【交通運(yùn)輸】中國城軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)發(fā)展歷程及趨勢(shì)

1、中國城市軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)發(fā)展歷程及趨勢(shì)要點(diǎn)：發(fā)展歷程技術(shù)狀況系統(tǒng)安全的沿革前沿技術(shù)與最新研究進(jìn)展機(jī)電設(shè)備國產(chǎn)化動(dòng)向市場空間及前景1.中國城市軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的發(fā)展歷程中國國內(nèi)的城市軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段發(fā)展階段年代城市系統(tǒng)構(gòu)成技木水準(zhǔn)制造1商運(yùn)營管理第一階段1965-1984北京獨(dú)立分散傳統(tǒng)工藝國內(nèi)生產(chǎn)手工操作為主第二階段1985-1999上海 廣州部分集成核心設(shè)備采用最新技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備大部分國外自動(dòng)化程度低第三階段2000以后各城市多數(shù)集成廣泛采用 最新技術(shù)國內(nèi)為主自動(dòng)化程度高2,中國城市軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)狀況車輛（RS）:中國城市軌道交通大部分采用輪軌

2、式車輛，主要技術(shù)如下：列車編組：4節(jié)、6節(jié)、8節(jié)。車型：根據(jù)載客量大小分：A型、B型、C型三種類型車體材料：采用鋁合金擠壓型材焊接結(jié)構(gòu)或不銹鋼車體材料。最高運(yùn)行速度：80-100 km/h o列車制動(dòng)：電氣制動(dòng)、空氣制動(dòng)和停放制動(dòng)。轉(zhuǎn)向架：鋼板壓型焊接結(jié)構(gòu)、無搖枕轉(zhuǎn)向架。牽引控制：采用VVVF主逆變器技術(shù)。列車自動(dòng)監(jiān)測及故障診斷：設(shè)置微機(jī)控制列車自動(dòng)監(jiān)測及故障診斷裝置。其它型式的車輛：上海一高速磁浮列車系統(tǒng)，北京和廣州一直線電機(jī)列車系統(tǒng)， 重慶-跨座式單軌列車系統(tǒng)。信號(hào)(SIG):信號(hào)系統(tǒng)的核心是列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC (automatic train controlsystem ), ATC

3、系統(tǒng)，包括三個(gè)子系統(tǒng)：列車 自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng) ATS (automatic train supervision subsystem )；歹U車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng) ATP (automatic train protection subsystem)；歹U車 自動(dòng)運(yùn)行子系統(tǒng) ATO (automatic train operation subsystem)。國內(nèi)城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)的制式，最早為固定閉塞信號(hào)系統(tǒng)，后來發(fā) 展到準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)，近些年新建的項(xiàng)目大多為移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)。CBTC系統(tǒng)已成為大多數(shù)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。今后，信號(hào)系統(tǒng)將逐步走向綜合監(jiān)控列的發(fā)展方向，納入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，

4、 實(shí)現(xiàn)城市軌道交通機(jī)電系統(tǒng)資源共享。1990年代，信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備完全由國外廠商提供，目前部分產(chǎn)品可由國內(nèi)廠 商提供。典型的CBTC信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖供電（PS）:供電系統(tǒng)組成：外部電源、主變電所及中壓環(huán)網(wǎng)、牽引供電系統(tǒng)（牽引變電 所及牽引網(wǎng)）、低壓配電及照明供電系統(tǒng)（降壓變電所及動(dòng)力照明配電系統(tǒng)）、電 力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、雜散電流防護(hù)及接地系統(tǒng)。外部供電電壓等級(jí)：500 kV、220 kV、110kV、35kV。內(nèi)部供電電壓等級(jí)：35kV、0.4 kV 0 110kV和35kV斷路器采用GIS設(shè)備。牽引供電電壓等級(jí)：直流 750V、1500V 0車輛供電方式：接觸網(wǎng)或接觸軌接觸軌主體材質(zhì)：

5、主要有低碳鋼和鋼鋁復(fù)合兩種。電力監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA )的電力調(diào)度系統(tǒng)由ISCS集成。供電系統(tǒng)的絕大部分設(shè)備都由國內(nèi)生產(chǎn)廠商供貨。通信(COM ):通信系統(tǒng)一般設(shè)置專用通信、公安通信、公共通信三大通信系統(tǒng)。專用通信系統(tǒng)由傳輸系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、公務(wù)通信系統(tǒng)、 時(shí)鐘系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)、集中網(wǎng)絡(luò)管理等子系統(tǒng)和通信線路共 同組成。傳輸系統(tǒng)普遍采用光纜組成環(huán)網(wǎng)，采用國際上最新的傳輸技術(shù)。公共通信系統(tǒng)為移動(dòng)通信設(shè)置有技術(shù)升級(jí)換代的條件。早期通信設(shè)備大部分由國外廠商提供，目前，除了無線子系統(tǒng)的部分設(shè)備 由國外廠商提供，絕大部分設(shè)備都由國內(nèi)廠商的產(chǎn)品。售檢票(AFC):自動(dòng)售檢票

6、系統(tǒng)由滿分中心 CCHS (Central Clearing House System )、 線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng) LCC (Line Central Computer )、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng) SC(Station Computer )、車站 AFC 設(shè)備 SLE (Station Level Computer )以及 車票等組成。整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)由通信傳輸網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接構(gòu)成。中國城市軌道交通的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)，從最早的磁卡式發(fā)展到現(xiàn)在普遍采 用的非接觸式IC卡制式，并與城市其它交通系統(tǒng)通用。系統(tǒng)設(shè)備大部分可以由國內(nèi)承包商提供。屏蔽門（PSD）:早期建設(shè)的城市軌道交通項(xiàng)目未設(shè)置屏蔽門和安全門系統(tǒng)，根據(jù)中國

7、的國 情，近期建設(shè)的項(xiàng)目一般都設(shè)置了屏蔽門和安全門系統(tǒng)，對(duì)節(jié)能和提高運(yùn)營管理的安全性起到較好作用。系統(tǒng)設(shè)備絕大部分可由國內(nèi)生產(chǎn)廠商提供。綜合監(jiān)控（Integrated Supervision Control System , ISCS）:早期的城市軌道交通內(nèi)，各種設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)采用獨(dú)立設(shè)置方式，系統(tǒng)問一 般很少或不進(jìn)行互聯(lián)。1990年代出現(xiàn)了對(duì)少數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行集成的主控系統(tǒng)。2000年代后建設(shè)的城市軌道交通項(xiàng)目，一般都采用集成度較高的綜合監(jiān)控 系統(tǒng)。通過單一的軟硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)分立系統(tǒng)原有的管理監(jiān)控功能。采用中央控制室和車站兩級(jí)管理的三級(jí)監(jiān)控體系，實(shí)施集中監(jiān)視分散控制。ISCS集成的子系統(tǒng)有：電

8、力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）、 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、廣播系統(tǒng)（PA）、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）、 乘客信息系統(tǒng)（PIS）、屏蔽門監(jiān)控系統(tǒng)（PSD）、防淹門系統(tǒng)（FG）。ISCS還可 與自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）、信號(hào)系統(tǒng)（SIG）、無線傳輸系統(tǒng)（RTS）、時(shí)鐘系統(tǒng) （CLK）等進(jìn)行互聯(lián)實(shí)現(xiàn)部分管理信息的交換。環(huán)境控制及隧道通風(fēng)：地下車站的環(huán)境控制系統(tǒng)：由車站公共區(qū)空調(diào)通風(fēng)與排煙系統(tǒng)、 車站車軌區(qū) 域排熱系統(tǒng)、區(qū)間隧道活塞通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)（兼火災(zāi)防排煙） 、車站設(shè)備及管理 用房空調(diào)通風(fēng)排煙系統(tǒng)、制冷空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)組成。新建設(shè)的地鐵大都采用設(shè)置 屏蔽門的閉式通風(fēng)系

9、統(tǒng)。環(huán)控系統(tǒng)控制由就地、車站控制室、中央控制室三級(jí)控制組成。設(shè)備完全由國內(nèi)廠商生產(chǎn)。給排水及消防：給排水及消防主要包括給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及消防設(shè)施。車站、區(qū)間及車輛 段給水水源采用城市自來水。給排水及消防設(shè)備完全由國內(nèi)廠商提供。電梯、自動(dòng)扶梯：設(shè)備完全由國內(nèi)廠商提供。軌道：在必要的區(qū)段采用降低噪音的技術(shù)和裝置。設(shè)備完全由國內(nèi)廠商提供。安防設(shè)施：由于國際恐怖活動(dòng)的泛濫，國內(nèi)所有城市軌道交通近期都設(shè)置了安防設(shè)施。包括監(jiān)視設(shè)備、安檢設(shè)備、防暴設(shè)備等。設(shè)備完全由國內(nèi)廠商提供。機(jī)電設(shè)備技術(shù)更新對(duì)城市軌道交通節(jié)能、減排、低碳、環(huán)保方略的實(shí)施起到了積極的推進(jìn)作用。.城市軌道交通系統(tǒng)安全的沿革中國高度重視軌道

10、交通建設(shè)和運(yùn)營的安全問題（包括應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件），2007年頒發(fā)了城市軌道交通運(yùn)營管理辦法等一系列法規(guī)，加強(qiáng)軌道交通的 安全管理工作，建立城市軌道交通安全評(píng)價(jià)制度， 督促落實(shí)安全責(zé)任機(jī)制。早期 的城市軌道交通沿用中國鐵路建設(shè)運(yùn)營的安全管理模式。RAMS （可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性）管理在世界各國鐵路行業(yè)應(yīng) 用十分廣泛。自2000年后，國內(nèi)部分城市軌道交通項(xiàng)目（上海地鐵 10號(hào)線、磁浮線、 北京4號(hào)線、深圳3號(hào)線、成都1號(hào)線）開展了 RAMS工作。目前，國家正在 制定和完善城市軌道交通 RAMS相關(guān)的法規(guī)，今后RAMS工作將成為所有城市 建設(shè)軌道交通必須遵循的強(qiáng)制性法規(guī)。國家對(duì)城市軌道交

11、通機(jī)電設(shè)備的安全認(rèn)證 體制也正在建立和完善過程中。.前沿技術(shù)與最新研究進(jìn)展目前研究重點(diǎn)：技術(shù)制式的整合，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化系統(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)體系研究車輛：低地板技術(shù)，轉(zhuǎn)向架技術(shù)信號(hào)：CBTC技術(shù)、無人駕駛技術(shù)直線電機(jī)成套技術(shù)導(dǎo)向式軌道交通技術(shù)綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)：ISCS技術(shù)大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營資源共享運(yùn)營及乘客信息管理技術(shù)系統(tǒng)安全可靠性技術(shù)城市軌道交通安全防范體系研究。綜合研究具有高度智能化、集成化的快速反應(yīng)事故防范預(yù)警系統(tǒng)和安全疏散、救援系統(tǒng)，保證軌道交通乘客安全。并 能對(duì)突發(fā)的事故，尤其是恐怖性事故提供緊急疏散預(yù)案。環(huán)境控制研究：主要包括地下車站與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)、高架及地面線景觀、環(huán)境影響及控制對(duì)

12、策等。中低速磁懸浮技術(shù)-試驗(yàn)階段，2015年前開通。真空管道運(yùn)輸系統(tǒng)-前期研究5,軌道交通機(jī)電系統(tǒng)的國產(chǎn)化動(dòng)向機(jī)電設(shè)備費(fèi)用數(shù)量巨大，約占項(xiàng)目投資的 35-40%。1990年代，國內(nèi)生產(chǎn)廠商當(dāng)時(shí)不能提供技術(shù)水平較高的系統(tǒng)設(shè)備，較早進(jìn) 行城市軌道交通建設(shè)的上海1號(hào)線和廣州1號(hào)線，大量采用進(jìn)口設(shè)備，導(dǎo)致項(xiàng) 目建設(shè)費(fèi)用過高。1999年，國家發(fā)布“關(guān)于城市軌道交通設(shè)備國產(chǎn)化實(shí)施意見”，提出：城市軌 道交通全部車輛和機(jī)電設(shè)備的平均國產(chǎn)化率要確保不低于70%。在國產(chǎn)化政策扶持下，在中國國內(nèi)逐步形成軌道交通工業(yè)生產(chǎn)體系。一批國外企業(yè)已在國內(nèi)合資設(shè)廠，設(shè)備采購價(jià)格比全進(jìn)口產(chǎn)品大幅下降。根據(jù)對(duì)廣州地鐵2號(hào)線后評(píng)價(jià)

13、的情況，與廣州地鐵1號(hào)線相比，機(jī)電設(shè)備費(fèi)用從2.550億元/ km下降到1.307億元/km，降價(jià)效果明顯2000年后，大批國內(nèi)生產(chǎn)廠商通過研發(fā)、更新、引進(jìn)技術(shù)或合資，使得中國國內(nèi)軌道交通工業(yè)生產(chǎn)體系快速發(fā)展。 城市軌道交通全部車輛和機(jī)電設(shè)備的平 均國產(chǎn)化率已超過70% ,并且還在不斷提高。中國城軌制造業(yè)，已經(jīng)形成了一定水平的產(chǎn)業(yè)。近年來通過引進(jìn)技術(shù)和消化 吸收以及再創(chuàng)新，我國企業(yè)掌握了城軌的設(shè)計(jì)、制造、工藝等等關(guān)鍵技術(shù)和配套 技術(shù)，基本能夠滿足我國客戶和市場的需求， 產(chǎn)品的可靠性、安全性已經(jīng)在一定 程度上得到國內(nèi)用戶的認(rèn)可，并走向國際市場。6.城市軌道交通機(jī)電系統(tǒng)的市場空間及前景中國城市軌道

14、交通經(jīng)過40多年的發(fā)展，在城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位已日顯重 要，中國已成為世界城市軌道交通發(fā)展最大和最快的地區(qū)。數(shù)十個(gè)城市正在大規(guī)模地進(jìn)行城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)，已有十幾個(gè)城市開始進(jìn)入運(yùn)營階段， 形成了空前規(guī)模的城市軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)市場。未來20年內(nèi)，中國城市軌道交通機(jī)電設(shè)備的總投資將達(dá)數(shù)千億元人民幣，給世界帶來了巨大的市場機(jī)遇。生產(chǎn)制造：目前，中國已具備很強(qiáng)的車輛生產(chǎn)制造能力， 可為世界各國提供各種類型的 軌道交通車輛。中國南車集團(tuán)公司與中國北車集團(tuán)公司所屬車輛的主要生產(chǎn)廠商 包括：長春客車廠、青島四方機(jī)車車輛廠、株洲電力機(jī)車廠、浦鎮(zhèn)車輛廠、唐山 機(jī)車車輛廠等。其它分布在上海、北京、廣

15、東、江蘇及其它各城市的機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)制造廠家， 已能為中國各城市軌道交通項(xiàng)目提供絕大部分的機(jī)電設(shè)備。例如：江蘇常州地區(qū)已形成較大規(guī)模的軌道交通各類設(shè)備生產(chǎn)和研究的產(chǎn)業(yè)鏈，每年軌道交通機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)銷售額已達(dá)到數(shù)百億人民幣。在車輛牽引制動(dòng)、控制、信號(hào)、計(jì)算機(jī)、通信無線、售檢票等領(lǐng)域，還需要 國外廠商提供部分技術(shù)和產(chǎn)品。技術(shù)研究和開發(fā)：包括鐵道科學(xué)研究院等科研院所和許多大學(xué)以及生產(chǎn)廠家，成立了許多專門 從事軌道交通技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)，已培育了大批高級(jí)技術(shù)開發(fā)人員，成為促進(jìn)城市 軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步的人力資源。國家每年提供大量資金給與這些 機(jī)構(gòu)進(jìn)行軌道交通新型技術(shù)和工藝的研究和開發(fā)。系統(tǒng)集成和工程承包：早期中國的城市軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)集成和工程承包大多由國外著名公 司承擔(dān)，目前，幾乎所有的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)，都可由國內(nèi)承包商單獨(dú)承包，少量進(jìn)