《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第四部分裝備《CTCS2-200C 型列控車載系統(tǒng)集成創(chuàng)新與優(yōu)化》

本期項(xiàng)目簡介

完成單位: 中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司, 湖南中車時代通信信號有限公司

主要完成人: 李一楠、 賀廣宇、 劉磊、 鐘真、 唐世軍、 王瑞、 趙東旭、 程劍鋒、 李輝、 徐效寧

項(xiàng)目簡介

(一) 項(xiàng)目背景

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是高速鐵路的一個重要組成部分, 是保障高速鐵路運(yùn)營安全、 提高運(yùn)營效率的核心技術(shù)裝備。2004 年鐵道部確定了中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)技術(shù)體系和基本框架, 發(fā)布了《CTCS 技術(shù)規(guī)范總則》 (科技運(yùn)函 也2004頁 14號)。經(jīng)過十多年的發(fā)展, CTCS-2 級列控系統(tǒng)從無到有, 逐步完善, 并廣泛地應(yīng)用于我國高速鐵路建設(shè), 為保障行車安全和提高運(yùn)輸效率提供了技術(shù)支撐。為了深入掌握 CTCS-2 級列控車載系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù), 本項(xiàng)目在技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上, 脫離外方公司, 自主完成了 CTCS2-200C 型列控車載系統(tǒng)的集成創(chuàng)新與優(yōu)化工作, 優(yōu)化了車載設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu), 完成了關(guān)鍵零部件的自主化替代以及系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展等研究, 并實(shí)現(xiàn)了研究成果的現(xiàn)場應(yīng)用,為提高我國時速 250 公里及以下客運(yùn)專線的運(yùn)輸安全性和運(yùn)輸效率做出了重大貢獻(xiàn)。

(二) 技術(shù)概況

CTCS2-200C 型列控車載系統(tǒng)歷經(jīng)技術(shù)引進(jìn)、國產(chǎn)化和自主研發(fā)三個階段, 在標(biāo)準(zhǔn)體系搭建、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、 系統(tǒng)功能擴(kuò)展以及系統(tǒng)運(yùn)維完善等方面均取得重大突破。自 2007 年 4 月 18 日以來, CTCS2-200C 型列控車載系統(tǒng)安全運(yùn)用 13 年,項(xiàng)目編制相關(guān)規(guī)范多項(xiàng), 實(shí)現(xiàn)了自動過分相、 站臺側(cè)信息顯示以及 ATP 擴(kuò)展 ATO 等功能; 實(shí)現(xiàn)了應(yīng)答器信息接收模塊 BTM、 軌道電路信息接收模塊 TCR 以及速度傳感器等核心部件的替代。項(xiàng)目創(chuàng)新成果不僅促進(jìn)了設(shè)備安全性的進(jìn)一步加強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障率、 設(shè)備成本的大幅降低, 而且C2 車載系統(tǒng)作為 C3 和 C0 級列控系統(tǒng)的主要橋梁, 起到了不可替代的作用, 是中國列控系統(tǒng)發(fā)展的里程碑。本項(xiàng)目授權(quán)發(fā)明專利 11 項(xiàng)、 實(shí)用新型專利 4 項(xiàng)、 外觀設(shè)計專利 2 項(xiàng)及軟件著作權(quán) 9項(xiàng), 發(fā)表論文 20 余篇, 參與制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 4 項(xiàng),參與編寫列車運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)用叢書中的 1 冊。

(三) 適用范圍

時速 250 公里及以下動車組車載設(shè)備共投入應(yīng)用 906 套, 成功適配 16 種類型動車組, 配屬全路17 個鐵路局、 26 個電務(wù)段, 運(yùn)用范圍包括高寒環(huán)境的東北哈大高鐵、 高海拔的西北蘭新鐵路、 高溫高濕環(huán)境的海南環(huán)線等高鐵和客專線路。通過車載設(shè)備軟件的自主優(yōu)化以及關(guān)鍵零部件的自主化替代, 車載設(shè)備故障率呈逐年下降趨勢。目前設(shè)備百萬公里故障率穩(wěn)定保持在 0郾 25 件左右, 較最高的 2013 年實(shí)現(xiàn)了近 83% 的降幅。僅 2019 年,CTCS2-200C 型列控車載設(shè)備就實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)營 1郾 6億公里。

(四) 獲獎情況

本項(xiàng)目獲獎情況如下: 《CTCS-2 級列控車載系統(tǒng)集成創(chuàng)新與優(yōu)化》 榮獲 2018 年度中國鐵道學(xué)會一等獎, 《200C 型列控車載設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)及核心部件深化研究》 榮獲 2014 年度中國鐵道科學(xué)研究院一等獎。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

(1) 創(chuàng)新優(yōu)化了 CTCS2 -200C 型列控車載設(shè)備系統(tǒng)功能, 提高了系統(tǒng)安全性及動車組運(yùn)輸效率。完全掌握了車載設(shè)備技術(shù)轉(zhuǎn)讓軟件代碼, 并自主完成創(chuàng)新優(yōu)化。自主實(shí)現(xiàn)了車載系統(tǒng)的自動過分相功能, 首創(chuàng)了司機(jī)站臺側(cè)信息顯示功能應(yīng)用。

(2) 自主研發(fā)、 優(yōu)化并替代了 CTCS2 - 200C型列控車載系統(tǒng)關(guān)鍵部件。解決了之前進(jìn)口部件故障多發(fā)、 運(yùn)用維護(hù)困難、 供貨周期長等問題,優(yōu)化了車載設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu), 提高了系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和可用性, 降低了車載設(shè)備整體成本。

(3) 創(chuàng)新了 CTCS2 -200C 型列控車載系統(tǒng)集成應(yīng)用。創(chuàng)新了車載設(shè)備與 LKJ 設(shè)備的集成應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了車載設(shè)備的 CTCS2+ATO 功能擴(kuò)展以及車載設(shè)備與多種類型動車組集成適配等一系列技術(shù)攻關(guān), 成功適配 16 種類型的動車組 (適配動車組類型 包 括 CRH1A、 CRH2A、 CRH2G、 CRH3A、CRH5A、 CRH5G、 CRH6A、 CRH6F、 CJ6 等)。

(4) 自主研發(fā)了 CTCS2 -200C 型列控車載設(shè)備測試系統(tǒng)。針對進(jìn)口車載設(shè)備測試系統(tǒng)價格昂貴、 無技術(shù)轉(zhuǎn)讓、 可操作性差等問題, 自主研發(fā)了 CCTCS2-200C 型列控車載設(shè)備測試及數(shù)據(jù)分析相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備, 解決了自主測試設(shè)備不足、 數(shù)據(jù)下載分析不便捷等難題。

同類項(xiàng)目比較

詳見表 1。

應(yīng)用案例

時速 250 公里及以下動車組車載設(shè)備已投入應(yīng)用 13 年, 針對軟件缺陷和新功能優(yōu)化問題, 已完成多個版本的軟件更新工作。自主化部件替代和新功能擴(kuò)展工作完成了自主化 BTM 替代、 自主化TCR 替代和站臺側(cè)信息提示功能改造 906 套, 自動過分相改造 426 套, 經(jīng)過軟件優(yōu)化和關(guān)鍵部件替代等技術(shù)攻關(guān), 目前, CTCS2-200C 型列控車載設(shè)備百萬公里故障率穩(wěn)定保持在 0郾 25 件左右。

CTCS2+ATO 項(xiàng)目首次實(shí)現(xiàn)了我國自主建立的城際軌道交通自動駕駛集成應(yīng)用, 車載系統(tǒng)已批量安裝動車組, 并在珠三角城際鐵路莞惠線和佛肇線安全運(yùn)用 3 年。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試及動態(tài)檢測測試中 CTCS2-200C 型列控車載系統(tǒng)也發(fā)揮了重要作用, 動態(tài)檢測可提前發(fā)現(xiàn)線路及數(shù)據(jù)隱患, 為新建高鐵、 客運(yùn)專線的開通及既有線或樞紐站改造等工程提供了有力支持和安全保障。目前, 已經(jīng)利用 CTCS2-200C 型列控車載設(shè)備完成我國 40 多條時速 250 公里線路的信號系統(tǒng)動態(tài)試驗(yàn)。

自主開發(fā)的 BTM 設(shè)備不僅運(yùn)用在動車組設(shè)備上, 在大鐵軌道車和地鐵項(xiàng)目中也已有應(yīng)用, 累計裝車2500 套以上。另外, 自主化產(chǎn)品已完成 TSI認(rèn)證, 完成認(rèn)證后可以在國外推廣使用, 符合我國 “一帶一路冶 建設(shè)要求。

社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

課題組針對每個技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行攻關(guān), 解決了CTCS2-200C 型列控車載系統(tǒng)從軟件、 硬件到系統(tǒng)方案等方面的一系列技術(shù)問題, 整體加強(qiáng)了車載設(shè)備的軟件安全性和可用性, 解決了原進(jìn)口部件故障多發(fā)、 運(yùn)用維護(hù)困難、 供貨周期長等問題,優(yōu)化了車載設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu), 提升了系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和可用性, 為提高我國時速 250 公里及以下客運(yùn)專線的運(yùn)輸安全性和運(yùn)輸效率作出了重大貢獻(xiàn)。

經(jīng)過關(guān)鍵零部件自主化替代、 軟硬件整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、 集成功能創(chuàng)新擴(kuò)展, CTCS2-200C 型列控車載設(shè)備的整體設(shè)備成本和設(shè)備故障率都有了明顯的降低, 應(yīng)用范圍逐年擴(kuò)大, 產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2015—2019 年合同額 34237 萬元, 新增利潤 3425 萬元。