轨道交通信息化产业链分析

刘紫玉，陈军霞，付宏燕

（1.河北科技大学经济管理学院，河北石家庄 050018；2.国家信息中心，北京 100045）

当今轨道交通的发展离不开信息化手段。信息化可以保障轨道交通建设、管理、运营能够高效、有序的运转，因此可以说信息化始终贯穿于轨道交通建设之中。

轨道交通的主要信息按管理层级来看，包括作业层（如自动售检票（AFC）、列车自动控制系统（ATC）等）的基础信息以及管理信息（建设管理、运营管理和资源管理三大主业的管理）、决策层信息等。轨道交通行业的发展涉及到很多相关产业的发展［1－4］，而围绕轨道交通信息化，也可以形成轨道交通信息化产业链，带动相关企业（设计单位、建设单位）的发展［5－7］。归结起来，轨道交通信息化可以分为通信系统产业链、信号产业链、运营管理系统产业链、电力监控产业链、自动售检票产业链、环控与防灾报警产业链、车辆信息化产业链、轨道交通信息化新兴产业等八大产业链。

1 轨道交通通信系统产业链分析

1.1 轨道交通通信系统主要构成

轨道交通通信系统是轨道交通运营指挥、企业管理、公共安全治理、服务乘客等信息系统的基础网络平台，为列车运行的快捷、安全、准时提供了基本保障。通信系统在正常情况下应保证列车安全高效运营、为乘客出行提供高质量的网络通信服务保证，在异常情况下能迅速转变为供防灾救援和事故处理的指挥通信系统。

通信系统的发展具有较强的行业标准指导作用，总体而言符合ISO／OSI的七层标准框架体系结构。轨道交通通信系统主要由通信网络及设备、通信网络用户系统、调度电话系统、公务电话系统、车站视频监控系统、广播控制系统等组成。

1.2 轨道交通通信产业链分析

通信行业产业链主要由运营商、设备制造商、电信技术提供商、终端制造商、芯片制造商、通信测试商、设备代理商等构成，如图1所示。

图1 通信产业链示意图Fig.1 Industry chain of communication

其中运营商包括基础网络运营商和增值业务运营商，前者负责网络管道的建设管理维护，后者经营语音、数据、多媒体等网络通信业务；设备制造商主要为运营商提供网络与电信设备；电信技术提供商主要为运营商提供内容、消费、移动商务等方面的软件产品与商业模式；终端制造商则提供移动手持终端设备、通信卡等产品；芯片制造商为设备制造商、终端制造商提供核心芯片；通信测试商提供通信设备测试仪器。

由于轨道交通通信必须具备专用的通信信道以及高可靠性，因此轨道交通通信在具备一般通信行业的特点外，又具备高可靠性、高安全性、高覆盖面等特点，具有较高的行业进入门槛，主要体现在提供轨道交通专用的解决方案、通信设备、集成等资质、能力等方面。铁通公司在与中国移动合并后又将铁路通信业务划转回到铁道部，充分说明了铁路通信行业的专用性。

目前轨道交通通信一般由轨道交通运营部门直接管理和运营，如铁路通信由铁道部运输局负责规划建设、铁路局下属通信段等负责运营维护，而城市轨道交通通信一般由地铁运营公司下属的通号公司等负责运营维护。

2 轨道交通信号产业链分析

2.1 轨道交通信号系统主要构成

1）铁道信号系统 其作用是通过收集、分析处理铁路运输信息以保证行车安全，提高区间和车站通过能力以及编组站编解能力的自动控制及远程控制技术的总称。铁道信号系统是铁路现代化必备设施，大规模的铁路基本建设必然推动铁路信号产品市场的发展。同时，目前（第6次大提速后）开行的200km／h 及以上动车组使用的中国列车运行控制系 统CTCS 为 第2 级，CTCS－3 级 列 控 系 统 技 术 标准体系和技术平台也才刚刚初步建成，运用于武广高速铁路。而CTCS共分为5级，到2020年实现全里程GSM－R 覆盖的情况下，CTCS 也需要相应转变为完全基于GSM－R 的自动列车防护系统，即升级为最高级别CTCS－4。

2）城市轨道交通信号系统 其随着微电子技术、计算机技术、通信技术的发展而不断发展。在信号系统中，地面与车载设备的安全信息传输方式大致经历了模拟轨道电路、数字轨道电路和无线通信3个阶段。地铁信号系统正在从20世纪90年代的基于数字轨道电路的ATC 系统向基于无线通信的ATC系统过渡，即CBTC，逻辑上由联锁系统、列车自动防护系统ATP、列车自动运行系统ATO 和列车自动监督系统ATS共4部分组成。

综合铁路信号系统和城市轨道交通信号系统的特点，可将轨道交通信号系统总结为行车指挥系统、列控系统、连锁系统和信号集中检测系统4大部分。

2.2 轨道交通信号产业链分析

信号系统产品种类既多且杂，但由于技术和准入门槛的限制，单一产品的竞争公司较少，整个行业内有实力的竞争公司也仅十几家，且铁路客户对于产品质量和服务的重视程度也在不断提高，这就要求公司不仅能够提供设备产品，更要提供完整的行业解决方案。同时面对铁路跨越式发展，持续的技术开发实力尤为重要。因此行业内的竞争表现为技术标准的竞争、产品线的竞争、系统整合能力的竞争以及服务的竞争。

铁路信号系统的产业链底层，分别是PLC、工控计算机、应答器等，提供这类底层产品的企业众多。如PLC目前以西门子、欧姆龙、施奈德等国际品牌产品为主，工控计算机则以华北工控、研祥工控等为主，应答器则以铁科院通号所、北京交大思诺科技等为主。

在铁路信号系统方面，按照细分的信号系统产品市场，全国约有10家公司提供各类产品。如河南辉煌科技股份有限公司、北京全路通信信号研究设计院、郑州市恒丰电子技术有限公司、上海铁大电信设备有限公司、卡斯柯信号有限公司、铁道科学研究院通信信号研究所、北京交大微联科技有限公司等。

3 轨道交通运营管理系统产业链分析

3.1 轨道交通运营管理系统主要构成

1）铁路交通运营管理系统 其包括运输调度指挥、运输生产组织和行车安全监控［8］。运输调度指挥包括列车调度指挥系统、计划调度管理系统、调度集中系统和车流推算与调整系统；运输生产组织包括行车组织策划系统、货物运输管理系统、旅客运输管理系统、专业运输管理系统和车号自动识别系统；行车安全监控包括行车安全监控系统、救援指挥系统和安全管理信息系统。

2）城市轨道交通运营管理系统 其比铁路交通运营管理系统略微少一些系统项目，如“城轨交通养护维修系统”将“工务管理系统”、“电务管理系统”包含在一起，没有“保价运输管理系统”、“电子政务管理系统”、“铁路公安管理系统”等，其他基本相同。

3.2 轨道交通运营管理系统市场情况分析

铁路交通运营管理系统一般都是专用系统［9］，即使对于商业化程度较高的“全面预算管理系统”、“财务会计管理系统”、“人力资源管理系统”等，铁路部门也是自主研发专用系统。

铁路交通运营管理系统的各组成系统，由铁道部出资，相关司局、中心，或铁道部直属的铁科院等负责建设和运营，市场化程度较低。目前市场化程度较高的系统是车号动识别系统，由深圳远望谷公司、哈尔滨铁路局科研所负责车号的RFID识别芯片、传输系统等的设计与实施。此外各条客运专线的旅客服务系统的设计也主要由清华易程公司承担。

近年来，由于铁路各信息系统的运营维护工作量较大，而且依托铁道部信息中心成立了中铁信息集团公司，相关系统的运营维护正在逐步市场化，由此正在逐渐催生铁路信息外包服务市场。

城市轨道交通相关运营维护管理系统缺乏垄断性较强的软件供应商，一般城市本地的软件商能够占得先机。北京易程、紫光捷通、同方数字城市工程等公司较具规模优势，取得了不错的业绩。

4 轨道交通电力监控产业链分析

4.1 轨道交通电力监控主要构成

城市轨道交通供电系统担负着轨道交通运行所需的一切电能供应与传输，电力监控系统（SCADA）是轨道交通供电系统的组成部分，是城市轨道交通安全可靠运行的保证。从系统体系结构角度看，SCADA 主要由2 部分构成：一是分布式的数据采集系统，即智能数据采集系统，也就是通常所说的下位机；另一个是数据处理和显示系统，即上位机HMI（human machine interface）系统。

4.2 轨道交通电力监控产业链分析

从SCADA 系统的体系结构可以看出，轨道交通电力监控产业主要由硬件制造、软件开发和系统集成等3方面构成，如图2所示。其中底层产业链包括电力监控核心芯片、PLC等。

在电力系统中，SCADA 系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟，厂商众多。但由于电气化铁道与电力系统有着不同的特点，在SCADA 系统的发展上与电力系统的道路并不完全一样。另外，由于轨道交通电力监控企业往往具有投资规模大、集成和互联的专业子系统数量多、现场设备复杂、技术发展快、自动化程度要求高，系统安全、稳定与可靠要求高等特点，因此市场准入门槛较高，专门从事轨道交通领域电力监控的企业和产品并不多见。

图2 轨道交通电力监控产业链示意图Fig.2 Power monitoring industry chain of rail transportation

该领域国外的西门子公司具有雄厚的实力，北京地区主要是北京和利时系统工程有限公司和中铁电气化局集团。北京企业最大的竞争对手是国电南瑞科技股份有限公司，主要从事电网调度、变电站综合自动化、城市轨道交通自动化等领域的产品研发、系统工程服务等业务。在城市轨道交通领域，该公司依靠自主产品和服务力量，承接了多个地铁项目的电力监控系统工程，在综合监控系统方面，该公司和澳洲INVENSYS FOXBORO 公司结成唯一战略联盟，已承建多项地铁综合监控系统工程，进而成为业内富有技术竞争力的主要系统集成商之一。

5 轨道交通自动售检票产业链分析

5.1 轨道交通自动售检票系统主要构成

轨道交通自动售检票系统（简称AFC 系统）由中央计算机系统、车站计算机系统、票卡发行系统、自动售票系统、票房售票系统、验票和补票系统、自动检票系统等部分组成，是基于计算机、数据库、系统集成、通信、网络、自动控制等技术，实现轨道交通票卡发行和制作、售票、检票、收益、统计和分析、清分、管理等全过程的复杂自动化系统。整个系统直接为乘客提供服务，与服务、客流、收益等密切相关。AFC系统在国外城市轨道交通中使用非常普遍，无论是在欧美发达国家，还是亚洲的日本、韩国以及东南亚国家，几乎都使用AFC系统。中国地铁新建线路一般都同时上线AFC 系统，老线如北京地铁1，2，13号线等，也都通过技术改造同步与全市各条线路使用了AFC系统。

5.2 AFC系统产业链分析

目前，中国城轨AFC系统提供厂家众多，市场竞争激烈。一般而言，各地都有扶植本地AFC系统厂商的欲望，从沈阳地铁、深圳地铁等的AFC系统中标方可看出这一倾向。总体而言，有较强竞争力的厂商基本集中在北京、上海和珠三角地区，其中广电运通、上海华腾等实力较强，从广电运通获得北京2号线及八通线的AFC 系统项目便可知其实力。北京AFC系统厂商以紫光捷通、中软、方正为代表，具有一定的实力，但是在全国并不占技术和市场优势。

6 轨道交通环控与防灾报警产业链分析

6.1 轨道交通环控与防灾报警系统主要构成

城市轨道交通环控系统和防灾报警系统属于城市轨道交通业务系统的构成部分，从应用范围上看，该类系统通常采用三级控制方式，即路线中心控制、车站控制和现场设备控制，各级控制系统之间通过高速以太网，采用TCP／IP 网络协议或标准的RS232／RS485串行数据接口，实现现场设备与车站控制系统、路线中心控制系统进行通讯连接。使用PLC控制器采集现场各种设备的状态数据和数值数据。从监控的对象角度看，该系统可进一步划分为地震监测报警系统、隧道水位监测系统、通风与气体监测系统、火灾报警系统FAS，以及环境与设备监控系统BAS等组成。

6.2 轨道交通环控与防灾报警产业链分析

轨道交通环控与防灾报警系统产业大致包括火灾报警系统FAS、环境与设备监控系统BAS 等子系统开发商，以及综合监控系统开发商2大类。其中，综合监控系统主要是通过深度集成技术，将电力监控系统（SCADA）、环境与设备监控系统（BAS）和火灾自动报警系统（FAS）集成为一体，不仅可以监视各种对象，而且具备模式控制、群组控制以及点控等功能［10］。

随着中国轨道交通业的迅速发展，轨道交通业呈现出了运输向高效快速发展、车辆制式向多元化发展、不同类型的轨道交通并行发展、多线和多站的资源共享需求强烈等特点［11］。人们对轨道交通的环境和灾害防范问题越来越关注。在这种需求的拉动下，中国近年来，轨道交通环控与防灾报警产业得到了较大的发展。

该领域的国外公司主要是新加坡新科电子集团，该公司在广州占有不小的市场，中国的国电南瑞在南方占有市场份额大，北京的公司如北京和利时公司、同方股份有限公司等在中国北方市场占有较大的份额。北京紫光捷通公司拥有较强的二次开发能力和自主研发的软件系统，可以实现被集成子系统的全部功能。而北京和利时公司则依托自身的技术优势开发了城市轨道交通专用的前端数据采集及处理器MACS－FEP，采用机架安装和坚固的结构设计、无风扇设计，所有串口具备光电隔离保护，可保证在地铁苛刻的现场环境中实现稳定可靠的通信。

7 轨道交通车辆信息化产业链分析

7.1 轨道交通车辆信息化系统主要构成

轨道交通车辆信息化系统本质上是一种乘客信息系统（PIS），它运用网络和多媒体技术进行信息多样化显示，通过控制中心、广告编辑中心、车站控制等系统，对所需信息实时编辑、制作、传递，并通过车站或车上的显示设备，为乘客及员工提供以运营信息为主，商业广告为辅的多媒体综合信息显示。在正常情况下，播放实时列车运营信息、出行信息、政府公告、公益广告等多媒体资讯。在火灾等紧急情况下，可迅速、直观、优化播放紧急疏散和防灾等文件或图像信息，以便告知和引导乘客，起到辅助防灾、救灾作用。

因此，轨道交通车辆信息化系统不仅仅包括车载部分，而是由中心控制系统、车站系统、车载系统和网络系统等4大系统组成。

7.2 轨道交通车辆信息化系统产业链分析

该产业大致包括3类主体，即视频监控与显示、播报、网络等通用硬件设备制造商；以PIS为主的车辆信息化系统开发商、车辆制造商。通常情况下，某车辆信息化系统开发商即是硬件制造商，同时也是软件开发商，但它往往需要与某车辆制造商合作，使PIS系统与车辆融为一体。

中国车辆信息化系统的市场竞争比较激烈，各公司的产品均可以采用全数字多媒体技术，实现乘客与地铁多媒体信息化的沟通：分布式信息控制，实现点对点或点对面的控制；自动状态监控，实现所有设备集中控制和自动监控；自动信息更新，实现与地铁其他专业和系统的多个接口实时更新数据信息和应急联动。

8 轨道交通信息化新兴产业

轨道交通物联网将是轨道交通信息化发展的新的方向，其全面实现将极大地促进轨道交通数字化、智能化等的发展。

国际的物联网企业主要有西门子公司，产品主要是RFID；国内企业主要有深圳市远望谷信息技术有限公司、哈尔滨威客公司、西安西谷微功率数据技术有限责任公司、同方股份有限公司和清华易程公司，其中哈尔滨威客公司的铁路市场占有率为第一，深圳市远望谷信息技术有限公司的铁路市场占有率为第二。无论是国际还是国内，轨道交通物联网目前还处于市场培育期。

在铁路物联网市场方面，其基础是基于RFID的识别系统，铁路市场已基本被深圳市远望谷信息技术有限公司、哈尔滨威克公司所瓜分。城市轨道交通物联网则基本处于研究阶段，目前思路主要是基于AFC系统方面的乘客身份识别及其延伸商务、安全应用。

9 结 语

轨道交通的发展离不开信息化手段。但是，中国学者对轨道交通产业研究较少、缺乏专门研究轨道交通产业、轨道交通产业链方面的文章，轨道交通信息化产业方面的研究更是少之又少。本文从轨道交通信息化产业链的角度对轨道交通信息化进行了分析，明晰了轨道交通息信化的发展对相关产业的作用，为轨道交通信息的系统研究提出了一种新思路。

／References：

［1］ COULOMB D.Refrigeration and cold chain serving the global food industry and creating a better future：Two key IIR challenges for improved health and environment［J］.Trends in Food Science and Technology，2008（19）：413－417.

［2］ 张铁男，罗晓梅.产业链分析及其战略环节的确定研究［J］.工业技术经济，2005（6）：77－78.ZHANG Tienan，LUO Xiaomei.Analysis of industry chain and its strategic link’s identifying research［J］.Industrial Technology ＆Economy，2005（6）：77－78.

［3］ 何 东.关于建立成都轨道交通产业联盟的构想［J］.决策咨询通讯，2009（6）：35－37.HE Dong.The conception about building the industry alliance for Chengdu railway transportation［J］.Decision－making ＆Consultancy Newsletter，2009（6）：35－37.

［4］ JAY D G，NEIL R.“Value”chains：Identity，tradition，and Ohio’s flori（culture）industry［J］.Applied Geography，2009（29）：346－357.

［5］ HIGGINS A，THORBURN P.Opportunities for value chain research in sugar industries［J］.Agricultural Systems，2007，94：611－621.

［6］ FRANCESCONI G N，HEERINK N，MARIJKE D H.Evolution and challenges of dairy supply chains：Evidence from supermarkets，industries and consumers in Ethiopia［J］.Food Policy，2010，35：60－68.

［7］ BOGANI P，MARIA M.Transgenes monitoring in an industrial soybean processing chain by DNA－based conventional approaches and biosensors［J］.Food Chemistry，2009，113：658－664.

［8］ 折志伟，贾辉然，姜文东，等.基于车辆通过频率的智能交通控制器研究［J］.河北工业科技，2010，27（3）：161－164.SHE Zhiwei，JIA Huiran，JIANG Wendong，et al.Study on intelligent traffic control system based on traffic frequency［J］.Hebei Journal of Industrial Science and Technology，2010，27（3）：161－164.

［9］ 邵玉华.轨道交通信号系统安全评估综述［J］.城市轨道交通研究，2012（1）：18－23.SHAO Yuhua.Safety assessment of urban rail transit signaling system［J］.Urban Mass Transit，2012（1）：18－23.

［10］ 高风彦，韩 玉.铁路交通灾害预警管理模式的探讨［J］.河北科技大学学报，2002，23（1）：89－92.GAO Fengyan，HAN Yu.The Discussion about the forewarning management patten of railway transportation disaste［J］.Journal of Hebei University of Science and Technology，2002，23（1）：89－92.

［11］ 陈艳华，邢红霞.郑州－西安客运专线无线闭塞中心系统分析［J］.河北工业科技，2010，27（2）：114－117.CHEN Yanhua，XING Hongxia.Analysis on radio block center in Zhengzhou－Xi’an PTSL［J］.Hebei Journal of Industrial Science and Technology，2010，27（2）：114－117.