在1 月25 日举行的 CBTC 自主创新及其经验 总结新闻发布会上，校长宁滨向到会媒体介绍 CBTC 项目。


　　2007 年8 月21 日 CBTC 在轨试验中，宁滨介绍 CBTC 核心技术。


　　2007 年8 月21 日 CBTC 在轨试验中 的控制设备。


亦庄线


2010 年7 月27 日亦庄线运行前测试 CBTC 系统。


　　2007 年8 月21 日 CBTC 在轨试验，列车下方 和轨道上的黄色装置为 CBTC 信号设备。


　　十五年的倾情探索，几代人的孜孜以求，终于在2010年的年末绽放出艳丽的花朵--由北京交通大学研发的具有完全自主知识产权的CBTC系统在北京地铁亦庄线、昌平线顺利开通运营，使得中国成为继德国、法国、加拿大之后，第四个成功掌握该项核心技术、并成功开通运营的国家。解决了信号系统核心技术依赖外国公司的难题，为我国大中城市大规模城轨建设与运营提供了国产化技术与装备保障。
　　1月25日，在CBTC自主创新及其经验总结新闻发布会上，北京交通大学校长、CBTC项目总负责人宁滨表示，这套CBTC信号系统是学校轨道交通信号研发团队三代人几十年积累的成果，系统具有先进、安全、高效、稳定的特点。同时，北京交通大学结合轨道交通大发展的国家需求，瞄准世界科技前沿，坚定不移的走自主创新道路，历经十几年的不懈努力，突破了相关核心关键技术，探索出了一条"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。
　　据悉，基于通信的列车运行控制系统（CBTC）是一种采用先进的通信、计算机技术，连续控制和监测列车运行，利用地面控制系统和列车控制系统的双向传输系统，实现了轨道交通的移动闭塞系统。而传统的信号系统采用的是"车－地"单向通信传输，实现的是固定闭塞系统。
　　一个形象的比喻是，使用CBTC系统“是为每个列车装配了一直在线的移动电话”，地面控制系统可以实时精确地掌握列车的位置，并且实时为每个列车发送移动授权，最小运营间隔时间从设计上可以缩短到90秒，极大地提高轨道交通的运力。同时，CBTC系统还具有系统扩展性好、功能完备、施工维护简单、传输方式优越等优点。
　　在发布会上，北交大科技处处长余祖俊强调，中国拥有了这套具备自主知识产权的CBTC信号系统后，可以为中国的城市轨道交通整体建设与运营降低从国外引进CBTC技术15%左右的成本，加之后期服务、零配件更新等维护成本，全生命周期的成本将更加经济。北交大郜春海教授介绍，这套先进的列车自动控制系统也可以直接提升轨道交通列车驾驶员和中心调度员工作效率，使他们从一些机械、复杂的操作中解放出来，将更多精力放在关注整个轨道交通的系统设备未能防护到的安全运营方面，提升轨道交通的人文关怀、安全性和可靠性。十五年奋力前行宁滨介绍，早在1995年，得到国务院、铁道部批复后，北交大就已组织开展相关轨道交通移动闭塞的基础研究与论证，随后得到国家及学校各项基础研究基金项目的支持，进行了基于通信的移动闭塞基础理论和科学问题的研究，并开展了相关核心技术的仿真研究与实验，培养了一批研究人才。
　　在此基础上，2004年10月，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"。核心技术研发主体由北交大牵头，负责开展制约中国信号系统发展的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，负责北京地铁运营公司车辆厂试车线的试验。
　　到2007年底，课题组成员发挥各自优势攻克了CBTC系统的关键技术，完成整个CBTC系统的系统集成测试，并在北京地铁1.3公里的试车线上进行了功能和性能试验，通过了专家验收，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，随着北京市科研课题的深入研究，建设部非常重视，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，北交大、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1月到2009年10月，随着CBTC核心技术、工程化样机的研制成功，以及在实验室仿真测试验证、现场专项测试的深入验证，财政部批准了课题组的“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，试验线路长度达到8.9公里，试验历时一年多，实现并验证了多列车的移动闭塞ATP/ATO功能。
　　在大连中试验收会上，专家评价：首次采用了自主设计的包含基于无线自由波/波导管的CBTC控制、基于应答器的点式控制及基于计轴的站间联锁控制等三级控制方式的系统方案，完成了区域控制中心（ZC）、数据通信系统（DCS）、车载设备等CBTC系统核心设备的工程化样机研制；首次在前期研究成果的基础上，按照工程化标准，在大连快轨三号实际运营线建立的全长8.9公里城轨CBTC系统中试试验线；首次实现了CBTC系统ATO控制下移动闭塞多车追踪运行、区域控制中心切换、无线自由波与波导管结合车地信息传输、屏蔽门控制等ATP/A-TO系统的各项功能，系统性地进行了自主研发CBTC系统的静态、动态试验与系统稳定性测试等；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，为北京亦庄线示范工程的成功实施奠定了坚实基础。
　　另外，为了现场测试与验证，课题组还在实验室建成了一批CBTC系统设计、核心技术研发、集成测试、系统验证各类平台。
　　2009年初，为进一步扩大国产化研究成果，北京市决定将“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，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，在3～5年内能够掌握轨道交通ATC（AutomaticTrainControl）系统（信号系统）高端和核心技术，形成完全自主知识产权的系统或设备，建成一个安全认证体系，培养一批高水平、经验丰富的专业建设、运营和维护人才，同时在北京形成一个高附加值的高新技术产业链，完全摆脱国外的技术垄断。
　　该专项由北京市交通委主持，北京市轨道交通建设管理有限公司承担实施，北交大、北京市地铁运营有限公司、北京市基础设施投资有限公司等单位参加。
　　同年，科技部配套支持“北京轨道交通核心技术研发及示范工程”北京市重大专项，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。完善敏感的神经系统在亦庄线的整个示范工程中，基于已经攻克的核心技术，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各里程碑节点的进度、质量与安全。
　　为加强设计的标准化工作，提高设计质量和效率，课题组规范了信号设备平面布置图、系统结构配置图和联锁表设计标准，保证设计图纸图例、格式、设备名称、设计内容、联锁及进路设计原则一致。主要内容包括：由设计院牵头，各方参与共同完成了信号系统结构配置图、信号设备平面布置图的设计标准规定；由集成商卡斯柯公司牵头，在设计院和运营公司专家指导下，统一联锁设计原则及联锁表设计说明。
　　整个系统设计阶段，形成了各类设计文档369份，包括：系统设备结构配置图、轨旁设备平面设备布置图、牵引计算、联锁表及说明书；信号系统与车辆、通信、PIS、ISCS等其他专业的接口设计文件；ATS系统、计算机联锁CI系统、ATP/ATO子系统、DCS子系统等技术规格书及安装手册。通过设计周例会、专题讨论会和专家咨询会等多种形式的技术研讨，从提高信号系统可靠性、可用性以及运营行车组织效率的角度出发，对信号系统的初步设计进行了多项改进，达到3大类79条目。
　　对于一个安全控制系统，详细、合理、科学的测试是必须的，一般意义上讲，信号系统只需要10%到20%的精力解决好在正常情况下的列车自动控制的基本功能，而需要80%，甚至90%的精力用于处理与测试好故障下和异常运行情况下特殊保障功能。
　　在整个示范工程中，从设计与编制测试计划和大纲开始，搭建实验室的综合测试平台，到现场的验证测试。
　　测试大纲部分主要包括静态测试、工程数据符合性测试、点式ATP系统测试、点式ATO相关功能测试、点式综合能力测试（多车测试）、CBTC系统测试、CBTC系统ATO相关功能测试、各种故障模式的测试、CBTC综合能力测试（多车测试）等。
　　实验室测试平台集成测试各子系统测试、接口协议测试、点对点功能测试以及全功能验证测试多个阶段，测试主要内容包括：VOBC子系统测试、ZC子系统测试、CI与LEU集成测试、CI与VOBC集成测试、CI与地面ATP集成测试、ATS与LEU集成测试、ATS与VOBC集成测试、ATS与地面ATP集成测试等等，测试案例达到十几万多条。
　　现场验证测试主要完成CBTC系统在试车线、正线上的功能验证，以及各项技术的单向测试，主要对车辆车载VOBC的静动态测试，以及正线上每个进路和场景的验证测试，其中包括：DCS系统的性能测试、应答器的性能测试、点式功能确认测试、基本CBTC功能测试、完整CBTC功能测试、线路能力测试、各种故障下的测试等，需要验证的测试案例达到2000多项。
　　除了现场测试，为了更具有权威性，从2007年底开始，课题组还以不菲的费用专门请英国劳氏公司对应用于亦庄示范工程的列车控制系统产品进行"一般产品"安全认证，到2010年4月为止，已经提交所有要求的文档，经过了劳氏公司4次现场ISA审核，2010年5月底劳氏英国总部批准颁发一般产品安全证书，证书上写明列车控制系统研发过程满足EN50128、50129要求，安全功能满足最高安全等级SIL4要求。这是国内第一个获得英国劳氏公司颁发的、国际通行的“自主开发CBTC系统产品SIL4级的独立第三方安全认证证书”。
　　从2009年8月开始，通过招投标方式，选择了英国劳氏公司作为亦庄线、昌平线的信号工程安全评估独立第三方，一年多的时间，劳氏公司组织多次的国内外安全培训与专题会议，对上千份设计、测试、变更文档及流程进行审计与抽测，并对设计单位、集成商、核心技术供应商等单位进行安全管理的审计工作，提出了许多有建设性和针对性的问题与建议，并紧紧跟踪保证最后的关闭。
　　轨道交通安全的守护神在经过一系列繁杂的测试与调试之后，2010年12月30日，北京地铁亦庄线、昌平线开通运营，标志着中国具有完全自主知识产权的CBTC系统工程取得成功，中国成为继德国、法国、加拿大后第四个成功掌握该项核心技术、应用于实际工程并顺利开通运营的国家。
　　北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室主任唐涛表示，作为中国首套列车自动控制系统，其在高效性上可满足90秒的列车设计行车间隔，可实现移动闭塞，满足客流不断增长的需要；稳定性方面，已开通的北京地铁亦庄线、昌平线的故障率明显低于引进的系统。
　　据介绍，已实现CBTC系统全功能开通的北京地铁亦庄线，成为中国第一条采用完全自主知识产权列车自动控制系统的地铁线路，实现了“自动驾驶”、“无人折返”和“安全运营”三项目标，成为城市轨道交通国产信号控制系统的里程碑。
　　传统的轨道交通信号系统是单向传输的“固定闭塞系统”，运用新技术能够做到在地面控制系统和列车之间，每0.1秒即完成一次信息双向传输，实现了对列车运行全过程的连续控制和监测，就像把列车的指挥系统由“固定电话”换成了“移动电话”。由于能实时精确地掌握列车位置，因此整条线路的最小运营间隔可缩短到90秒以内，大大地提高了运力。
　　提高运力是一个方面，而另一个方面，突破发达国家对该项技术的垄断则是CBTC系统中国创造的一大功劳。
　　据悉，因为发车间隔直接决定了一条轨道交通线路的运能。长期以来，国内轨道交通的发车间隔听"老外"指挥--外国制造的"神经网络"置于中国城市的轨道交通线。由于缺乏自己的技术，中国让出的不仅是市场，甚至承担着城市公共安全的风险和巨大的维护费用。
　　轨道交通运行控制系统国家工程研究中心主任、北京交控科技有限公司总裁郜春海介绍，由于“神经网络”操控在外国企业手里，没有这样的“大脑和神经系统”又不能保证安全运营，中国的城市轨道交通在建设中常常被对方“卡脖子”———不按工期进度走，管你是延期还是提前，都要交违约金；有什么问题，基本上在合同里都写好了，所有的责任都将归结在中方身上……如今，类似的尴尬从北京亦庄线开始有望终结。理论上，CBTC能让轨道交通发车间隔缩短至1分30秒，乘客站在站台上，前面的列车尾巴还在眼角，转头就能看见后一列车的车头。“车头咬车尾”的诱人景象，吸引着国内各大城市的轨道交通线路纷纷向“2分钟间隔”靠拢。
　　靠拢的，不仅是时间，还有效率。据悉，自2004年以来，中国新建和改扩建的轨道交通均采用了先进的CBTC系统，只是这种能实时感知的“神经网络”清一色都是舶来品。在目前中国的轨道交通建设中，列车自动控制系统是国产化率最低的部分，进口CBTC系统的要价在每公里千万元以上，如国产化和自主化，整体成本目前可降低15%左右。
　　“大胖小子”成长需多方关照北京市科委副主任伍健民曾表示，实践表明，国外信号公司所提供的核心技术和设备并非成熟可靠，他们也是边设计、边开发、边施工，一旦有故障，中方非常被动。现在中国的科研人员终于研发成功具有完全自主知识产权的CBTC系统，经亦庄线上近5个月的调试运行，结果显示安全可靠，性能指标丝毫不逊于国外产品。
　　不过，对于这样的一个成果，课题组的一位成员表示还需要更多的关照。“这就像我们生了一个大胖小子，大家都很高兴，但是，大胖小子要成长，需要多方的关照。我们不可能说，孩子一生下来，就希望他能和成年人竞争与抗衡。这就需要在成果的产业化和具体的应用中，遵循企业和产业的发展规律，有政府的持续支持与更多国内企业的参与合作，有更多的轨道交通建设用户能够采用这一系统，使其不断完善。”
　　同时，北交大这一高科技成果转化也为人才就业带来更多机会。
　　郜春海介绍，CBTC信号系统从前期理论研究、技术研发、仿真测试和中试试验，到现在投入正式运营，推动了北交大的人才培养优化，适应了当前学生培养的需求，为他们提供了更加广阔的个人舞台，如果能为大学生提供一个完备的实践平台、提供实际动手参与的项目，让学生们有直接参与项目的机会，这样也会更加有力推动大学生就业良性发展。
　　郜春海表示，现代大学就应该结合学科前沿和国家需求，做好基础理论研究和科研平台建设，适应现在的市场需要和用人单位的实际情况培养人才。
　　宁滨也表示，北交大目前已经组建了一支300人左右的实体化团队，致力于CBTC成果推广、技术完善和维护由北交大研发出来的这套CBTC信号系统，这样将高科技成果转化为产品和产业，也提供了许多就业的机会给北交大的本科生、研究生乃至博士。目前这个团队仍然在不断地扩充当中。
　　不过，郜春海提到，这一套CBTC信号系统大规模的推广和产业化需要一个成果转化的过程，这个过程至少还需要3年时间，在这3年间CBTC信号系统将需要更多的高科技人才，同时如果未来CBTC信号系统技术成果走出国门，将中国的高科技产品带到国外，这样也会为更多国际贸易、外语等专业的高校毕业生提供就业机会。