《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第四部分装备《CTCS2-200C 型列控车载系统集成创新与优化》

本期项目简介

完成单位: 中国铁道科学研究院集团有限公司, 湖南中车时代通信信号有限公司

主要完成人: 李一楠、 贺广宇、 刘磊、 钟真、 唐世军、 王瑞、 赵东旭、 程剑锋、 李辉、 徐效宁

项目简介

(一) 项目背景

列车运行控制系统是高速铁路的一个重要组成部分, 是保障高速铁路运营安全、 提高运营效率的核心技术装备。2004 年铁道部确定了中国列车运行控制系统技术体系和基本框架, 发布了《CTCS 技术规范总则》 (科技运函 也2004页 14号)。经过十多年的发展, CTCS-2 级列控系统从无到有, 逐步完善, 并广泛地应用于我国高速铁路建设, 为保障行车安全和提高运输效率提供了技术支撑。为了深入掌握 CTCS-2 级列控车载系统关键技术, 本项目在技术引进的基础上, 脱离外方公司, 自主完成了 CTCS2-200C 型列控车载系统的集成创新与优化工作, 优化了车载设备系统结构, 完成了关键零部件的自主化替代以及系统应用扩展等研究, 并实现了研究成果的现场应用,为提高我国时速 250 公里及以下客运专线的运输安全性和运输效率做出了重大贡献。

(二) 技术概况

CTCS2-200C 型列控车载系统历经技术引进、国产化和自主研发三个阶段, 在标准体系搭建、关键技术攻关、 系统功能扩展以及系统运维完善等方面均取得重大突破。自 2007 年 4 月 18 日以来, CTCS2-200C 型列控车载系统安全运用 13 年,项目编制相关规范多项, 实现了自动过分相、 站台侧信息显示以及 ATP 扩展 ATO 等功能; 实现了应答器信息接收模块 BTM、 轨道电路信息接收模块 TCR 以及速度传感器等核心部件的替代。项目创新成果不仅促进了设备安全性的进一步加强,实现了设备故障率、 设备成本的大幅降低, 而且C2 车载系统作为 C3 和 C0 级列控系统的主要桥梁, 起到了不可替代的作用, 是中国列控系统发展的里程碑。本项目授权发明专利 11 项、 实用新型专利 4 项、 外观设计专利 2 项及软件著作权 9项, 发表论文 20 余篇, 参与制定技术标准 4 项,参与编写列车运行控制系统应用丛书中的 1 册。

(三) 适用范围

时速 250 公里及以下动车组车载设备共投入应用 906 套, 成功适配 16 种类型动车组, 配属全路17 个铁路局、 26 个电务段, 运用范围包括高寒环境的东北哈大高铁、 高海拔的西北兰新铁路、 高温高湿环境的海南环线等高铁和客专线路。通过车载设备软件的自主优化以及关键零部件的自主化替代, 车载设备故障率呈逐年下降趋势。目前设备百万公里故障率稳定保持在 0郾 25 件左右, 较最高的 2013 年实现了近 83% 的降幅。仅 2019 年,CTCS2-200C 型列控车载设备就实现安全运营 1郾 6亿公里。

(四) 获奖情况

本项目获奖情况如下: 《CTCS-2 级列控车载系统集成创新与优化》 荣获 2018 年度中国铁道学会一等奖, 《200C 型列控车载设备关键技术及核心部件深化研究》 荣获 2014 年度中国铁道科学研究院一等奖。

项目创新点

(1) 创新优化了 CTCS2 -200C 型列控车载设备系统功能, 提高了系统安全性及动车组运输效率。完全掌握了车载设备技术转让软件代码, 并自主完成创新优化。自主实现了车载系统的自动过分相功能, 首创了司机站台侧信息显示功能应用。

(2) 自主研发、 优化并替代了 CTCS2 - 200C型列控车载系统关键部件。解决了之前进口部件故障多发、 运用维护困难、 供货周期长等问题,优化了车载设备系统结构, 提高了系统整体稳定性和可用性, 降低了车载设备整体成本。

(3) 创新了 CTCS2 -200C 型列控车载系统集成应用。创新了车载设备与 LKJ 设备的集成应用,实现了车载设备的 CTCS2+ATO 功能扩展以及车载设备与多种类型动车组集成适配等一系列技术攻关, 成功适配 16 种类型的动车组 (适配动车组类型 包 括 CRH1A、 CRH2A、 CRH2G、 CRH3A、CRH5A、 CRH5G、 CRH6A、 CRH6F、 CJ6 等)。

(4) 自主研发了 CTCS2 -200C 型列控车载设备测试系统。针对进口车载设备测试系统价格昂贵、 无技术转让、 可操作性差等问题, 自主研发了 CCTCS2-200C 型列控车载设备测试及数据分析相关系统设备, 解决了自主测试设备不足、 数据下载分析不便捷等难题。

同类项目比较

详见表 1。

应用案例

时速 250 公里及以下动车组车载设备已投入应用 13 年, 针对软件缺陷和新功能优化问题, 已完成多个版本的软件更新工作。自主化部件替代和新功能扩展工作完成了自主化 BTM 替代、 自主化TCR 替代和站台侧信息提示功能改造 906 套, 自动过分相改造 426 套, 经过软件优化和关键部件替代等技术攻关, 目前, CTCS2-200C 型列控车载设备百万公里故障率稳定保持在 0郾 25 件左右。

CTCS2+ATO 项目首次实现了我国自主建立的城际轨道交通自动驾驶集成应用, 车载系统已批量安装动车组, 并在珠三角城际铁路莞惠线和佛肇线安全运用 3 年。

联调联试及动态检测测试中 CTCS2-200C 型列控车载系统也发挥了重要作用, 动态检测可提前发现线路及数据隐患, 为新建高铁、 客运专线的开通及既有线或枢纽站改造等工程提供了有力支持和安全保障。目前, 已经利用 CTCS2-200C 型列控车载设备完成我国 40 多条时速 250 公里线路的信号系统动态试验。

自主开发的 BTM 设备不仅运用在动车组设备上, 在大铁轨道车和地铁项目中也已有应用, 累计装车2500 套以上。另外, 自主化产品已完成 TSI认证, 完成认证后可以在国外推广使用, 符合我国 “一带一路冶 建设要求。

社会效益与经济效益

课题组针对每个技术难点进行攻关, 解决了CTCS2-200C 型列控车载系统从软件、 硬件到系统方案等方面的一系列技术问题, 整体加强了车载设备的软件安全性和可用性, 解决了原进口部件故障多发、 运用维护困难、 供货周期长等问题,优化了车载设备系统结构, 提升了系统整体稳定性和可用性, 为提高我国时速 250 公里及以下客运专线的运输安全性和运输效率作出了重大贡献。

经过关键零部件自主化替代、 软硬件整体结构优化、 集成功能创新扩展, CTCS2-200C 型列控车载设备的整体设备成本和设备故障率都有了明显的降低, 应用范围逐年扩大, 产生了巨大的经济效益。2015—2019 年合同额 34237 万元, 新增利润 3425 万元。