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落其实者思其树,饮其流者怀其源——何春明浅谈和利时铁路信号技术发展的环境土壤

来源:时间:2013-09-13

?文 | 《中国铁路装备》

编者按:

在当今中国的轨道交通自动化领域,和利时是知名的信号设备集成商和关键装备制造商。向前追溯十年,能够拥有与国外齐平的技术水平,还只是和利时创业早期追寻的梦;然而今非昔比,梦想的实现仅仅用了十余年,正是中国铁路十年的高速建设,为和利时实现梦想提供了肥沃的土壤和适宜的环境,和利时用不懈的创新、辛勤的耕耘和执着的追求牢牢抓住了这个发展契机。2013年7月,笔者有幸约访到中国高速铁路信号领域的著名专家——北京和利时系统工程有限公司副总裁、教授级高级工程师何春明博士,从亲历者的角度饮水思源,为我们讲述其全程参与中国高速铁路信号技术从无到有的发展历程。?

北京和利时系统工程有限公司副总裁 何春明

记者:请您大致分析一下,在铁路自动化技术方面,国内外存在哪些差距?
博士:目前来讲,技术本身并没有明显差距,尤其经过十年的发展,包括安全理念、相关标准、管理办法等很多方面都是相通、相似的。但达到目前的状态,也是经历了一个十年的过程。
十年前,中国还没有开始新一轮铁路技术发展,现今这种列控技术和信号技术在当时还没有成体系,信号主要使用传统的技术,所以说,那时国内外是存在比较大差距的。这十年间,我们比较多的借鉴了欧洲做法,建立了中国自己的列车控制技术体系,各厂家按照体系开发相应的技术和装备,也从国外引进了部分装备,但前提都是符合我们自己的技术体系,换句话说,也就是按照我们自己的技术规范、标准引进之后,根据中国的技术标准进行调整,最后形成了我们自己的品牌、装备和技术。可以说,通过这十年的发展,中国现在的铁路自动化技术水平,包括具体实现的技术、技术的管理、设施装备等水平与国外最新技术相比基本上是相当的。
中国铁路自动化技术在这十年间的进步主要体现在两大方面:一是建立了一套完整的中国铁路(主要是高铁和客专)信号技术体系,包括系统技术规范、装备技术条件、工程实施与试验验收规范、运用与维护规范等等,这算是我们比较突出的一个成就;二是国内各设备厂家建立了自己的产品开发体系,并开发出了符合国际标准的系列化安全产品,逐步建立起各自的安全产品技术平台。正是有了这两项重大的进步,国内技术与国际主流水平已基本相当了。
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记者:请您回顾一下,中国铁路高速发展过程中,和利时都参与到了哪些实际工作?参与程度如何?
博士:我重点还是围绕中国这十年的发展来具体谈一谈。从2003年开始看中国高铁技术的发展历程,大致可概括为三个阶段:(1)既有线提速阶段;(2)200-250km/h客专阶段;(3)300-350km/h客专阶段。
第一阶段,是我国六大干线中基础设施比较好的区段,通过信号系统的升级实现更高运行速度的阶段。这一段阶的主要目标是发展适用于既有铁路干线提速用的列车控制系统,采用了CTCS-2级列控系统,通过这个阶段,我们取得了实践经验,各个参与方面都对列控系统有了切身的认识,包括运营管理、设备研发、应用维护、技术规范体系等方面。第二阶段,是200-250km/h客运专线的建设阶段,主要是针对客运专线的特定需求,对曾经在既有线实施的CTCS-2级列控系统进行优化和调整,以充分适应客专的要求。第三阶段,是300-350km/h客运专线的建设阶段,标志性的高铁建设就属于第三阶段,即通过实施基于车地无线通信技术的CTCS-3级列控系统,进一步提升了系统的能力和安全保障的手段。
高铁发展的过程中,和利时的参与可以说是从始至今、从技术到管理、从设备研发到工程实施、从运用到维护的方方面面。首先,和利时从中国铁路提出CTCS技术规范体系之初,便参与到了中国铁路的这场技术革命之中。2003年,铁道部首次提出了中国要构建自己的列控系统CTCS,在随后的安排中,和利时作为主要的信号厂商,参与到了中国铁路列控系统CTCS技术规范总则等路线性技术文件的编写制订当中。和利时的参与是自CTCS提出之初,就比较深入的介入其中了。
2004年,和利时参与了中国铁路第六次大面积提速列控车载设备技术引进和国产化的投标,并于2005年初签订了当时列控车载设备供货数量最多的一单合同;设备于2007年投入商业运营。在铁路第六次大面积提速时,全路六大干线全面开行200-250km/h动车组,和利时为各铁路局提供商业运营初期的运营保障、问题处理、现场维护,为实现此次提速提供了重要的安全保障。
之后,铁道部为了推动CTCS-3级列控系统技术体系与规范的制订、设备技术引进和国产化工作,成立了CTCS-3级列控系统技术攻关组,和利时作为CTCS-3级列控系统的供应商派技术代表进入CTCS-3技术攻关组。2007-2008年,铁道部启动了300-350km/h高速客运专线信号系统的招标工作,和利时承担了三个平台中的两个平台的国产化及联合开发工作,并依托郑西高铁和广深港高铁实现引进技术的国产化和设备交付。
应该讲,中国高铁发展的三个阶段,和利时都作为核心装备供应商参与到了整个行业的发展之中,并正式的成为中国列控系统的供应商,包括在设备供应、标准规范的编制以及运用维护的支持等各方面都做出了自己应有的贡献。
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记者:在铁路领域,贵公司代表性的产品或技术有哪些?是否可以分享一下和利时自动化技术在铁路建设方面的成功应用案例?
博士:和利时是一家从事自动化技术和产品开发的专业公司,在铁路业务之前,已经在工业自动化、工厂自动化、核电站控制系统等多个领域取得了大量业绩,是我国自动化领域的先驱和技术引领企业。其工业控制系统产品应用在包括百万千瓦超超临界大型火电站、千万吨级炼油装置、百万千瓦核电站仪控系统等重大工程和关键技术装备中;在工业领域的火力发电、石油化工、精细化工、冶金建材、食品饮料等行业中,应用累计达12000余套。
和利时正是在工控技术的不断发展和应用中,积累了大量的自主知识产权技术和产品。自动化核心技术的积累,又为铁路技术和产品的快速发展提供了强大支撑。有代表性的技术包括:多CPU安全冗余相关技术、实时系统中的多任务技术、高速现场总线技术、安全I/O技术等等。另一个更为重要基础的是,和利时一直走平台化的产品开发路线,在进入铁路领域之初,便基于以前在其它领域积累的产品平台,实现了铁路产品的快速开发,满足了市场的需要。
和利时在铁路领域的产品,涵盖了中国铁路的各个技术体系,具代表性的产品包括CTCS-2级列控产品(含:LKD1-HS型既有线列控中心、LKD2-HS型客专列控中心、LEU-HS型列控地面电子单元、CTCS2-200H型列控车载设备)和CTCS-3级列控产品(含:LKR-S型RBC设备、CTCS3-300S型CTCS-3级列控车载设备、LKR-H型RBC设备、CTCS3-300H型CTCS-3级列控车载设备、LKX-HS型临时限速服务器)。和利时是目前中国铁路唯一一家拥有两个CTCS-3级列控系统产品系列的厂商。
下面,我举一个比较典型的成功案例进行一下介绍。
铁路第六次大面积提速,首次开行动车组,在中国高速铁路发展过程中具有里程碑式的意义。从信号专业来讲,是中国铁路首次全面引入列控系统,并且是中国列车控制系统CTCS的首次实际运用,具有划时代的意义。2007年4月18日,中国的首批动车组投入运营,使中国铁路列车的最高运行速度由以往的160km/h提高到了250km/h,六大干线大部分区段运行速度达到200km/h,这在世界既有铁路提速史上,可以说是一个历史性的创举。这一天,同时有超过40列动车组列车在同一天第一次投入商业运行,而这些列车上,全部装备了由和利时供货的CTCS2-200H型列控车载设备。为了保障全新投入运行的设备平稳可靠运行,和利时向各铁路局派出了强大的技术支持和服务队伍,为中国铁路打好这场技术攻坚战做出了自己的贡献。并且CTCS2-200H列控车载设备自投入运营以来,其稳定性成为中国铁路列控产品的标杆,故障率低于同行水平一个数量级以上(10倍)。
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记者:请您谈谈国内铁路信号系统的发展现状和发展趋势如何?面对变化和趋势,贵公司是否采取了应对措施?贵公司产品与技术如何持续创新?
博士:应该说,中国铁路信号这十年的发展也是有波折的,至少可以分为两个阶段看待。在2011年“7.23”之前,中国铁路信号的发展可以用一个“快”字来概括,当时是铁路建设速度快、产品开发快、工程实施快。由于工期紧,且往往多个项目并行实施,整个业内资源处于极度紧缺的状态;各企业发展速度也快,工程任务繁重,带来的问题是有些看似可有可无的步骤就被简化了,这样的发展从长远来看是不合理的。“7.23”之后,受“7.23”事件的警醒,整个行业状态发生了明显的变化,可以用一个“稳”字来概括,由于铁路建设速度的放缓,任务不再加急,工期趋于合理;同时对产品安全的关注度大大提高,有关安全的制度提到新的高度,整个行业对安全的认识和重视提升到一个全新的高度,进入了理性的发展和建设阶段,这样的发展才是长久和可持续的。目前,国内信号产品也将通过国际权威安全认证作为强制要求。
通过这些年的发展,目前国内信号系统技术水平与国际上基本齐平,但是,国内还更多地处于一种跟随状态,在前瞻性研究和技术发展引领方面,国内企业想的、做的都还不够。以上是我对现状的整体评价。
我个人认为,信号技术未来将进一步向网络化、信息化、小型化方向发展,这是对未来趋势的一个判断。第一个方向是网络化,目前的信号系统尤其是列控系统已经按照网络化的方式在运转,这一趋势还将随着网络技术的进步而得到强化,我们实际的列控系统也是基于网络化的理念来构建的,包括运营管理、信息传输、设备维护等等都组成了满足各自要求的网络。第二个方向是信息化,我这里讲的信息化特指是通信技术与信号技术的结合,借通讯建立的网络来搭载信号业务,针对信号对通讯的依赖不断加强这一发展潮流,所进行的前瞻性研究。现代通信技术与信号运用的深度结合,将使信号系统的信息化特征更强;同时,由于有更先进的通信技术作支撑,可以以更快的速度获得更全更多的信息,将进一步提高信号系统的响应效率,从而更有助于提高系统的安全性。第三个方向是小型化,由于ASIC(现场可编程应用)技术的广泛应用,使得硬件电路集成度显著提高,带来的效益是功耗降低、成本降低、占用空间降低、故障率降低等等优势。小型化还体现在软硬件功能划分方面,随着通信技术和CPU处理能力的提高,软件水平的提高,现代控制系统的硬件越来越少,由于采用了网络化的结构,逻辑处理功能被高度集中到高性能的处理单元,与现场接口部分再采用分散的现场控制器来实现,使硬件变得“简单”、软件变得“集中”。
因为和利时具有工业控制领域的广泛触角,所以能够较早地获取控制技术的最新发展方向,并在工业控制领域首先开发和运用这些最新的技术,所以可以在信号领域之前进行这些基础技术的创新和运用改进。目前,和利时拥有的多项成熟核心技术可以为铁路信号的未来发展发挥重要作用,包括高性能的安全控制系统主处理单元、高速内部通信总线、实时数据库、基于3D技术的HMI(人机界面)等技术,都可支撑和利时后续产品的持续创新。
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记者:感谢您对前面问题做的详尽介绍!最后,请再谈谈您对和利时未来定位有何展望?
博士:中国高铁经历了一个飞速的发展建设阶段,目前这个建设的高潮已经开始退去,下一步,城际铁路的建设将成为重点,但整体来说,铁路建设的总投入将很快呈现下降,并将在新的投入水平上达到平衡的态势,再出现大幅增长的可能性并不大。但和利时已确定的轨道交通业务的整体战略是不变的,其定位仍是成为轨道交通自动化领域的国际知名企业。在信号领域(国铁信号和地铁信号)的战略定位是作为信号设备集成商和关键装备制造商,成为全球信号领域实力强大、产品线丰富的企业之一。为此,需要通过增加可销售产品线和扩大业务范围来为实现发展目标提供必要的保证。
从方向上来说,我们将把过去只锁定国内市场的做法,改为放眼世界,逐步走向国际舞台,在世界范围寻求机会,这个过程是困难和充满未知的,但是,我们必须要走出去。中国铁路是我们成长的基础和发展的源泉,我们必须一如既往地做好保驾护航工作;全球的轨道交通市场,是我们展示能力和才华的新舞台,我们要以饱满的热情,用最新的技术、最安全可靠的产品、最优质的服务迎接更大的挑战。
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