列控系统行业百科:上下游产业链、总体技术框架及行业发展趋势「图」

一、列控系统行业概况

列控系统由一系列的地面设备和车载设备组成。地面设备根据前方行车条件,为每列车产生行车许可,并通过地面信号和车载信号的方式向司机提供安全运行的凭证;车载设备根据接收到的行车许可产生允许速度,当列车速度超过允许速度时控制列车实施制动,使列车降速乃至停车,防止列车超速颠覆或与前方列车追尾等,保证行车安全。我国列控系统主要应用于铁路和城市轨道交通领域,具体如下:

1、铁路列控系统

我国铁路列控系统发展至今已实现国产化。2004年,铁道部颁布了《CTCS技术规范总则》(暂行),制定了适合我国国情的中国列车控制系统(ChineseTrainControlSystem,即CTCS)的总体技术框架,发布了CTCS-0到CTCS-4共5个等级的系统框架,具体如下:

中国列车控制系统的总体技术框架

中国列车控制系统的总体技术框架

资料来源:公开资料整理

2、城轨列控系统

我国城市轨道交通列车运行控制系统尚未出台统一的系统框架,目前主要采用CBTC列控系统,即基于通信的列车运行控制系统,采用先进的通信、计算机技术,连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式,通过车载设备、轨旁通信设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换,完成列车运行控制,满足城轨发车间隔短的需求,提高运行安全可靠性。

二、列控系统上下游产业链分析

轨道交通列控系统行业所提供的产品包括软件、硬件和系统集成服务,上游主要为电子元器件、集成电路等行业,下游为轨道交通行业。

列控系统行业产业链示意图

列控系统行业产业链示意图

资料来源:公开资料整理

在上游行业中,电子元器件产品国内技术较为成熟,市场供应充足。产品中涉及部分高性能芯片由于国内起步较晚,同类国内产品在技术和性能上与国外产品均有一定差距,目前主要为进口。但是产品所使用的高性能芯片均在国内拥有代理商,供应稳定,且同类产品具有国际统一的标准和规格,选择面较广,可以互为替代。因此,轨道交通信号行业的发展受上游元器件供应的影响较小。

下游行业主要是轨道交通行业,主要包括普速铁路、高速铁路和城市轨道交通。下游行业对轨道交通信号行业的发展具有重大的牵引和驱动作用,其发展状况直接影响对本行业产品的需求。目前,国家轨道交通建设的发展及投资情况对本行业影响较大。

三、列控系统发展历程

1、铁路列控系统发展概况

基于历史和技术原因,中国早期铁路存在多种信号系统,严重影响运输效率,产生了建立统一技术标准的迫切需求。我国参考ETCS(欧洲列控系统)和国外高铁列控系统运用经验,结合自身铁路运输特点,确定了CTCS的总体技术框架,为我国列车运行控制技术的自主发展建立了一套基于我国国情的标准。

高铁列控技术早期主要被德国西门子、法国阿尔斯通、加拿大庞巴迪、日本川崎重工等少数外国企业掌握。通过对国外技术的引进、消化、吸收,我国构建了具有自主知识产权的列控系统。

随着铁路列控系统行业的不断发展,涌现出以中国通号、和利时、华铁信息等为代表的国内列控系统集成商,其中中国通号连续多年在全球轨道交通控制系统领域排名第一。

2、城市轨道交通列控系统概况

城市轨道交通列控系统经历了从单纯使用轨道电路的固定闭塞模式、综合使用轨道电路加应答器的准移动闭塞模式到基于通信的移动闭塞模式的发展阶段。

向列控中心汇报自己的位置和速度等运行参数,列控中心必须实时的为列车计算运行参数并发送给列车,此种机制的实现,需要连续式双向车-地通信系统支持,一般将这种列车控制方式,称为基于通信的列车控制系统,即CBTC系统。

早期,国内的城轨列控系统的技术水平与国外有着显著差距,CBTC的核心技术主要由西门子、阿尔斯通、泰雷兹等国外厂商所垄断。随着国内企业加大自主研发力度,交控科技、中国通号、华铁信息、众合科技、南京恩瑞特、中车时代电气等列控系统集成商均实现了CBTC国产化,成为我国城市轨道交通列控系统领域的重要参与者。

四、列控系统的主要特征分析

1、周期性

轨道交通行业属于国家基础设施建设行业,其周期性与国民经济发展的周期性基本一致。近年来我国轨道交通行业一直处于快速发展期,没有明显的周期性。

2、区域性

轨道交通列控系统产品应用于铁路和城市轨道交通。随着铁路“十三五”发展规划和中长期铁路网规划的实施,我国铁路网覆盖全国范围,不存在显著的地域性。我国城市轨道交通建设受各地经济发展水平影响较大,城轨线路主要分布在经济较为发达的一、二线城市,规划增量较高的省份主要集中在东部沿海地区,因此城轨列控系统产品的应用呈现出一定的地域性。

3、季节性

一般来说,第一季度受春节假期等因素影响,批复、招标和开工建设的轨道交通项目数量相对较少。除第一季度外,轨道交通行业不存在明显的季节性,导致公司所处行业不存在明显的季节性。

五、进入列控系统行业的主要壁垒

1、市场准入壁垒

轨道交通列控系统行业与轨道运输安全密切相关,行业主管部门对进入国家铁路市场的企业、产品采取了严格的行政许可和认证制度。根据《铁路运输基础设备生产企业审批办法》(中华人民共和国交通运输部令2013年第21号)、《铁路通信信号设备生产企业审批实施细则》(国铁设备监[2014]15号)的相关规定,在中国境内生产包括应答器系统、机车信号在内的轨道交通列控设备的企业,应当向国家铁路局提出申请,经审查合格取得“铁路运输基础设备生产企业许可证”后方可生产。同时,对未设定行政许可但列入《采信目录》的铁路产品实行认证管理。因此,重要轨道交通信号安全设备需取得行政许可和产品认证后,方能实现市场推广和上道使用,具有较高的市场准入壁垒。

2、技术壁垒

轨道交通列控系统行业立足于行车安全,追求产品的安全性、可靠性和稳定性,融合了现代通信技术、计算机技术、安全性与可靠性技术、信息接收与检测技术等多学科、多领域的专业技术,属于技术密集型行业。行业内企业需要结合长期实践所积累的丰富经验,完善产品安全性设计,才能最终形成基于产品整体的体系化核心技术。由于该技术体系的内含广泛、多样和对行业认知及经验积累的高要求,行业外企业掌握全部核心技术体系的难度很大,具有较高的技术壁垒。

3、行业经验壁垒

轨道交通列控产品需要经过多年的研发积累以及现场应用验证,并进行反复的交叉论证,才能保证安全性、可靠性和可用性,同时需要持续的研发创新才能满足轨道交通发展对列控产品新的要求。新进入该市场的企业很难在短时间内积累丰富的行业经验以充分保障产品的安全性、可靠性,也很难持续满足客户不断更新的要求。因此,轨道交通信号行业存在较高的行业经验壁垒。

4、客户粘性壁垒

轨道交通用户在升级或新采购列控产品时,需要考虑新老系统衔接和产品安全性问题;同时,轨道交通用户对产品的需求复杂多样,行业内现有企业在长期业务开展过程中,积累了大量现场资料和较成熟的项目实施经验,在产品开发周期和产品、服务的适用性方面与行业新进者相比具有明显优势。因此,用户通常更倾向选择原供应商或其他行业内现有企业,使得轨道交通列控系统行业具有一定的客户粘性壁垒。

5、人才壁垒

轨道交通列控技术不是以单一的技术形态呈现,而是与其他系统组成有机整体,以确保铁路运行的安全与效率。因此,企业需要拥有大量跨专业、复合型人才。此外,相关人员不仅须具备相应的专业技能,更重要的是需要对中国铁路发展、铁路运输组织模式、列车运行安全需求有深入的理解。因此,人才在本行业需要有一个沉淀、磨合的过程,行业外企业难以在短期内培养出一批拥有足够的开发、应用经验并深刻理解行业管理组织模式和需求的专业技术队伍和管理团队。因此,进入本行业具有较高的人才壁垒。

六、列控系统行业发展趋势

1、国产化和自主化。

轨道交通运输不仅与人民的生命财产安全密切相关,更是关乎国家安全战略,因此提高铁路和城市轨道交通装备的国产化水平是我国轨道交通的重要发展趋势。随着中国标准动车组的投入运行,轨道交通设备及技术的国产化及自主化水平将会得到进一步提升,这也给国内列控系统相关厂商提供了广阔的发展空间。

2、互联互通。

互联互通对保障轨道交通运营的安全和效率至关重要,主要表现在同一线路或不同线路所使用的控制系统制式应相互兼容。随着中国轨道交通装备的国产化程度逐步提高,轨道交通信号装备将逐步实现国产替代进口,实现新老设备、国内国外设备的互联互通。

3、面向世界。

按照“一带一路”政策,中国政府计划未来十年对外投资1.2万亿美元。中国已与包括美国、巴西、泰国在内的多个国家洽谈合作开发铁路及其他基础设施项目。资金方面,近年来中国积极推动成立丝路基金、金砖国家开发银行、亚洲基础设施投资银行等,为亚太及全球发展中国家基础设施建设提供资金支持,轨道交通行业面临广阔的市场空间。而轨道交通列控系统行业作为上游产业也将因此获益。

本文采编:CY306
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