“我校自主研发CBTC系统并应用于实际工程的突破，也探索出了一条联合自主创新的路径：即政、产、学、研、用相结合，开展基础理论研究、核心技术研发、实验室仿真、现场试验、中试、示范工程、产品化与产业化的途径。”北京交通大学校长、CBTC项目总负责人宁滨在该校1月25日召开的“CBTC自主创新及其经验总结新闻发布会”上说。

 

近年来，北京乃至全国下大力气加快进行轨道交通路网建设，北京近10年内有近800公里线路需要建设，全国近10年将有近6000公里线路需要建设。但业外人士并不知道，作为轨道交通保证行车安全、提高运输效率的核心技术的信号控制系统，核心技术掌握在德国西门子、法国阿尔斯通、加拿大阿尔卡特等外国公司手中，我国长期以来一直依靠引进，对轨道交通的建设成本、按期开通和运营维护带来巨大影响。

 

2010年12月30日开通运营的北京地铁亦庄线，采用并全功能开通了具有完全自主知识产权的“基于通信的列车运行控制系统”（CBTC系统）。该系统开发历经十几年研发积累，工程示范近3年，突破了技术与装备的瓶颈问题，扭转了国内长期依靠引进的状况，实现了中国几代信号人的梦想。

 

“这样一项核心技术，投资大、周期长、风险大，三五年时间是不可能完成的。外国人的系统也是长期积累的结果，也是用血的教训换来的。我们的成功，首先要归功于学校几代人的刻苦攻关。”宁滨说，“我们学校有115年的历史，特别是在新中国成立以后，这个专业在国内一直是老大。从我本人来讲，1982年大学毕业后一直从事这个专业的教学与研究工作，可谓30年磨一剑。当然，上世纪80年代开始做的是车载安全控制系统，是CBTC一个重要的子系统，真正做CBTC系统是从2004年北京市科委立项开始的。”

 

据介绍，自主创新CBTC系统作为一项集控制、通信、网络、材料工艺、运输组织与管理等多学科的复杂协同综合系统技术，早在十几年前就根据发达国家安全苛求控制系统的发展历程，开始按照全生命周期的要求组织开展相关研究与开发工作。1995年，北京交通大学得到国务院、铁道部批示，组织开展轨道交通移动闭塞相关的基础研究与论证，随后得到国家、北京市及学校各项基础研究基金项目支持，进行了基于通信的移动闭塞基础理论技术问题的研究，并开展相关核心技术仿真研究与实验，培养了一批研究人才。

 

2004年，北京市科委在国内首次立项，系统进行“基于通信的城轨CBTC系统研究”。项目核心技术主体由北京交通大学牵头，负责开展制约我国信号系统发展的ATP/ATO系统研究；北京市地铁运营公司作为现场试验负责单位，负责车辆厂试车线的试验；北京和利时公司参加开展相关系统的研发和配合试验。

 

到2007年底，北京市科委第一期立项课题组发挥各自优势，攻克了CBTC系统的关键技术，完成了CBTC系统的系统集成测试，在北京地铁运营公司1.3公里的试车线上进行了功能和性能试验，并通过专家验收，各项功能和性能技术指标达到国际先进水平，打破了国外在该领域的技术垄断。

 

2006年，建设部将“自主开发的CBTC系统研究与开发”纳入由建设部牵头的国家科技支撑项目“城市轨道交通关键技术研究”，通过该支撑项目，由北京交通大学牵头开展了核心技术的二次设计，完成工程化的样机研制过程，并在实验室的综合测试验证平台上得到了进一步验证，同时由北京地铁、广州地铁、上海地铁、城建设计院等联合开展了CBTC技术规范的研究。

 

2007年12月，北京市科委在完成CBTC系统核心技术研发成功的基础上，组织专家论证，一致认为轨道交通信号系统是一个特殊的安全控制系统，必须通过现场实际运营线路的试验和测试，立项由北京地铁运营公司牵头，北京交通大学、中铁电化局电铁设计院、上海大学等单位参加的方式进行现场试验，重点是开展CBTC系统地车通信三种传输方式（无线自由波、漏泄波导与漏泄电缆）的专项试验与考核。

 

2008年，北京交大向国家财政部申请了“基于通信的CBTC研发中试与平台建设”专项，在大连快轨3号线上建成了首条国产、自主知识产权的CBTC的中试线，试验线路长达8.9公里，实现并验证了多列车的移动闭塞ATP/ATO功能。为进行现场测试与验证，课题组还在实验室建成了一套CBTC系统设计、核心技术研发、集成测试、系统验证各类平台。试验表明，CBTC系统各项技术指标达到中试预期的目标和要求，达到国际先进水平，为示范工程的成功实施奠定了坚实基础。

 

2008年，北京市为落实中共中央政治局委员、北京市委书记刘淇同志“狠抓科技创新和自主创新，努力攻克地铁高端和核心技术”的指示，进一步扩大自主化研究成果，决定将“北京轨道交通核心技术研发及示范工程”列为北京市重大专项。

 

亦庄线CBTC系统示范工程大胆实施创造性管理方式，探索了一条“政产学研用”结合的核心技术工程化途径。时任北京市副市长赵凤桐同志亲自主持市长办公会专题研究该项工作，并决定专项在北京市科研一期、二期研究成果基础上，北京市与国家科技部、财政部、建设部从项目和平台建设方面进一步大力支持，工程项目由市交通委负责，整个亦庄线示范工程由建设单位北京市轨道交通建设管理有限公司牵头，核心技术支撑单位北京交通大学、直接用户北京市地铁运营公司、投资主体北京市基础设施投资公司、产品化与供应商北京交控科技有限公司等参加，联合组成一个目标一致、职责分明、任务明确的集体。同时，该项目在实施过程中始终得到了国家发改委、财政部、科技部和教育部领导的关怀和支持。

 

2009年，科技部配套支持 “北京轨道交通核心技术研发及示范工程”专项，将该项目纳入国家科技支撑项目，通过该支撑项目，由北京市轨道交通建设管理公司牵头，联合北京及其示范工程相关单位在亦庄线上实施具有完全自主知识产权的CBTC系统。在示范工程的实施中，北京市轨道交通建设管理公司总经理丁树奎先生倾注了大量的心血，他亲自主持召开多次设计联络会，深入现场指导。资深专家施仲衡院士、杨家齐先生、牛英明女士始终支持、指导着项目的进行，无论是在大连的中试线，还是在亦庄示范工程线，都多次留下了他们的身影。

 

亦庄线示范工程从系统设计、测试验证与安全认证三个方面重点突破与把关，采取国产化线集中办公的策略来落实该三项难点。通过系统设计来满足用户的需求，通过测试来验证系统是否满足需求，通过安全认证来保证工程的里程碑投入进度、质量与安全。

 

从2007年底开始，由英国劳氏公司对亦庄示范工程相关列车控制系统产品进行“一般产品”安全认证，于2010年5月底该公司颁发的安全证书写明：该系统安全功能满足SIL4最高安全等级要求。从2009年8月开始，专项又通过招投标方式，选择劳氏公司作为亦庄线、昌平线、房山线三线的信号工程安全评估独立第三方。随后一年多内，劳氏公司组织进行了系统的安全培训、审计与抽测，提出了许多有建设性和针对性的问题与建议。宁滨介绍：“进行安全认证基于两个目的：一是保证我们这个产品的安全，二是培养我们自己的一支安全认证队伍。将来对类似的系统我们可以进行认证。”他同时表示，这套具有自主知识产权的、通过国际第三方认证的系统，具备了“走出去”的可能。

 

至此，CBTC专项以企业兼用户为牵头单位，真正实现在科技创新平台下，利用国家“首台套政策”，集中北京乃至全国的优势人才和相关单位，加强专项和示范工程管理，“精心设计、积极稳妥”，依托一条示范线和一个实际工程，实现了CBTC系统核心技术落户亦庄线并成功开通的目标。

 

据初步计算，北交大自主创新的CBTC技术的成功应用带来了巨大的经济与社会效益：国家投入该项目的研究、中试及平台建设经费不到3亿元，但其研究与应用使得引进系统的价格降低15%左右，按照每年600公里线路建设投资60亿元计算，每年可节约外汇10多亿元；项目在亦庄和昌平线的示范应用，也比引进系统节约资金10%以上。

 

“展望未来，仅以国内10年6000公里的市场计算，该技术将会带来近300亿元的市场份额。”宁滨表示，“信号系统作为一个轨道交通的特殊专业，要形成一个产业，还需要一段时间以及更多企业的参与，需要国家继续在技术体系标准化、市场化、安全设计、测试、仿真验证、人才引进与培养等方面投入与支持，真正能使具有原始创新、集成创新的CBTC系统设计、制造、运用和维护成为国内一个高附加值的高新技术产业。”

 

《科学时报》 (2011-2-15 B3 综合)