高速铁路和城市轨道交通智能化系统应用与发展

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30—50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、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。防灾安全监控系统提供了防风预警和落物监测报警功能。

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。

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(每人公里消耗能源比)

图表 3 主要交通方式每人公里能耗对比表

2）环境污染轻

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。

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（2006－2020 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。