高速铁路和城市轨道交通智能化系统应用与发展.

1、高速铁路和城市轨道交通智能化系统应用与发展1、序言2010年6月，在中国（长春）国际轨道交通与城市发展高峰论坛上，铁道部总工程师、中国工程院院士何华武介绍，今年国家将投入7000亿元加快高速铁路建设，计划新线投产4613公里。目前我国在建的高速铁路有1万公里，包括京哈、哈大、合福、京武、沪宁等多条线路。何华武还表示，目前我国投入运营的高速铁路已经达到6552营业公里。据悉，我国在今年将进一步扩大并完善铁路网布局，扩大西部路网规模，完善中东部路网结构，规划新建1万公里铁路。预计到2020年，中国200公里及以上时速的高速铁路建设里程将超过1.8万公里，将占世界高速铁路总里程的一半以上。目前我国2

2、5个城市正在进行城市轨道交通的前期工作，总规划里程超过5000公里，总投资估算超过8000亿元。据了解，目前全国已开通城市轨道交通的城市有北京、上海、天津、广州、长春、大连、重庆、武汉、深圳、南京10个城市20条线，其中，北京、上海、广州三个城市近几年每年新增的线路长度都达到了3050公里。“十五”期间，中国城市轨道交通建设投资达2000亿元。在“十一五”期间，全国特大城市的地铁和轻轨通车里程将超过1500公里，还将投资约6000亿元。据不完全统计，目前全国48个百万人口以上的特大城市中25个城市正在进行轨道交通的前期工作，总规划里程超过5000公里，总投资估算超过8000亿元。“在今后的20

3、年内，轨道交通将始终处于高速发展时期，轨道交通建设不会减速，反而会提速，甚至现在根本不是减速的问题，而是发展太慢。”2、高速铁路信息化数字化系统简介高速铁路信息化数字化系统，也称高速铁路智能化系统，主要包括五个系统：通信系统、信号系统、电力系统、电气化系统和信息系统，其中前四个系统在行业内又称“四电”系统。1、通信系统是保障高速铁路安全、稳定、高效、舒适运营的基本设施，可满足高速铁路语音、数据和图像等综合业务通信的需要。它包括通信承载网、通信业务网和通信支撑网，是高速铁路安全运营和高效管理的信息基础平台，是能与既有铁路通信网和公众网互联的相对独立的专用通信网。其中通信承载网包括传输系统、数据网

4、、通信线路及车站、段所综合布线系统；通信业务网包括电话交换及接入系统、调度通信系统、专用移动通信系统、会议电视系统、应急救援指挥通信系统和综合视频监控系统；通信支撑网包括同步及时钟分配系统、通信综合管网系统、电源系统、通信电源及通信信号机房环境监控系统。2、信号系统是保证高速铁路行车安全的技术和设备，包括列车运行控制系统（含车载设备、地面设备）、行车指挥系统、计算机联锁系统、电务集中监测系统、信号电源系统。其中“行车指挥系统”又称“调度集中控制系统（CTC）”。3、电力系统是确保调度指挥、信号、通信、旅客服务等系统重要负荷安全、可靠、不间断运行的基础设施。包括供配电网络、电力远动、机电设备监控

5、系统、火灾报警监控系统、站场/室外照明及控制、动力供电、大型建筑物供电及照明、防雷及接地系统。4、电气化系统将原来采用蒸汽机车或内燃机车牵引的铁路线路通过技术改造改建成或新线一次建成电力牵引的系统，包括了牵引供电系统、牵引变电系统、接触网系统、供电维修管理等。5、广义上的信息系统包括客运服务系统、综合调度系统（运营调度系统）和防灾安全监控系统。其中客运服务系统包含票务系统、旅客服务系统、办公自动化系统、公安管理信息系统、辅助设施和铁路建设项目管理信息系统。客服务系统提供了车站旅客服务、导向、揭示、广播、CCTV监控、时钟、自动查询、紧急求助、呼叫中心座席站、寄存、站台票、安全检查等功能。防灾安

6、全监控系统提供了防风预警和落物监测报警功能。&AA4 10114 -inn； -HnXEICJd>t*VWi>EE京艸:-*J*计TW.EH.!¥kreuiriiH啦方黑找AZU.耳*FtVaKfrlSiW-4K«1KLA-4HVMISMM441.Mi.<EVMI7Vdl>j«idjiH.1wi-anFKi-einra*O4L«»I-Hi±<l«AtAlim-KHH4I<>CliVPriirrlKMJLR口inaFIim-±nw«m4hPM>.Mfd

7、血"覚虐图表1高速铁路信息化数字化系统组成2.1、高速铁路的优势1.高速铁路定义根据UIC（国际铁路联盟）的定义，高速铁路是指透过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使得营运速率达到每小时200公里以上，或专门修建“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。序号类型速度备注1普通100铁路160km/h2快速160铁路200km/h铁路既有线路改造>250km/h新建线路图表2铁路按照国际通行允许运行的最高时速分类表2.高速铁路优越性高速铁路在资源与环境方面的可持续发展优势，在国际上形成共识并在全世界范围迅速发展。其优越性主要有以下五点：1）能源消耗低（每人公里

8、消耗能源比高速铁路小汽车飞机15.35.6图表3主要交通方式每人公里能耗对比表2）环境污染轻污染物每人公里排放污染量（g/人公里小汽车高速列车CO9.300.06NOX1.700.43CH1.100.03图表4主要交通方式污染物排放对比表3）占用土地少：一条双向四车道高速公路占地面积是双线高速铁路的1.6倍。一个大型飞机场占地面积相当于1000KM双线高速铁路。4）运输能力大：日本东海道新干线年运量1.7亿人次，是航空10倍，高速公路5倍，但运输成本只是其1/5及2/5。5）高速、安全、正点、舒适：1000KM内乘坐高速列车比乘坐飞机用时少，高速列车正点率高，日本高铁平均误点0.8分钟，安全性

9、高，社会运输成本最低2005年至今我国已有27条高速客运专线全面开工。已建成：京津、合宁、合武、秦沈、胶济。正在建：徐兰、杭深（杭甬、甬台温、温福、福厦、厦深、杭长、青太、宁杭、渝万、哈大、广深港、京哈、广珠、京石、武广、京沪、沪宁、石武、石太、郑西、广深、沪杭。到2010年，中国将成为世界上高速铁路里程最多的国家。2010年70004000欧高速铁路里程（公里中国日本盟700012020年1800070006000图表5国内外高速铁路发展规划对比2.2、高速铁路信息化数字化系统行业的政策背景一、国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）国家中长期科学和技术发展规划纲要中关于交通运

10、输智能化提出了“以提供顺畅、便捷的人性化交通运输服务为核心，加强统筹规划，发展交通系统信息化和智能化技术，安全高速的交通运输技术，提高运网能力和运输效率，实现交通信息共享和各种交通方式的有效衔接，提升交通运营管理的技术水平，发展综合交通运输”。对于高速轨道交通系统提出了“重点研究开发高速轨道交通控制和调速系统、车辆制造、线路建设和系统集成等关键技术，形成系统成套技术；开展工程化运行试验，掌握运行控制、线路建设和系统集成技术”，对于智能管理系统提出了“重点开发综合交通运输信息平台和信息资源共享技术，现代物流技术，城市交通管理系统、汽车智能技术和新一代空中交通管理系统”。二、国务院通过中长期铁路网

11、规划“十一五规划”中提出，“十一五”期间我国建设新线1.7万公里、其中客运专线0.70万公里，既有线复线0.8万公里、既有线电气改造1.5万公里，各类计划建设里程分别是“十五规划”完成里程的2.4、2.3、2.7倍。2008年11月5日，温家宝召开国务院常务会议，提出当前进一步扩大内需、促进经济增长的10项措施。在此基础上，铁道部对铁路“十一五规划”进行了调整，新调整的铁路“十一五规划”中，新增铁路里程提高到1.98万公里，客运专线里程提高到0.98万公里。相应地，到2020年，我国铁路总长也由原计划的10万公里增长到12万公里以上。未来我国铁路的跨越式发展将突出六大重点加快建设快速客运网络。

12、通过建设客运专线、发展城际客运轨道交通和既有线提速改造，初步形成以客运专线为骨干，连接全国主要大中城市的快速客运网络。强化煤炭运输通道。重点围绕十大煤炭外运地区运输需求，结合客运专线建设和既有线扩能改造，形成运力强大、组织先进、功能完善的煤炭运输系统。大力扩展西部路网。加强东中西部通道建设，在西北至华北及华东、西南至中南及华东间建设若干条便捷高效的通道，为西部大开发战略实施提供运力支持。优化和完善东中部路网。实施京沪、津沈、京九、沪杭等铁路电气化改造，实现京广线以东地区干线电化成网。另外，继续提高这一地区路网密度，大幅度提高既有铁路运输能力。加强港口和口岸后方通道建设，畅通对外口岸和重要港口运

13、输，适应港口大进大出需求，促进对外贸易发展。加快集装箱运输网络建设，建设集装箱物流中心，并依托相关新线建设和既有线改造，推进双层集装箱运输通道建设，形成覆盖全国的集装箱运输网络；发展多式联运，提高运输效率和质量，开辟新的经济增长点。加强主要客货枢纽建设。结合快速客运网建设，新建一批大型客运站，形成干线铁路、城际轨道交通、城市地铁、公交系统等紧密衔接的现代化客货中心；以集装箱中心建设为契机，整合枢纽货运站布局，满足城市辐射区域大货流量集散需要；建设枢纽必要的联络线、疏解线，实现点线能力协调，保证客货运输灵活畅通，最大限度地发挥铁路运输优势，增强区域中心城市的辐射作用。图表6未来我国铁路发展的六大

14、重点三、国产化和标准化政策高速铁路是涉及土建、机械、电气、电子及通讯业的技术密集型产业，其技术装备的水平反映了国家的工业基础水平。我国对高速铁路技术装备的国产化十分重视，并已制定了相关的国产化政策。为了促进我国高速铁路技术装备的全面国产化，其相关的国产化和标准化政策还有待于进一步深化和完善。由国家有关部门统一组织领导，通过引进技术、吸收消化、合作研制、集中力量自我开发等手段发展我国高速铁路设备产业，对相关产业予以扶持和政策倾斜。2.3、高速铁路信息化数字化系统市场建设规模铁道部2008年11月27日公布了中长期铁路网调整规划方案（以下简称调整方案。新调整的方案，将2020年全国铁路营业里程规划

15、目标由10万公里调整为12万公里以上，其中客运专线由1.2万公里调整为1.6万公里。调整方案中原“四纵四横”客运专线基础骨架不变，进一步加大繁忙干线客货分线力度，延伸并扩大客运专线覆盖面，将城际客运系统由环渤海、长三角、珠三角地区扩展到长株潭、成渝、中原、武汉、关中、海峡西岸城镇群等经济发达和人口稠密地区，覆盖沿线各中心城市和主要城镇，实现小编组、高密度、公交化运输，有效满足地区大容量客运需求。高速铁路的建设分为“站前工程”和“站后工程”。路基、桥涵、隧道、轨道简称“站前”工程，其余简称“站后”工程。“站后工程”中信息化数字化系统的建设，包括四电（通信、信号、电力、电气化）系统集成和信息系统，

16、约占5%8%。“站后工程”特别是信息化数字化系统建设，对于整个高速铁路的运营、管理、安全、服务等方面，作用至关重要，关系到铁路的高速运行能否实现。高速铁路对信息化数字化系统的实时性、安全性、准确性要求更高，高速铁路成为推进中国铁路信息化的关键。2008年国内高速铁路信息化数字化系统供应行业的市场规模增长69.10%，达到84.30亿元。2009年我国将有大量高速铁路项目开工，投资额继续保持较高的增长速度，预计2009年高速铁路信息化数字化系统解决方案供应行业的市场规模为132亿元，较2008年增长达56.58%。今后几年是我国高速铁路建设的快速发展时期，必将带动高速铁路信息化数字化系统解决方案

17、的需求，使市场规模保持较快的增长，预计2010年至2012年市场规模增长率均接近20%，到2012年市场规模将达到220亿元。序号高速铁路信息化数字化系统市年份投资规模（亿元）场容量（亿元）1200686543.252200799749.8532008168684.30420092640132.00520103124156.20620113740187.00720124400220.00图表7中国高速铁路投资规模和信息化数字化系统市场容量2.4、高速铁路信息化数字化系统重点企业状况经过30多年的发展，我国铁路信息系统从无到有，建立了覆盖铁道部、铁路局和主要站段的计算机网络及传输网、交换网、数据

18、通信网三大通信基础网，先后开发了以列车调度指挥系统、铁路运输管理信息系统、客票发售与预订系统为代表的一大批应用信息系统，铁路信息化建设取得了较大的成就。目前，在高速铁路信息化数字化系统解决方案中的通信及信号系统领域，多采用西门子、阿尔斯通等国外公司的产品，部分由中国铁路通信信号集团公司及其下属公司如北京铁路信号工厂、上海通号公司提供，其他国内企业很少向高速铁路提供此类产品。北京世纪瑞尔技术股份有限公司、易程科技股份有限公司进入高速铁路领域时间较长，业绩较多，国内其他一些做城市轨道交通智能化系统的企业如北京和利时系统工程股份有限公司、南京南瑞集团公司、天津凯发电气股份有限公司、深圳市赛为智能股份

19、有限公司也都积极准备进入高速铁路领域。公司名称营业收入市场份额中国通号61.372.72%中铁电气化局集团有限公司电气化公司7.568.97%上海贝尔0.280.33%北京和利时0.720.85%卡斯柯信号0.190.23%凯发电气世纪瑞尔0.841.00%0.921.09%图表8中国高速铁路信息化数字化系统重点企业营业收入及市场份额其中中国通号包括上海通号、北京通号、天津通号、沈阳、西安、成都、济南大中等分公司的总体营业收入及市场份额；中铁电气化局集团有限公司电气化公司属于中铁电气化局集团旗下专门从事“四电”业务的子公司。3、城市轨道交通智能化系统简介城市轨道交通包括地铁、轻轨、有轨电车、磁

20、悬浮列车等多种类型。因为有轨电车和磁悬浮列车占市场的份额很少，所以一般泛指地铁和轻轨。城市轨道交通智能化系统包括综合监控系统、乘客资讯系统、综合安防系统、通信系统、自动售检票系统和信号系统。图表1城市轨道交通智能化系统组成城市轨道交通系统的建设随着计算机技术、通信技术、控制技术、图形显示技术发展迅猛，其自动化程度越来越高，对乘车环境的要求越来越高，节能效益的要求也越来越高。该解决方案满足客户对城市轨道交通自动化各子系统进行综合管理并使各子系统最大限度的发挥功能的需求,可以有效降低城市轨道运营成本，提高自动化水平。系统包括：综合安防系统、乘客资讯系统、综合监控系统、信号系统、通信系统、自动售检票

21、系统。一、综合监控系统是以现代计算机技术、网络技术、自动化技术和信息技术为基础的大型计算机集成系统。系统集成和互联了多个地铁自动化专业子系统，主要集成环境与设备监控系统、电力监控系统、火灾自动报警系统，并与其他子系统互联。在集成平台支持下对各专业进行统一监控，实现各专业系统的信息共享及系统之间的联动控制功能，提高运营效率，为实现城市轨道交通现代化运营管理提供信息化基础。二、综合安防系统一般由安防网络子系统、安防集成管理子系统、综合电视监视子系统、门禁子系统、电子围墙系统以及车站紧急告警子系统等构成。实现对车站、车辆段、停车场、主变电所的设备和管理用房、出入口、票务室、银行等重点区域的出入管理、

22、登记、实时视频监控和入侵探测等功能，有效保障地铁运营安全。综合安防系统与综合监控系统在中央级和车站级互联，接受综合监控系统的模式控制信息，由综合监控系统协调综合安防系统与火灾报警系统、设备环境监控等系统之间的联动。三、乘客资讯系统在正常情况下，可提供列车时间信息、政府公告、出行参考、股票信息、媒体资讯、广告等实时多媒体信息；在火灾及阻塞、恐怖袭击等情况下，提供动态紧急疏散指示。充分提高地铁或轻轨运营总体服务水平和质量。四、自动售检票系统简称AFC系统，是目前世界地铁/轻轨中广泛采用的一种票务管理模式。自动售检票系统（AFC系统）采用全封闭的运行方式，以及计程、计时的收费模式。以非接触式IC卡等

23、作为车票介质，通过高度安全、可靠、保密性能良好的自动售检票计算机网络系统，完成地铁/轻轨运营中的售票、检票、计费、收费、统计等票务运营的全过程、多任务自动化管理。五、通信系统一般由传输网络、公务电话、专用电话、广播、无线通信、时钟、电源及接地等子系统组成，构成传送语音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。在正常情况下，通信系统为运营管理、行车调度、设备监控、火灾报警等系统进行语音、数据、图像等信息的传送，在非正常和紧急情况下，通信系统还作为抢险救灾的通信手段。六、信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（

24、简称ATC）组成，ATC系统包括四个子系统：列车自动监控系统（ATS）、列车自动防护子系统（ATP）、列车自动运行系统（ATO）、计算机连锁系统（CI）。子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。3.1、城市轨道智能化系统的优势一、高科技化方面采用了先进的计算机网络技术实现了对列车、车辆自动跟踪管理以改善运输效能，更好的与铁路用户沟通以改善运输服务。采用了先进的信息传输技术来代替传统的轨道电路，能够满足调度中心和列车群之间高效大容量信息传输的需要。采用了

25、先进的列车定位、测速技术，能够确定出列车的精确位置与状态。二、智能化方面即由传统控制和管理型向知识工程型转化，能够模拟人的行为来实施对列车和列车群的管理。前者为智能列车，通过车载微机实现列车辅助和自动驾驶，后者通过调度中心智能工作站完成行车计划、运营管理和信息服务等功能。三、综合集成化方面近年来，随着科学技术的进步和计算机集成技术的发展，通过统一平台将多个专业子系统进行集成的设想成为了可能。在当前国内城市轨道交通大规模建设时期，通过综合集成化系统提供的统一软硬平台，将中央调度人员和车站值班人员所关心的监控信息汇集在一起在功能强大的集成软件开发平台的支持下，最终用户可通过图形化人机界面，方便有效

26、地监控管理整条线路相专业子系统的运作情况。并实现系统之间信息共享和协调互动。四、强调运输系统的整体功能新系统较传统的列车控制系统更加强调整个城市轨道交通作为一个系统运作的功能。3.2、城市轨道智能化系统行业的政策背景一、国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）国家中长期科学和技术发展规划纲要中关于交通运输智能化提出了“以提供顺畅、便捷的人性化交通运输服务为核心，加强统筹规划，发展交通系统信息化和智能化技术，安全高速的交通运输技术，提高运网能力和运输效率，实现交通信息共享和各种交通方式的有效衔接，提升交通运营管理的技术水平，发展综合交通运输”。对于高速轨道交通系统提出了“重点研究开

27、发高速轨道交通控制和调速系统、车辆制造、线路建设和系统集成等关键技术，形成系统成套技术；开展工程化运行试验，掌握运行控制、线路建设和系统集成技术”，对于智能管理系统提出了“重点开发综合交通运输信息平台和信息资源共享技术，现代物流技术，城市交通管理系统、汽车智能技术和新一代空中交通管理系统”。二、国产化和标准化政策城市轨道交通是涉及土建、机械、电气、电子及通讯业的技术密集型产业，其技术装备的水平反映了国家的工业基础水平。我国对城市轨道交通技术装备的国产化十分重视，并已制定了相关的国产化政策。为了促进我国轨道交通技术装备的全面国产化，其相关的国产化和标准化政策还有待于进一步深化和完善：根据国务院办

28、公厅转发国家计委关于城市轨道交通设备国产化实施意见的通知要求，城市轨道交通设备国产化率要确保不低于70。这为国内行业的发展提供十分良好的契机。3.3、城市轨道智能化系统行业产业链轨道交通智能化系统上游行业为电子设备制造业及相关信息技术行业、工程材料行业等。其中，电子设备产品包括前端设备、传输设备、控制设备、显示设备、存储设备等；工程材料行业最重要的产品是管线槽，也叫主材，它的主要原材料是钢铁和铜，因此钢铁和铜的价格波动对轨道交通智能化系统行业有较大影响。下游行业主要是铁路和城市轨道交通两个行业。我国铁路和城市轨道交通的发展对轨道交通智能化系统的发展有较强的带动作用。上海厅业子观于设备制谓业瑕托

29、芸伯患抗术斤业、工程林料疔业下游行业圧扶踌和尷市轨週左诵僭节唇业1A道交世曾龍俚制甜逹空虎图表2轨道智能化系统行业产业链示意图3.4、城市轨道交通智能化系统市场建设规模一、城市轨道交通行业建设规模从国家发改委和建设部的统计数据显示，“十五”计划期间，中国城市轨道交通建设投资高达2000亿元，建成了总长度550公里左右的城市轨道线路，“十一五”期间预计各城市在轨道交通建设方面还将投资6000多亿元。2015年中国将拥有超过2000公里的城市轨道交通路线。我国的轨道交通建设并未受到金融危机的影响，反而在此期间加速建设扩大内需。目前我国25个城市正在进行城市轨道交通的前期工作，总规划里程超过5000

30、公里，总投资估算超过8000亿元。城市规划年度线路数/条建设长度/km总投资/亿元北京2006201519467.812175.50上海2005201215527.941917.00广州2005201011290.501414.31深圳200320108232.21925.32南京200420154175.25626.82杭州20042010282.20355.70重庆200420124175.60498.30武汉20042010359.74237.22成都20042013254.18197.18天津200320106130.20631.22西安20062015250.30179.50苏州20

31、032010247.40165.00哈尔滨20042013245.53163.00沈阳20042010240.85171.80长春20032010252.1085.28无锡20092015256.11255.54宁波20092015272.10253.80沈阳20052010240.85171.80大连200220153126.13245.05总计93272710669.34图表3中国城市轨道交通近期建设情况上海20501897城市规划年限（年）规划线路（条）规划里程（公里）北京20502810530广州205015717深圳203016585武汉205012530沈阳205011400南京2

32、05013365重庆20507354佛山205010315太原20507282杭州205010278成都20507274济南20506262大连20507254西安20506251天津20509234宁波20506204哈尔滨20508197东莞20504194郑州20506194福州20507180长沙20506180长春20505179南昌20505160常州20504160无锡20505157苏州20504135青岛20505128厦门205096合计2509288图表4国内29个城市轨道交通远景规划二、城市轨道交通智能化市场规模随着国内城市轨道交通建设规模的不断增大，城市轨道交通智能化

33、系统市场的容量将随着扩大，预计2009年国内城市轨道交通智能化系统市场规模将超过40亿元。序号年份城市轨道交通智能化系统市场规模（亿元）12006252200727.53200831420094052010456201152.562.52012图表52006年-2012年中国城市轨道交通智能化系统市场规模2008年我国城市轨道交通智能化系统市场规模为31亿元，增长率为12.73%，预计2012年市场规模将达62.5亿元，增长率为19.05%。2006年到2012年我国城市轨道交通智能化系统市场规模年增长率均超过10%。根据预测，2009-2012年城市轨道交通智能化系统6个子系统的市场规模分别

34、如下表：系统年份综合监控系统乘客资讯系统综合安防系统通信系统自动售检票系统信号系统2009年8.004.405.204.406.4011.602010年9.004.955.854.957.2013.052011年10.505.786.835.788.4015.232012年12.506.888.1256.8810.0018.13图表62009-2012年城市轨道交通智能化系统6个子系统的市场规模3.5、行业竞争格局及发展趋势分析一、整体市场占有率目前城轨智能化系统行业呈现“割据化”市场竞争格局，各主要竞争主体在各子系统拥有相对优势，没有一家企业在整个城轨智能化行业取得全面竞争优势，各主要竞争主体市场地位差距不明显。序号公司名称市场占有率1上海贝尔18%2卡斯柯13%3上海华虹12%4北京和利时11%5南京南瑞8%6赛为股份7%7天津凯发6%8高新现代6%9国电南自5%10上海宝信5%11同方股份5%12浙大网新4%合