科学时报永利皇宫463登录:北京交通大学自主知识产权CBTC系统上线运用

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北京地铁亦庄线的顺利开通试运营,标志着具有完全自主知识产权的CBTC系统示范工程取得成功。

2010年12月30日,北京地铁亦庄线、昌平线顺利开通运营,标志着我国具有完全自主知识产权的CBTC(Communication
Based Train
Control,基于通信的列车运行控制系统)信号系统示范工程取得了成功,使我国成为继德国、法国和加拿大之后,第四个成功掌握该项核心技术、应用于实际工程并顺利开通运营的国家。BQ4北京交通大学新闻网

“自主创新CBTC信号系统是政、产、学、研、用的成功典型,是一个需要也值得用终身去负责的专业领域。”轨道交通运行控制系统国家工程研究中心主任郜春海表示,北京交通大学通过CBTC信号系统的基础理论研究、核心技术研发直到示范工程建设,培养了一批高端信号专业技术与管理人才,凝结了信号前辈的经验与教训,掌握了一套研制安全控制系统的途径,提升了国家轨道交通控制系统的整体技术水平。

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我国自主知识产权CBTC信号系统成功上线**

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“北京地铁亦庄线2010年12月30日顺利开通试运营,标志着具有完全自主知识产权的‘基于通信的列车运行控制系统’示范工程取得成功,使中国成为继德国、法国、加拿大后第四个成功掌握该项核心技术并成功应用于实际运营线路的国家。”北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室主任唐涛说,“亦庄线CBTC示范工程也是目前世界上一次开通功能最全、性能最高的线路,极大地提升了我国在轨道交通特别是城市轨道交通运行控制系统领域的知名度与影响力。”

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郜春海介绍,北京交通大学CBTC信号系统成果的取得,经历了三代人几十年的探索和积累:早在20世纪60年代,汪希时教授就在国际上首次提出列车移动闭塞运行控制的观点,并开始相关理论研究;90年代CBTC团队进入第二代研究,研究人员着手相关单项设备的理论研究和开发;2004年开始至今,北京市科委和科技部连续立项支持CBTC核心技术与共性技术攻关,研发团队第三代人正在坚持不懈地完善着CBTC系统的研发及产业化。

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2011年1月25日北京交通大学就CBTC自主创新及其经验总结召开新闻发布会,北京交通大学校长宁滨教授介绍了CBTC信号系统的基本情况,并对整个系统的推广和产业化推进提出了高新技术走出国门的建设性想法。宁校长表示,就目前来讲,整套技术全面进入市场至少还需要3年时间。宁校长介绍,这套CBTC信号系统是我国轨道交通信号研发团队三代人几十年积累的成果,系统具有:先进、安全、高效、稳定和低成本的特点,同时,北京交通大学结合轨道交通大发展的国家需求,瞄准世界科技前沿,坚定不移的走自主创新道路,历经十年的不懈努力,突破了相关核心关键技术,探索出了一条“政、产、学、研、用”相结合,开展基础理论研究、核心技术研发、实验室仿真、现场试验、中试、示范工程、产品化与产业化的途径。BQ4北京交通大学新闻网

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唐涛在1月25日召开的“北京交通大学CBTC自主创新及其经验总结新闻发布会”上介绍,该CBTC系统在先进性方面,突破了核心技术瓶颈,具有完全自主知识产权,达到了国际领先水平;在高效性方面,可满足90秒列车设计行车间隔,实现移动闭塞,满足客流不断增长的需要;在安全性方面,是国内第一个也是唯一获得英国劳氏铁路公司颁发、国际通行的“自主开发CBTC系统产品SIL4级的独立第三方安全认证证书”的此类系统;在成熟性方面,利用“首台套”与公开招投标进行了北京亦庄线和昌平线地铁示范工程,并被列入国家自主创新政府采购目录;在稳定性方面,已开通的亦庄线、昌平线的故障率明显低于引进系统。此外,这个系统的整体投资比引进系统低20%左右,全生命周期成本更加经济。

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20年磨一剑 厚积而薄发

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2002年,北京交通大学利用校科研基金开展CBTC基础理论与科学问题研究;2004年开始至今,北京市科委和科技部连续立项支持北京交大开展CBTC核心技术与共性技术攻关;2007年,国家财政部领导高瞻远瞩立专项支持北京交大,大连快轨公司积极配合,CBTC系统在大连运营线进行了中试,并建设了相关实验平台,同期,由北京地铁运营公司牵头组织了在北京地铁既有线的试验测试;2008年,国家发改委批准“轨道交通运行控制系统国家工程研究中心”的立项建设,同年,北京市政府将亦庄线作为具有自主知识产权的CBTC的示范工程,并由北京市地铁建设管理公司牵头组织实施;2009年,教育部批准北京交通大学成立“北京交控科技有限公司”,整合CBTC联合攻关各单位核心技术人员的力量,充分调动了各方面的积极性,2010年底顺利开通了亦庄线和昌平线示范工程,并使全套技术及系统产品取得了国际通行的SIL4级独立第三方安全认证证书。BQ4北京交通大学新闻网

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轨道交通运行控制系统国家工程研究中心主任郜春海指出,随着城市轨道交通高速度、高密度的发展要求,如何保障线路上所有列车的安全、可靠、高效、准点、节能、舒适、精确停车运行,并且可以满足轨道交通客流不断增长的发展需求,是一个涉及到轨道交通车辆、轨道、线路、客运、调度等多专业的问题与难题。该校数十年致力于解决这一难题,而2010年12月30日亦庄线信号系统示范工程的完成,表明这一综合指标的复杂协同控制系统确实无愧于“完全自主创新的地铁大脑和中枢神经系统”的美誉。

永利皇宫463登录,在新闻发布会上,北京交通大学科技处处长余祖俊教授强调,我国拥有了这套具备自主知识产权的CBTC信号系统后,可以为我国的城市轨道交通建设降低从国外引进CBTC技术20%的成本,加之后期服务、零配件更新等维护成本,全生命周期的成本将更加经济。北京交通大学郜春海教授介绍,这套先进系统也可以直接提升轨道交通驾驶员和中心调度员工作效率,使他们从机械、复杂的操作中解放出来,将更多精力放在关注更高层次的安全运营方面,提升轨道交通的人文关怀和可靠性。BQ4北京交通大学新闻网

北京交通大学运输自动化科学技术研究所成立于1991年3月28日,经过近20年的艰苦努力,已由组建之初仅12人的行车教研室,发展到近50人的规模;作为CBTC系统第二代研究成长起来的团队,先后组建了3个省部级平台和2个国家级平台。

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北京交通大学高科技成果转化为人才就业带来更多出口

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据介绍,亦庄线路全长约23公里,途经丰台、朝阳、大兴、通州和亦庄开发区,共设车站14座,一个换乘站,最高运行速度80km/h,设计间隔2.5分钟。将完全自主研发的CBTC系统落户亦庄线,并实现全功能开通,成为中国第一条采用完全自主知识产权列车运行控制系统的地铁线路,实现了“自动驾驶”、“无人折返”和“安全运营”三项目标,成为城市轨道交通国产信号控制系统的里程碑。

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该团队技术与学科带头人、轨道交通控制与安全国家重点实验室主任唐涛总结20年团队发展,概括为20个字:“紧盯需求、创新技术、开放交流、执著追求、团结协作。”

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北京交通大学郜春海教授介绍,CBTC信号系统从前期理论研究、技术研发、仿真测试和中试试验,到现在投入正式运营,推动了北京交通大学的人才培养优化,适应了当前学生培养的需求,为他们提供了更加广阔的个人舞台,如果能为大学生提供一个完备的实践平台、提供实际动手参与的项目,让学生们有直接参与项目的机会,这样也会更加有力推动大学生就业良性发展。郜教授称:现代大学就应该结合学科前沿和国家需求,做好基础理论研究和科研平台建设,适应现在的市场需要和用人单位的实际情况培养人才。BQ4北京交通大学新闻网

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郜春海认为,亦庄线CBTC系统不仅实现了先进性、高效性方面的指标,而且提升了我国包括建设、运营、投资、设计、监理、供应商、施工、安全认证等方面的专业技术与管理能力,探索了一条进行核心技术研发、中试、示范工程与产业化的途径,初步形成了一个“中国创造”的自主创新高技术产业,将为国内轨道交通提供完全自主、性能先进、安全可靠的列车运行控制系统技术与装备。该系统在技术性能方面的特点主要有:

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唐涛说,该研究所始终以提高中国铁路和轨道交通列车运行安全与效率为己任,结合中国轨道交通当前及未来建设和运营的重大需求,提前布局、重点攻关。团队结合干线铁路跨线运行和大提速,研发了通用式机车信号;围绕高速铁路发展,研究列车运行控制系统技术规范和标准;围绕城市轨道交通信号设备自主创新,重点攻克了安全计算机、安全信息传输及移动闭塞等难点。

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宁滨校长指出,北京交通大学目前已经组建了一支300人左右的实体化团队,致力于CBTC成果推广、技术完善和维护由北京交通大学研发出来的这套CBTC信号系统,这样将高科技成果转化为产品和产业,也提供了许多就业的机会给北京交通大学的本科生、研究生乃至博士。目前这个团队仍然在不断地扩充当中。郜教授提到,这一套CBTC信号系统大规模的推广和产业化需要一个成果转化的过程,这个过程至少还需要3年时间,在这3年间CBTC信号系统将需要更多的高科技人才,同时如果未来CBTC信号系统技术成果走出国门,将我国的高科技产品带到国外,这样也会为更多国际贸易、外语等专业的高校毕业生提供就业机会。BQ4北京交通大学新闻网

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第一,安全、可靠、高效。为线路上每辆列车配备上了“千里眼、顺风耳和安全卫士”。其中“千里眼、顺风耳”指地车双向的、实时的、冗余的、大容量传输系统,可以让每辆列车实时知道前面列车、线路和车站的准确信息;“安全卫士”指采用“3取2”的高安全性自动防护系统,可保证线路上尽量多的列车安全地高速追踪运行,不管在任何情况下不能超速、追尾,是绝对“全天候”的保证行车安全,遇到突发状况即自动降速或停车,使两辆高速追踪运行的列车停车后的间隔距离可以做到30米左右,完全可以实现90秒的行车间隔。

技术创新是一个科研团队成长必不可少的途径。唐涛介绍,该团队所在的交通信息工程及控制是多学科交叉的应用技术学科,计算机、通信、控制技术的不断发展赋予铁路信号更大的活力。团队密切跟踪3C技术最新的潮流和发展趋势,结合重大需求开展创新性研究。

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第二,准点、舒适、节能、精确停车。在“安全卫士”
ATP系统的基础上,系统为列车又配备上了“最优秀的调度员和司机”,即列车自动驾驶系统。该系统作为“最优秀的调度员”,可以根据运行时刻表及时调整列车的运行速度和时间,根据线路上的上下坡度灵活、节能地控制列车“油门和刹车”,保证列车准点运行,将误差控制在5秒以内;作为“最优秀的司机”,可以根据调度员的时刻表和节能要求,针对不同的地点、时间和车况给出对应的牵引和制动指令,实现列车的自动启动、自动巡航、自动定点停车,保证旅客“站立乘车不抓扶手”的最大平稳度和舒适度,同时保证几百吨的庞然大物每次在车站停车时精度误差不超过30cm,实现列车车门与站台屏蔽门的同步开关。

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