信號系統,被譽為地鐵“大腦”。從一號線單線到14條線路組成的大線網,從6502電氣集中聯鎖到計算機聯鎖,從準移動閉塞制式到移動閉塞制式,從新線籌建時的摸索嘗試到舊線整體更新改造工程,從依賴國外進口到全面實現國產化、自主化,廣州地鐵走出了一條波瀾壯闊的創新創業之路。
經過20多年的艱苦奮斗,廣州現已建成開通14條、514.8公里的地鐵線路,以及海珠區環島新型有軌電車試驗段(7.7公里),橫跨廣佛兩市,實現“區區通地鐵”,日均客運量超過900萬人次,最高日客運量達1156.9萬人次,承擔了全市超過50%的公交客流運送任務。廣州地鐵信號系統的創新與廣州地鐵事業的發展同步,越來越智慧的“大腦”推動廣州地鐵開往智能時代,并引領產業未來。
全面進口克服困難“從零到一”
1998年前,我國城市軌道交通信號系統基本靠進口。廣州地鐵也不例外,首條線路一號線信號系統進口德國西門子LZB700M型準移動閉塞制式的列車運行自動控制系統。由于系統設備全進口且對軌道交通信號系統核心技術長期壟斷,廣州地鐵不得不長期面臨建設運營成本高、服務響應慢等局面。
當時由德國西門子提供的信號系統與屏蔽門聯動控制技術在二號線實施并取得了良好效果,廣州地鐵擬請信號廠家西門子也為一號線提供一套包括車載設備和軌旁設備的屏蔽門聯動裝置。然而,西門子基于技術壟斷的高額報價切切實實給廣州地鐵來了個“下馬威”。廣州地鐵老一輩地鐵信號專家抱著“沒有條件創造條件”的壯志,聯合中國鐵道科學研究院,艱辛探索3年共同研究出獨立于西門子信號系統的列車與屏蔽門聯動系統,應用至今效果良好。
技術合作推進設備國產進程
20世紀末至21世紀初,我國提出以城市軌道交通項目為依托,通過引進消化吸收先進技術和自主創新相結合,掌握新型地鐵車輛、信號裝備等核心技術,提高裝備制造業自主創新能力。在相關政策的指引下,廣州地鐵積極推動中國鐵路通信信號集團有限公司等國內技術集成單位參與一系列新線建設項目。
廣州地鐵二號線、八號線信號系統以西門子技術為背景,由中國鐵路通信信號集團公司進行信號系統集成,提供國內配套設備和部分技術服務,通過與國外進口設備供應商的技術合作,引進、消化、吸收,該項目國產化率達到55%。廣州地鐵六號線采用了中國鐵路通信信號集團公司與阿爾斯通合資的卡斯柯信號有限公司產品,項目國產化率達到65%。
隨著項目不斷應用推廣,列車自動監控系統(ATS)、微機聯鎖子系統、維修支持子系統等設備自主化技術越來越成熟,這也為后續進一步自主研發列車自動防護(ATP)和列車自動駕駛(ATO)等核心技術積奠了良好的技術基礎。
自主創新實現技術國產可控
2008年,我國出臺了重大技術裝備試驗、示范項目相關管理辦法。在自主創新政策引導下,國產信號系統研發熱潮興起。廣州地鐵攜軌道交通豐富悠久的建設管理與運營維護經驗,中國鐵道科學研究院攜雄厚的技術資源,強強聯合,以“行業引領,舍我其誰”的膽識與魄力推進信號系統自主創新。
2008年雙方共同簽署《科技合作框架協議》,正式啟動具有完全自主知識產權國產MTC-I型CBTC信號系統研發工作。歷經5年研究,先后完成了產品雛形、實驗室試驗、現場動車,2012年取得英國勞氏鐵路第三方產品頒發的國際最高安全等級的安全認證;同時經廣東省科技成果鑒定,認為該系統“是國內首個具有完全自主知識產權的地鐵信號系統,具有通用化水平高,維護成本低,車地通信穩定可靠等特點,技術達到了國際先進水平。”
2013年,該信號系統落地廣州地鐵七號線開展實際工程應用。2016年底,裝備全套MTC-I型CBTC信號系統的廣州地鐵七號線實現全系統、全功能一次性開通試運營,運營表現優異,設備故障率全線網最低,±50cm的停車對標精度達100%,國產化率也再一次刷新廣州地鐵線網最高水平——超過90%。
2018年,信號系統工程化應用評審專家組對廣州地鐵與中國鐵道科學研究院踐行“政、用、研、產”協同創新理念的中國城市軌道交通核心安全控制系統自主研發與應用路線表示由衷的贊賞,并一致認為:國產MTC-I型CBTC信號系統運營表現優異,示范效果顯著,該系統的研發、試驗與工程應用歷時十年,過程科學嚴謹,安全認證全流程覆蓋,系統設計理念緊貼用戶需求,技術特點具有前瞻性,系統安全可靠,可擴展能力強,能夠為城市軌道交通提供一個自主化、技術先進可靠、性價比優良的整體信號技術解決方案。
“十年磨一劍”,成功源于不懈的努力和堅持!廣州地鐵老一輩信號專家在參與自主化CBTC系統締造過程中,持續推進國產創新、核心技術自主可控,攻克ATP/ATO系統研發等10余項難題,獲得專利20項,取得軟件著作權14項,主編和參編國家/行業標準共21項。
“智慧大腦”引領產業未來
作為國內研發的首個具有全套完全自主知識產權的軌道交通列車控制系統,國產MTC-Ⅰ型CBTC信號系統的研發和應用,一舉打破了國外核心技術壁壘,填補了國內技術空白,在推動我國軌道交通核心技術自主化方面作出了重要貢獻。
該系列系統產品應用在作為全球首批基于互聯互通標準、深度融合實踐的重慶地鐵十號線已率先開通運營;并成功應用于我國具有完全自主知識產權的中低速磁懸浮商業運營示范線-長沙磁浮快線工程及我國首條時速200公里實現自動駕駛城際鐵路項目。
隨著2017年12月廣州地鐵和中國鐵道科學研究院合資成立廣州鐵科智控有限公司,自主創新CBTC信號系統已開始了新的征程,將向著接近100%國產化率的高峰持續邁進,向著智能化、智慧化、網絡化、全自動的方向不斷探索。全自動化的CBTC信號系統將在廣州地鐵“十三五”新建線路上全面應用。
廣州地鐵將以此為契機,不斷推進信號系統演進升級,打造具有市場競爭力的城軌信號裝備制造產業鏈;以城市軌道交通系統安全保障國家工程實驗室為平臺,建立健全以企業為主體、市場為導向、產學研用深度融合的科研技術創新體系;依托廣州市軌道交通產業聯盟,聯合行業上下游產業企業,探索基于全生命周期最優理念的新一代城市軌道交通全面解決方案,為粵港澳大灣區軌道交通建設和行業發展貢獻智慧和力量。