为轨道交通打造“中国大脑”——访交控科技股份有限公司董事长郜春海
为轨道交通打造“中国大脑”
——专访交控科技股份有限公司
董事长
郜春海
城市轨道交通是集多专业、多工种于一身的复杂系统，由轨道路线、车站、车辆、维护检修基地、供变电、通信信号、指挥控制中心等组成。其中信号系统尤为关键，它被称为轨道交通的“大脑”，控制着轨道线路上所有车辆的运行情况，保障列车以最小安全间隔距离运行，从而达到最大的运输能力。我国城市轨道交通信号系统采用当时世界广泛应用的CBTC系统（即基于通信的列车运行控制系统），但是CBTC系统关键技术却只掌握在少数发达国家手中。随着我国城市轨道交通建设规模扩大，对信号系统的需求也越来越大，为了满足市场需求，打破国外技术垄断，我国1998年开始推行城市轨道交通设备国产化政策。
“核心技术是买不来的，只有自主创新才能让中国轨道交通信号系统不再受制于人。”上世纪九十年代还在北京交通大学当教师的郜春海决定组建信号系统研发团队，开启了自主探索之路。经过多年艰苦努力，郜春海与团队完成了自主化CBTC系统的研制工作，填补了我国在该领域的空白，并成立了自主化信号系统科研成果转化公司——交控科技股份有限公司（以下简称“交控科技”）。在他的带领下，公司先后获得了授权专利500多项，其中多项技术上已基本达到世界领先水平，如形成了CBTC互联互通产业链；攻克了GoA4级全自动运行系统：研制了互联互通的全自动运行系统等。一系列的创新研发成果在为我国轨道交通提供安全、可靠、智能的信号系统同时，也进一步带动了自主化信号技术和产业的发展。郜春海满怀信心地告诉记者：“目前我们自主研发的信号系统已成功应用于全国30多个城市，相信在不久的将来，还会有更多的城市加入其中。”
CBTC系统是如何实现国产自主化的？交控科技拥有哪些技术创新优势和安全管理体系？未来轨道交通信号系统该如何发展？带着这些问题，近日《世界轨道交通》记者对交控科技董事长郜春海进行了一次专访。
打破垄断，从“跟跑”到逐步“领跑”
记者采访郜春海是在一个清晨，当郜春海得知记者是乘坐北京地铁亦庄线来到交控科技办公大楼时，他笑着告诉记者，亦庄线所采用的正是交控科技自主研发的CBTC信号系统，并且他还热情地表示，希望记者有机会去体验由交控科技提供全自动运行系统（FAO）的线路——北京地铁燕房线。健谈，思路清晰、敏捷，目光坚定是记者对郜春海的第一印象。关于自主化CBTC信号系统的研发、创新FAO系统的应用现状等，郜春海向记者娓娓道来。
他介绍，在很长的时间里，轨道交通信号系统核心技术大都被外国公司所垄断。2010年前，北京乃至全国98%以上的新建或改造轨道交通线路所采用的CBTC系统与核心设备全部依赖进口。郜春海向记者回忆起国外技术垄断的情形,上世纪90年代末，他经常以专家身份参与核心设备的招标和采购谈判，目睹跨国公司一次次将国内地铁信号控制系统大单收入囊中，我国根本没有讨价还价的余地。“即便我们通过艰苦谈判拿到稍微优惠的价格，信号系统日常的设备维护也令人十分头疼，一个零件出现问题甚至要返回国外工厂，维修时间长达一年半载也是常事，并且价格是原来采购价的十几倍。那时候真的是‘花大价钱受洋罪’，苦不堪言。”郜春海感叹道。从那以后，研发中国自己的轨道交通信号系统就成为了郜春海的“执念”。
2000年，郜春海率领团队承担了重大科研项目“城市轨道交通列车运行自动控制系统研究与开发”，这也是国内首次在广泛搜集资料、实地考察的基础上，对轨道交通信号系统进行研发。2002年，在北京市连续四期的科技项目支持下，郜春海和团队开始进行CBTC核心技术的研究。2008年，北京奥运会为自主化CBTC系统的发展应用提供了前所未有的契机。为举办一届有特色、高水平的奥运会，当时的北京大力建设地铁、轻轨等城市轨道交通。由于国外的CBTC系统价格高、定制周期长、维护困难，极大的影响了轨道交通工程进度，研发中国自主的CBTC信号技术开始得到北京市政府的重点关注和支持。2008年底，郜春海团队终于完成了自主化CBTC工程样机的研制工作，并在2009年底成立了交控科技，致力于自主创新的CBTC系统工程化应用。2010年12月30日，采用自主创新CBTC系统的北京地铁亦庄线正式开通，标志着我国成为亚洲第一个、世界第四个掌握该项核心技术并实际运用的国家。
谈到自主化CBTC系统的研发历程时，郜春海十分自豪地告诉记者：“自主化CBTC系统的成功研发及工程化应用的实现，不仅打破了外国企业在轨道交通信号系统领域的垄断地位，填补了国内在该领域的空白。还让中国轨道交通成功走上了一条赶超世界先进水平的信号系统自主化发展道路。”
自主化CBTC系统技术取得突破后，郜春海并没有停下脚步，他率领团队继续攻关。2015年，交控科技作为技术牵头方承担重庆环线互联互通国家示范工程，攻克了互联互通的世界性难题，从技术上完全摆脱了国外的技术封锁，形成了中国标准的CBTC互联互通产业链，为中国城市轨道交通网络化运营和资源共享奠定基础。
2017年底，郜春海带领交控科技技术团队攻克了GoA4级全自动运行系统即FAO系统，俗称“无人驾驶”，并在国家示范工程——北京地铁燕房线中得以应用。燕房线成为了我国首条具有自主知识产权的全自动运行线路，其全自动系统达到轨道交通领域最高自动化等级，代表了当时世界领先水平，填补了国内FAO自主技术的空白，被列为“国家发改委增强制造业三年行动计划（2015-2017）”的重大成果。
2019年9月，郜春海团队在北京地铁燕房线运营之后，又将FAO系统进一步升级,研发出具有互联互通功能的FAO系统，并首次应用在北京大兴国际机场线上。该条线路列车设计速度达到160公里/小时，是目前全球最快的城市轨道交通全自动运行线路，并为互联互通FAO系统的推广应用做出了重要示范。
从CBTC系统的自主化到互联互通FAO系统的成功应用，交控科技在城市轨道交通信号系统领域走出了一条从最初“跟跑”、“并跑”到现在逐步“领跑”的发展道路。在推动轨道交通信号系统自主化、产业化发展同时，也进一步提升了我国轨道交通装备技术在国际上的影响力。
构建体系，使技术创新可持续
创新并不是最难的，难的是能够持续保持创新活力，使创新满足实际需求，并能实现落地应用。十余年的技术研发及产业化发展，交控科技不仅推出了众多的创新技术，更重要的是构建了一整套可提供持续创新的自主研发创新体系，为公司及轨道交通行业提供源源不断的创新活力。
郜春海介绍，交控科技在技术创新上一直保持着“应用一代、开发一代、研究一代”的节奏，使创新可以有效解决行业痛点、满足实际应用和未来需求，甚至颠覆性变革等不同维度的需求，从而确保创新的持续性及领先性。
同时，秉持“政产学研用”相结合的协同创新模式，以科技平台和产业平台为支撑，从基础研究、核心技术、中试、示范工程、产业化等阶段形成全生命周期创新，不同阶段采用不同的牵头主体，从而实现了科技创新和成果转化。依托资源整合和组织机制创新，公司实现了创新链和产品链的融合，引领行业实现持续创新。
郜春海还提到，在基础理论研究方面，交控科技联合北京市自然基金委、丰台区设立“轨道交通联合基金”，广泛支持高校、研究院所开展基础理论与核心技术的研究和行业应用可行性验证工作，不仅取得了一批具有转化前景的重要基础研究成果，同时培养了大量原始创新型人才。在成果转化方面，交控科技与地方合资成立运营维保公司，完成从“供应商”到“用户”的角色转变，构建以用户为中心的创新服务网络，进一步加快从行业痛点发掘到创新成果产业化这一全链条的“政产学研用”协同创新节奏。
在完善的创新体系支撑下，交控科技还积极引入5G、人工智能、云计算、大数据、物联网等新兴技术进一步赋能轨道交通，使创新更具灵活性与前瞻性。例如，基于自主感知、安全计算、可靠通信等技术，交控科技研发出的TIDS自主感知技术实现轨道交通运行环境的数字化，可应用于障碍物智能检测、机房无人巡检等场景；打造“天枢”城轨云与大数据平台，使城轨上云成为了可能。
安全管理，使创新落地更放心
目前，交控科技自主研发的信号系统已在全国广泛应用，系统稳定可靠。郜春海告诉记者：“从2010年，首条自主化线路——北京地铁亦庄线开通，到如今自主研发信号系统遍地开花，交控科技在技术创新的同时，更是使自主创新技术不仅快速获得了国内众多城市的青睐，还首次走出国门在越南河内的吉灵-河东线路等国际线路实现了工程应用落地，用中国自主创新技术真正解决了乘客出行难题。”
创新快速、顺利的落地，得益于交控科技基于风险管控的全生命周期安全管理体系。在郜春海看来，安全可靠永远是摆在轨道交通创新第一位的，在没有安全的前提下，任何创新只能是零。为此，交控科技在最初CBTC系统自主创新时就使创新可管理，并将整个管理体系贯穿于产品研发、生产、工程应用等各个环节的全生命周期过程。
谈起这套体系的形成，郜春海回忆，在自己还当老师时，一次在一家国外公司学习交流，他发现了一个奇怪的现象，“为什么他们的员工该休假时就休假，其他工作人员只需要翻翻工作流程表，立刻就能无缝接手？”
三个月时间里，他找到了答案。原来，这家公司，从设计研发到生产管理，都有科学的专业分工，每个岗位上的工作都按照严格的流程进行。“我那时真正理解了什么叫工业化，还有如何做工业化。”郜春海顿悟，原来，工业化的精髓其实就是一套管理流程，一套制度。
回国后，郜春海开展了基于风险管控的全生命周期安全管理体系的研究，并将这套管理方法用于CBTC系统的研制，除了推行流程化管理，利用“分解法”拆分任务，他还坚持引入风险性设计。
在CBTC的核心技术攻克之后，研发人员又花了近10个月的时间进行系统的风险性设计，共整理了250个大风险，并逐一研究解决之道。郜春海还引入英国劳氏铁路公司对CBTC信号产品进行安全认证，在他看来，这是推广和应用产品的“护身符”，劳氏公司对CBTC信号产品的全过程进行了3年的安全审核后，颁发了安全证书，这也是国内第一个获得的“自主CBTC系统产品SIL4级的独立第三方安全认证”。
“流程化管理、风险性设计和国际化认证，这三大要素形成一套系统方法论，我们形象的简称为‘现代透明厨房理论’”郜春海介绍到。交控科技首创了这样一套独特的风险控制管理理论——现代透明厨房理论，并在人民日报中报道。
在之后的发展过程中，交控科技根据自身和市场的变化，不断优化该体系，在保持公司创新活力的同时，确保产品安全可靠。受益于该体系，截至2020年，公司研发的CBTC、互联互通、FAO、全电子联锁、车车通信、TIDS等多个技术和产品通过国际独立第三方安全认证。同时，公司的互联互通系统获得行业首张同时满足厂家型号及互联互通型号要求的CURC认证证书，这是城轨装备产品国推自愿性认证与城轨互联互通CBTC示范工程成功结合的范例，标志着以示范工程带动产业发展的自主创新路径迈入新节点，产品质量与安全性再次得到业界权威认可。
郜春海进一步强调：“轨道交通是国家重点支持的基础设施建设领域，交控科技通过多年的实践，走出了一条符合国家发展战略的自主创新道路。接下来我们将继续发挥自身优势，与轨道交通行业携手并进，持续加大科技创新力度，通过全生命周期的管理体系，打造安全可靠的创新产品，为我国轨道交通建设事业提供坚实助力。”
加快技术迭代，把握未来黄金期
2020年，十九届五中全会提出，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。
中国城市轨道交通协会发布的《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》也明确提出，自主化与智能化是城市轨道交通未来发展的两大趋势。
作为轨道交通领域的一员，交控科技一直跟随着中国轨道交通飞速发展的步伐，朝着自主化与智能化的道路迈进。谈到交控科技创新技术未来发展时，郜春海向记者透露，他将与技术团队继续秉承“应用一代、开发一代、研究一代”的理念，加快新技术、新产品迭代开发速度和应用推广速度，进一步助推轨道交通装备产业的创新升级。
在城市轨道交通方面，面向高质量发展新时期对网络化运营、无感改造、自主运行的需求，交控科技正加速研发以网络化调度指挥、自主感知运行、虚拟灵活编组、车辆信号一体化平台及轨旁新型基础设施等为代表的第六代列车运行控制系统；攻克“四网融合”相关核心技术；开展智能运维系统及相关智能设备、智能化乘客出行服务系统及相关智能设备的研究及应用。此外，既有线路改造上，公司将进一步优化无感改造技术，并根据各线路定制化需求，实现“改完一列车，上线运营一列车”的脉动式改造。
重载（货运）铁路方面，面向重载铁路智能化升级改造的未来发展趋势，交控科技将继续研究CBTC、FAO等技术在重载铁路方面的应用，为重载铁路提供智能化、智慧化的调车、维保、列控系统。
此外，交控科技还将依托国家工程实验室、国家工程技术研究中心，不断进行新技术、新理念、新方法、新系统的研发与示范应用。例如，交控科技正在构建智慧城轨关键技术和系统设计、验证和示范半实物的数字平台。该平台将应用数字化设计技术定义智慧城轨应用场景和技术指标，应用平行推演技术支撑智慧城轨关键技术的系统理论仿真及半实物场景验证。
在郜春海看来，接下来的10-15年是我国轨道交通发展的黄金期，如何在这段时期，将数字化、智能化的新兴科技与轨道交通各个环节相融合，是未来轨道交通技术创新的方向。“如今，世界轨道交通90%的市场都在中国，我们一定要抓住今后10-15年轨道交通建设的大机遇，不断研发、迭代自主技术，力争在超过世界技术二至三代后，让中国实现技术创新强国之梦。”对于中国轨道交通科技发展的明天，郜春海充满了期待。
从大学时期学习铁路信号专业，到毕业后留校教授信号专业知识，再到走出校门创立信号技术企业，郜春海在轨道交通信号领域已经奔跑了三十年。在他的带领下，交控科技逐渐从跟着国外技术路线创新，走向了原创性创新的无人区。“跟着国外技术研发路线走，永远也走不出自己的道路，实现不了超越，只有走出自己的道路，才能让我国的技术创新走到世界的前列。”郜春海向记者感慨道。
中国轨道交通用30年时间追上了发达国家60年的发展水平，接下来，他的团队也将用满腔热情为轨道交通科技发展及国家交通强国战略的实施，继续聚焦行业痛点，面向“安全更高、效率更快、成本更低“这一轨道交通发展方向奋力拼搏，勇往向前。
人物简介
郜春海，中共党员，硕士研究生，研究员，交控科技股份有限公司（股票代码:688015）董事长、城市轨道交通列车通信与运行控制国家工程实验室主任；北京市第十五届人大代表、北京交通大学兼职教授、铁路信号工程师学会（IRSE）荣誉会员、重庆单轨协会副会长。我国全自动无人驾驶技术的提出者和践行者，我国互联互通研究和示范的技术总牵头人，我国智慧轨道交通核心技术研发推广的先行者。
1993年至今，一直从事轨道交通列车运行控制系统的科学研究与产业化工作，带领团队解决制约我国该领域几十年“卡脖子”问题，实现了中国轨道交通自主化信号系统从“无”到“有”，再到逐步实现世界技术领先。荣获国家科技进步二等奖、北京市科学技术一等奖，被评选为全国劳动模范、国家"万人计划"科技领军人才、国家百千万人才等殊荣，荣膺“中国地铁50年致敬人物”，享受国务院政府特殊津贴。
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图文来源：《世界轨道交通》杂志
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