技的全自動無人駕駛信號系統(tǒng)解決方案研發(fā)項目旨在研發(fā)自主的軌道交通列車全自動智能控制系統(tǒng)，使之具備支持全自動無人駕駛運行能力。
而BiTRACON系統(tǒng)除實現(xiàn)CBTC系統(tǒng)常規(guī)功能外，還具備全自動無人駕駛（UTO）功能，可根據(jù)線路具體需求與車輛、通信和綜合監(jiān)控等系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)線路的全自動無人駕駛運行，提高軌道交通線路的自動化運營水平，減少線路維護和運營成本。
做為擁有全套軌道交通信號技術的公司，凌祝軍介紹，雖然BiTRACON型CBTC信號系統(tǒng)具備了DTO（有人監(jiān)控下的無人駕駛）、UTO（全自動無人駕駛）功能，但眾合科技會進一步在軌道交通無人駕駛領域開展深入研究。
他表示：“從20世紀70年代開始,美國、英國、法國、德國等發(fā)達國家就開始進行無人駕駛的研究。但是今天在我國進行的無人駕駛列車控制系統(tǒng)與20、30年前的無人駕駛相比，有很多的不同。由于我國軌道交通路線上車輛比較多，列車上的乘客也比較多，如果要在列車上裝備無人駕駛技術則會有很多的新要求。比如在應急故障處理方面，如果車輛上的人發(fā)生了意外，或者列車出現(xiàn)因故障不能正常行駛等情況，都需要采用合適的方法把突發(fā)事件處理好。這些都是之前無人駕駛研究中沒有考慮到的方面。另外，不僅是無人駕駛，還有人工智能的應用。目前國內開通的和正在建設中的無人駕駛技術系統(tǒng)，在實際應用中，如果軌道上有障礙物的話，采用的是與障礙物接觸后才觸發(fā)制動的方式。但是這個障礙物能不能提早發(fā)現(xiàn)？則是我們接下來開發(fā)的方向?！?/p>
“從技術層面看，無人駕駛已經走向成熟，我們在未來幾年里也會把技術開發(fā)得更加完美。今年七月，國務院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，把軌道交通無人駕駛創(chuàng)新技術和創(chuàng)新平臺放在了突出重要的地位，眾合科技理所應當要在該技術領域勇挑重擔，為人工智能技術在城市軌道交通中的發(fā)展和應用多做貢獻，為此，我們結合‘軌道交通高安全、信息化、智能化先進技術實驗室’建設，在地標定位、自動巡航、智慧維護、軌道交通運營環(huán)境綜合監(jiān)控檢測、軟件缺陷自動定位等智能技術上，加大了研究和開發(fā)力度。軌道交通控制新局面就在眼前。”凌祝軍表示。
來源：中國軌道交通 2018年第一期
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