1.中國城市軌道交通機電設(shè)備系統(tǒng)的發(fā)展歷程
中國國內(nèi)的城市軌道交通機電設(shè)備系統(tǒng)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了三個階段。
2.中國城市軌道交通機電設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)狀況
2.1 車輛(RS)：
中國城市軌道交通大部分采用輪軌式車輛，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。
最高運行速度：80-100 km/h。
列車制動：電氣制動、空氣制動和停放制動。
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)。
列車自動監(jiān)測及故障診斷：設(shè)置微機控制列車自動監(jiān)測及故障診斷裝置。
其它型式的車輛：上海-高速磁浮列車系統(tǒng),北京和廣州-直線電機列車系統(tǒng)，重慶-跨座式單軌列車系統(tǒng)。
2.2 信號(SIG)：
信號系統(tǒng)的核心是列車自動控制系統(tǒng)ATC(automatic train control system)， ATC系統(tǒng)，包括三個子系統(tǒng)：
列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)ATS(automatic train supervision subsystem);
列車自動防護子系統(tǒng)ATP(automatic train protection subsystem);
列車自動運行子系統(tǒng)ATO(automatic train operation subsystem)。
國內(nèi)城市軌道交通的信號系統(tǒng)的制式，最早為固定閉塞信號系統(tǒng)，后來發(fā)展到準移動閉塞信號系統(tǒng)，近些年新建的項目大多為移動閉塞信號系統(tǒng)。CBTC系統(tǒng)已成為大多數(shù)城市軌道系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
今后，信號系統(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)，實現(xiàn)城市機電系統(tǒng)資源共享。
1990年代，信號系統(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。
2.3 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)(降壓變電所及動力照明配電系統(tǒng))、電力監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、雜散電流防護及接地系統(tǒng)。
外部供電電壓等級：500 kV 、220 kV、110kV、35kV。
內(nèi)部供電電壓等級：35kV、0.4 kV。110kV和35kV斷路器采用GIS設(shè)備。
牽引供電電壓等級：直流750V、1500V。
車輛供電方式：接觸網(wǎng)或接觸軌
接觸軌主體材質(zhì)：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。
2.4 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)為移動通信設(shè)置有技術(shù)升級換代的條件。
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。
2.5 售檢票(AFC)：
自動售檢票系統(tǒng)由清分中心CCHS (Central Clearing House System)、線路中央計算機系統(tǒng)LCC(Line Central Computer)、車站計算機系統(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。
中國城市軌道交通系統(tǒng)的自動售檢票系統(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。
2.6 屏蔽門(PSD)：
早期建設(shè)的城市軌道交通項目未設(shè)置屏蔽門和安全門系統(tǒng)，根據(jù)中國的國情，近期建設(shè)的項目一般都設(shè)置了屏蔽門和安全門系統(tǒng)，對節(jié)能和提高運營管理的安全性起到較好作用。
2.7 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)采用獨立設(shè)置方式，系統(tǒng)間一般很少或不進行互聯(lián)。1990年代出現(xiàn)了對少數(shù)系統(tǒng)進行集成的主控系統(tǒng)。
2000年代后建設(shè)的城市軌道交通項目，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，實現(xiàn)多個分立系統(tǒng)原有的管理監(jiān)控功能。采用中央控制室和車站兩級管理的三級監(jiān)控體系，實施集中監(jiān)視分散控制。
ISCS集成的子系統(tǒng)有：電力監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、火災(zāi)自動報警系統(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還可與自動售檢票系統(tǒng)(AFC)、信號系統(tǒng)(SIG)、無線傳輸系統(tǒng)(RTS)、時鐘系統(tǒng)(CLK)等進行互聯(lián)實現(xiàn)部分管理信息的交換。
2.8 環(huán)境控制及隧道通風：
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、機械通風(兼火災(zāi)防排煙)、車站設(shè)備及管理用房空調(diào)通風排煙系統(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系統(tǒng)。
環(huán)控系統(tǒng)控制由就地、車站控制室、中央控制室三級控制組成。
設(shè)備完全由國內(nèi)廠商生產(chǎn)。
2.9 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。
2.10 電梯、自動扶梯：
設(shè)備完全由國內(nèi)廠商提供。
2.11 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。
2.12 安防設(shè)施：
由于國際恐怖活動的泛濫，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。
2.13 機電設(shè)備技術(shù)更新對城市軌道交通節(jié)能、減排、低碳、環(huán)保方略的實施起到了積極的推進作用。
3.城市軌道交通系統(tǒng)安全的沿革
中國高度重視軌道交通建設(shè)和運營的安全問題(包括應(yīng)對各種突發(fā)事件)，2007年頒發(fā)了《城市軌道交通運營管理辦法》等一系列法規(guī)，加強軌道交通的安全管理工作，建立城市軌道交通安全評價制度，督促落實安全責任機制。早期的城市軌道交通沿用中國鐵路建設(shè)運營的安全管理模式。
RAMS(可靠性、可用性、可維護性、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目(上海地鐵10號線、磁浮線、北京4號線、深圳3號線、成都1號線)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制性法規(guī)。國家對城市軌道交通機電設(shè)備的安全認證體制也正在建立和完善過程中。
4.前沿技術(shù)與最新研究進展
目前研究重點：
技術(shù)制式的整合，標準化、模塊化系統(tǒng)及標準體系研究
車輛：低地板技術(shù)，轉(zhuǎn)向架技術(shù)
信號：CBTC技術(shù)、無人駕駛技術(shù)
直線電機成套技術(shù)
導(dǎo)向式軌道交通技術(shù)
綜合自動化控制系統(tǒng)：ISCS技術(shù)
大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營資源共享
運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)境影響及控制對策等。
中低速磁懸浮技術(shù)-試驗階段，2015年前開通。
真空管道運輸系統(tǒng)-前期研究
5.軌道交通機電系統(tǒng)的國產(chǎn)化動向
機電設(shè)備費用數(shù)量巨大，約占項目投資的35-40%。
1990年代，國內(nèi)生產(chǎn)廠商當時不能提供技術(shù)水平較高的系統(tǒng)設(shè)備，較早進行城市軌道交通建設(shè)的上海1號線和廣州1號線，大量采用進口設(shè)備，導(dǎo)致項目建設(shè)費用過高。
1999年,國家發(fā)布“關(guān)于城市軌道交通設(shè)備國產(chǎn)化實施意見”,提出：城市軌道交通全部車輛和機電設(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)備采購價格比全進口產(chǎn)品大幅下降。根據(jù)對廣州地鐵2號線后評價的情況,與廣州地鐵1號線相比,機電設(shè)備費用從2.550億元/ km下降到1.307億元/km，降價效果明顯。
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、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)用戶的認可，并走向國際市場。
6.城市軌道交通機電系統(tǒng)的市場空間及前景
中國城市軌道交通經(jīng)過40多年的發(fā)展，在城市經(jīng)濟發(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)十個城市正在大規(guī)模地進行城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)，已有十幾個城市開始進入運營階段，形成了空前規(guī)模的城市軌道交通機電設(shè)備系統(tǒng)市場。未來20年內(nèi)，中國城市軌道交通機電設(shè)備的總投資將達數(shù)千億元人民幣，給世界帶來了巨大的市場機遇。
生產(chǎn)制造：
目前，中國已具備很強的車輛生產(chǎn)制造能力，可為世界各國提供各種類型的軌道交通車輛。中國南車集團公司與中國北車集團公司所屬車輛的主要生產(chǎn)廠商包括：長春客車廠、青島四方機車車輛廠、株洲電力機車廠、浦鎮(zhèn)車輛廠、唐山機車車輛廠等。
其它分布在上海、北京、廣東、江蘇及其它各城市的機電設(shè)備生產(chǎn)制造廠家，已能為中國各城市軌道交通項目提供絕大部分的機電設(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，每年軌道交通機電設(shè)備的生產(chǎn)銷售額已達到數(shù)百億人民幣。
在車輛牽引制動、控制、信號、計算機、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)：
包括鐵道科學研究院等科研院所和許多大學以及生產(chǎn)廠家，成立了許多專門從事軌道交通技術(shù)的研究機構(gòu)，已培育了大批高級技術(shù)開發(fā)人員，成為促進城市軌道交通機電設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)進步的人力資源。國家每年提供大量資金給與這些機構(gòu)進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，目前，幾乎所有的機電設(shè)備系統(tǒng)，都可由國內(nèi)承包商單獨承包，少量進行合作承包。
咨詢顧問和技術(shù)服務(wù)：
早期中國城市軌道交通的咨詢顧問和技術(shù)服務(wù)幾乎全部由國外咨詢機構(gòu)承擔，目前也有許多國內(nèi)機構(gòu)開始從事該領(lǐng)域的服務(wù)，有較多國內(nèi)機構(gòu)與國外機構(gòu)合作的成功案例。
關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量認證：
國家有關(guān)部門正在著手制定城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量認證標準和實施方案，建立適合中國國情的城市軌道交通產(chǎn)品質(zhì)量認證體系。市場上將形成一批獨立第三方認證評估機構(gòu)，培訓(xùn)一批合格的認證審核人員。與城市軌道交通產(chǎn)品認證相關(guān)的認證、測試、培訓(xùn)等技術(shù)服務(wù)將逐步展開。
（轉(zhuǎn)載）
