轨交信号系统专题报告:交通强国轨交信号系统发展进入新阶段
党的二十大报告强调加快建设交通强国,以高铁为代表铁路系统和以地铁为代表的城轨 系统迈入发展新阶段。党的十八大以来,国务院发布《交通强国建设纲要》,明确提出“建 设城市群一体化交通网,推进干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路、城市轨道交通融合发 展”;2019-2021 年,中央、国务院先后印发加快建设交通强国的纲领性文件《交通强 国建设纲要》、《国家综合立体交通网规划纲要》和《“十四五”现代综合交通运输体系发展 规划》,进一步为加快建设交通强国第一个五年提供规划指引;2022 年,党的二十大再次明 确提出要加快建设交通强国,把加快建设交通强国纳入现代化产业体系;中央和地方层面纷 纷出台政策,从多方面支持加快建设交通强国,中国轨道交通建设将迈入发展新阶段。
信号系统是轨道交通列车运行的控制中枢,是保障行车安全、提高运输能力的关键技术 装备。通常来看,一车(车辆)、二路(轨道)、三系统(信号系统)是轨道交通的三大核心 技术;其中,信号系统是轨道交通的“大脑”和“神经中枢”,是一个高效综合自动化系统, 用于列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理等,从 而实现保障轨道交通列车行驶安全和安全高效运营的目标。 列控系统是信号系统的重要构成。轨道交通信号系统通常由列车运行自动控制系统和车 辆段信号控制系统两大部分组成,包括列控、联锁、调度集中、集中监测等系统设备;其中, 列控系统是轨道交通信号系统的重要组成部分,其发展水平直接影响轨道交通行业的发展。
从信号系统发展历程看,全球轨道交通信号的发展经历了站间闭塞、固定闭塞式、准移 动闭塞式、移动闭塞式四大阶段;列车行车间隔不断缩小,技术水平不断提高。 1) 站间闭塞:两个站间只能运行一辆车,其列车的空间间隔为一个站间,列车驶离或 抵达站点时通过电话信号等传输信息给终点站或始发站。 2) 基于模拟轨道电路的固定闭塞制式发展阶段:将轨道电路划分为若干固定的区段, 通过固定的轨道电路区段为单位为列车定位,每一闭塞分区的长度要满足速度和制 动距离的要求,从而对列车进行阶梯式速度控制。制动目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端,制动起点为后行列车开始减速的闭塞分区始端,起始点和空间间隔 长度固定。
3) 基于数字轨道电路的准移动闭塞制式发展阶段:采用目标距离控制模式,以前行列 车或限速点所占用闭塞分区的始端为目标点,依据目标距离、线路参数及列车本身 的性能采用一次制动方式确定列车制动曲线,使得现行列车可实现一次模式曲线式 安全防护,制动曲线的起点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的,终点固定, 列车间的空间间隔长度是不固定。
4) 基于无线通信的移动闭塞式发展阶段:采取目标距离控制模式,目标点是前行列车 的尾部(留有一定的安全距离),依据目标距离、线路参数、列车本身的性能及前列 列车的运行速度等采用一次制动方式确定列车制动曲线,制动曲线的起始点是随线 路参数和列车本身性能不同而变化的,列车间的空间间隔长度是不固定。CBTC 系 统实现了移动闭塞,两个相邻的移动闭塞分区能以很小的间隔同时前进,这使列车 可以以较高的速度和较小的间隔运行,从而提高运行效率。
铁路列控系统是指用于防止铁路列车冒进信号、运行超速事故和辅助机车司机提高操纵 能力的重要行车设备。由于列车安全控制与各国的地理环境、经济发展阶段、社会人口分布、 及管理体制等密切相关,因此,各国都开发了具有本国特色的列车运行控制系统。在技术上 具有代表性并已推广应用的列控系统主要包括法国 U/T 系统、德国 LZB 系统、日本新干线 ATC 系统、欧盟 ETCS 系统以及我国 LKJ 列控系统。
我国铁路列控装置主要分为 LKJ 和 ATP 两大系统。LKJ 系统,全称为列车运行监控装 置,是我国列车运行控制系统体系的重要组成部分,也是我国自主列控技术的突出成果,对 应的是 CTCS-0 级等级列控系统。ATP 系统,全称为 Automatic Train Protection,ATP 是列 车超速防护系统的统称,不特指某一特定型号的列控系统,是我国对国外列控技术的引进消 化;在中国,ATP 系统指目前在动车组上使用的 CTCS-2 级和 CTCS-3 级等级列控系统; ATP 列控系统也是城市轨道交通列控系统的重要组成部分。
从应用领域来看,所有普速机车和除时速 350km/h 的动车组都要装备 LKJ 系统;所有 动车组都需装备 ATP 系统。在普通列车上,全部配备 LKJ 列控系统,LKJ 系统与 ATP 系统 不存在竞争关系;当列车速度超过 160km/h 时,司机难以辨别地面信号,需要凭车载信号操 纵列车,因此在动车上 ATP 系统和 LKJ 系统互为补充:时速 160-250km/h 动车组同时配备 LKJ 列控系统和 ATP 列控设备,比如我国的 CRH-1 系列动车组都配有 LKJ2000 列控装置和 CTCS-2 级 ATP 列控系统两套列控设备,该配置也是国内 200km/h 级动车组的标准配置; 时速 300-350km/h 动车组全部装备 CTCS-3 级 ATP 列控设备,同时具有 CTCS-2 级列控功 能,不再装备 LKJ。
目前,LKJ 系统仍占据我国列控系统的主流地位。长期以来,我国铁路网以普速铁路为 主,截至 2021 年底,全国铁路营业里程 15 万公里,其中普速铁路 11 万公里,占比 73%。 结合《新时代交通强国铁路先行规划纲要》,到 2035 年,我国路网规模达到 20 万公里,其 中高速铁路 7 万公里。而 LKJ 和 ATP 两大系统的应用领域存在明显差异:LKJ 系统适用于 时速 160km/h 及以下线路区段,ATP 系统适用于时速 200km/h 及以上线路区段。因此,未 来 5-15 年,我国铁路路网列控系统将仍以多用于普速铁路 LKJ 系统为主。
1.2.3、城轨信号系统以CBTC为基础,I-CBTC及FAO系统逐渐成为主流
ATC 列车运行自动控制系统是城市轨道信号系统的核心。目前城市轨道交通的信号系统 一般联锁装置和列车自动控制系统 ATC(Automatic Train Control)两大部分;其中,ATC 系统主要通过 ATP、ATC、ATO 三个子系统构筑信息交换网络构成闭环系统,实现地面控制 与车上控制结合、现地控制与中央控制结合,构成一个以安全设备为基础,集行车指挥、运 行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。
1) 列车自动监控系统(Automatic Train Supervision,简称 ATS):对列车运行的监督 和控制,辅助调度人员对全线列车进行管理。其功能包括:集中检测或控制调度区 段内列车运行;检测进路、列车间隔控制设备;按行车计划自动控制轨旁信号设备; 自动记录列车运行实迹;自动生成、显示、修改和优化时刻表;统计运行数据及自 动生成报表;记录调度员操作流程,管理运输计划及自动传递列车车次号等。
2) 列车自动防护系统(Automatic Train Protection,简称 ATP);又称列车超速防护系 统。其功能包括:对列车运行进行超速防护、对与安全相关设备监控;对列车位置 监测保证列车安全间隔、保证列车在安全速度下运行;实现信号显示、故障报警、 降级提示、列车参数和线路参数的输入,与 ATS、ATO 及车辆系统接口进行信息交 换。 3) 列车自动运行系统(Automatic Train Operation,简称 ATO):该系统主要指“地对 车的控制”,即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制。其功能包括:实现列车自 动折返,根据控制中心的指令使列车按最佳工况正点、安全、平稳地运行,自动完 成对列车的启动、牵引、惰行和制动,传送车门和屏蔽门同步开关信号。
以 CBTC 为基础,I-CBTC 及 FAO 系统逐渐成为主流。从城轨信号系统的产品更新迭 代看,全球轨道交通信号系统目前已经进入四代主导、五代工程研发、六代技术研发。其中, 第一代技术是基于模拟轨道电路的列车控制系统(ATC 系统),第二代是基于数字轨道电路 的列车控制系统(ATC 系统),第三代是基于通信的列车控制系统(CBTC 系统)、第四代全 自动运行系统(FAO 无人驾驶系统),第五代是基于车车通信的列车运行控制系统(VBTC 系统),而第六代自主虚拟编组运行系统(AVCOS)正在研发中。
1) CBTC,第 3 代基于通信技术的列车运行控制系统(Communications-Based Train Control),采用先进的通信、计算机计算,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。CBTC 系统具有发车间隔小、安全可靠性更高等优势,早在 20 世纪 80 年代中期就被应用于国外城市轨道交通线路,近些年更是在国内城市轨道 交通信号系统领域得到广泛应用。
2) I-CBTC,第 3.5 代互联互通列车运行控制系统(Interoperability-CBTC),基于统一 规范和标准实现不同厂商的信号设备互联互通和列车跨线运营的升级版 CBTC 系统, 主要特点是满足列车跨线运营、提高设备利用率和运营能力;通过路网的整体规划 实现资源共享,减少线路资源浪费。相比基础 CBTC 系统具备四大优势:①实现不 同线路车辆的资源共享,有效降低车辆的采购成本;②实现运营组织调度和司机人 员的资源共享,减少人力成本和培训成本;③实现车辆段、停车场、正线线路、换 乘车站共享,减少相关设备和轨道建设用地、征地,降低建设和后期维护成本;④ 有利于实现城市轨道交通的网络化运营,提高乘客出行效率。
3) FAO,第 4 代全自动运行系统(Fully Automatic Operation),是一套全功能自动化运 行、无司机在线参与值守的列车运行控制系统。相比基础 CBTC 系统,FAO 具备高 自动化水平、系统安全性提升、系统可靠性提升、运营组织效率高和灵活性高等优势。 4) VBTC,第 5 代车车通信城市轨道交通信号系统(Vehicle-vehicle Based Train Control System),本质上是以列车为中心的新型列车控制系统。其优点为:精简轨 旁设备,降低系统复杂性简化系统数据交互的复杂度;缩短通信的时间延迟,进一 步缩短运行时间间隔。目前,VBTC 还处于研发阶段,国内外尚未有相关产品运用 在已开通线 代自主虚拟编组运行系统(Autonomous Virtual Coupling Operation System);是针对我国智慧城轨运行系统所需技术进行研发及产业化的新一代技术, 利用人工智能、机器视觉、智能控制等新兴技术,使轨道列车基于感知自主运行, 可提升城市轨道交通的整体运营安全水平和对乘客的服务水平,进一步降低建设和 运营成本。AVCOS 特点:①把现有技术基于地面集中控制转为以列车感知为核心 的自主、自治控制:②基于全时空动态信息采集与融合,实现自主安全防护和控制。 目前,国内相关厂家已经对 AVCOS 在虚拟编组、一体化平台及网络、面向城市轨 道交通的机器视觉技术等部分关键技术中取得重要突破。
FAO(GOA-4)等级成为行业发展的主流技术制式。国际公共交通协会将列车运行的自 动化水平(Grades of Automation,简称 GOA)划分为 GOA-0 到 GOA-4 五个等级,其中 CBTC 系统为 GOA-2 级,FAO 为 GOA-3 和 GOA-4 级。从自动化水平来看,CBTC 系统自 动化水平可达 GOA-2 级,FAO 系统是自动化水平可达 GOA-4 级,2021 年国内所有新建和 延伸全自动运行线、从进口依赖到自主可控,轨交信号系统逐步实现自主化
国家政策大力支持轨道交通信号系统自主化。近年来,轨道交通行业一直是国家大力支 持的战略新兴产业:早在 2006 年,国务院提出要“重点研究开发高速轨道交通控制和调速 系统,掌握运行控制、线路建设和系统集成技术”;2012 年,工信部再次强调要立足国产化, 增强轨道交通自主创新能力,全面建成覆盖高、中、低速铁路和城际铁路的中国列车运行控 制系统技术体系;2016 年以来,国家发改委等多部委多次发文,强调要把高速、城际铁路 列车运行控制系统、CBTC 互联互通列车运行控制系统、全自动运行 FAO 系统作为新兴发 展产业,提升我国轨道交通信号系统智能化和自主化能力。在国家政策的大力支持下,我国 轨交列控设备和信号厂商紧密跟踪国际技术发展,铁路列控系统和城轨信号系统分别走向国 产化道路。
我国列控系统进入规范发展阶段。19 世纪 80 年代以前,铁路列车运行控制主要通过地 面信号向司机提供视觉信号;19 世纪 80 年代到 90 年代,我国开发推广自动停车装置,但 引进的 TVM 系统运行效果不理想;19 世纪 90 年代到 21 世纪,由铁道部组织、思维列控参 与的 LKJ-93 型列车运行监控记录装置通过鉴定,开始大范围推广;21 世纪以来,为了适应 我国铁路行车安全保障技术深化发展的需要,我国建立了系列化、标准化中国列车运行控制 体系。LKJ 和 ATP 列控系统已实现国产化,且竞争格局相对固定。从市场准入层面,应答器 系统、机车信号设备、LKJ 系统等均需取得行业准入许可;经过多年的发展,已经形成单一 类型产品的主要竞争企业相对较少且较为固定的市场竞争格局。目前,LKJ 系统是国家铁路 列车运行控制系统的主流装备,适用于 160km/h 及以下线路区段,主要有思维列控、中车时 代电气、交大思诺 3 家合格供应商,其中思维列控市占率第一,2022H1,思维列控 LKJ 系 统产品的市场占有率约为 50.8%;ATP 系统在时速 200km/h 及以上区段承担列车运行控制 功能,主要有中国通号、和利时、铁科院、时代电气 4 家合格供应商,其中,中国通号占据 中国高铁列控系市场份额的 60%以上,CTCS-3 产品在时速 350km/h 的高铁线、突破技术垄断,城轨CBTC信号技术逐步走向国产化
突破技术垄断,国内信号厂商 CBTC 技术逐步走向国产化。自 20 世纪 60 年代起,国 外开始对 CBTC 的理论进行深入研究;我国的城市轨道交通起步较晚,从第三代(CBTC 系 统)开始逐渐打破国外垄断,目前第四代(FAO 无人驾驶系统)已经达到国际水平,第五代 (VBTC 系统)实现落地应用,第六代(AVCOS 系统)研发国际领先,目前已经逐步实现 从跟跑到并跑再到领跑的转变。
1) 初创阶段,技术落后(建国初期至 20 世纪 80 年代)。1965 年中国第一条地铁在北 京开工建设,1969 年建成通车,1981 年正式对外运营,线路采用复线 年加拿大多伦多士嘉堡快轨线 年温哥华天车世博线已经采用 CBTC 系统,国内信号系统技术落后。 2) 过渡阶段,研发受阻(20 世纪 80 年代-20 世纪末)。1971 年的北京地铁二期工程 中试用了国内初步尝试自主开发行车指挥与列车运行自动化 ATC 系统,该系统由 行车指挥自动化 ATS 系统(由控制计算机和调度集中的子系统组成,继电联锁为 其终端执行设备)和列车运行自动化 ATO 系统组成,最终因电子元器件问题研发 受阻。
3) 技术引进阶段,快速发展(20 世纪末-2010 年)。以“建设标准、造价、车辆和设 备国产化”原则,国家开始研究城市轨道交通设备国产化政策;21 世纪初,我国 引进了 CBTC 系统,如上海地铁 2 号线采用美国 GRS 的 ATC 系统和除道岔、信 号机外,其余全部采用德国西门子的广州地铁 1 号线;该阶段城轨信号系统所有技 术都由外国进口,我国厂商完全没有技术支持,只能做简单的维护工作。
4) 自主发展阶段,技术领先(2010 年-至今):2010 年,北京地铁亦庄线和昌平线开 通运营,该线路应用了由北京交通大学和交控科技自主研发的 CBTC 系统;至此, 我国成功打破国外垄断,掌握 CBTC 系统的 ATP/ATO 核心技术。截至目前,国内 已经有 9 家公司实现了自主 CBTC 技术的工程应用,从技术来源来看,交控科技、 华铁技术均已实现 CBTC 完全技术自主化,交控科技、华铁技术、众合科技、富欣 智控、电气泰雷兹公司已经实现 FAO 自主产品工程应用。
市场集中度高,第一梯队企业囊括 70%以上市场份额。国际主流轨交信号系统企业包括 西门子、阿尔斯通、泰雷兹、庞巴迪等;国内共有交控科技、中国通号(包括卡斯柯及通号 国铁)、电气泰雷兹、众合科技、华铁技术、恩瑞特、中车时代电气、富欣智控、和利时、 交大微联和新誉庞巴迪等十二家企业具备城市轨道交通信号系统总承包能力。从近年来中国 国内城市轨道交通信号系统的市占率来看,国内第一梯队企业包括交控科技、中国通号、众 合科技,三家厂商 2021 年市场份额合计超 73.6%。
领军企业引领行业发展,轨交信号系统逐步实现“走出去”战略。2021 年,交控科技 自主研发的互联互通信号系统首次在中国大陆以外地区成功应用,是中国原创城轨信号系统 第一次走出国门,实现技术、标准、设备和经验共同“走出去”的壮举。“十四五”期间, 在“一带一路”战略带动、国内领先企业的持续创新和国内庞大信号系统市场的孵育下,国 产轨交信号系统的走出去战略值得期待。
轨交信号系统产品附加值高。信号系统是轨道交通产业中游装备制造的机电设备之一, 在轨交站产业链中的成本占比相对较高。从轨道交通装备产业链生态全景来看,上游包括结 构、功能等装备设计和钢材、玻璃产品等原材料供商;中游包括机械零配件、机电设备及系 统以及整车制造等厂商;下游则是轨道交通运营厂商。据中国城市轨道交通协会数据,城轨 交通建设中信号及通信系统成本占比约 6%;据前瞻产业研究院数据,城轨产业链成本中 30-35%为装备制造,信号系统占装备制造环节总成本的 9%,即城轨信号系统成本占比约为 3-4%,高铁总投资构成中通信、信号及信息工程、电力及电力牵引供电等占比为 25-40%。
专项债等投资支持,加快新型铁路和城市轨道交通基础设施建设。从 2021 年的专项债 金额分配来看,交通运输类专项债投向分布:城市轨道交通(1649.6 亿元)、铁路(2020.0 亿元)、物流(645.6 亿元)、综合管廊(154.1 亿元)、其他交通建设(842.8 亿元)、停车场 (385.4 亿元)、公路(1827.2 亿元);轨道+铁路占比合计 48.7%。从 2022 年的“交通基 础设施”和“国家重大战略项目”两个专项债券资金重点投向来看,均惠及轨道交通行业, 并倾斜“建设便捷高效的城际铁路网,发展市域(郊)铁路和城市轨道交通,推动建设城市 综合道路交通体系”。
2022 年 12 月中央经济工作会议强调要通过政府投资和政策激励有效 带动全社会投资,加快实施“十四五”重大工程,加强区域间基础设施联通;政策性金融要 加大对符合国家发展规划重大项目的融资支持;鼓励和吸引更多民间资本参与国家重大工程 和补短板项目建设。在稳增长政策背景下,“十四五”期间政府投资有望重点支持轨交基建, 助力轨道交通基础设施建设进入发展新阶段。
城轨信号系统市场回暖,市场规模超 106 亿。2021 年城轨信号系统中标项目数量和金 额都呈现出较大幅度的增长。市场规模方面,2021 年中国地铁城轨信号系统新造市场规模 达到 106 亿元,同比增长 21.3%;其中从中标项目来看,主要分为新建线、延长线、改造线 以及增购车载信号系统,其中新建线 亿元,占全年市场总额的 59.1%。
政策导向明显,铁路运营里程仍具提升空间。根据《“十四五”现代综合交通运输体系 发展规划》和《国家综合立体交通网规划纲要》,2025/2035 年全国铁路运营里程预计达 16.5/20 万公里,其中高铁 5/7 万公里,相较 2021 年底全国铁路 15 万公里、高铁 4.1 万公 里运营里程总体仍分布有接近 33%、60%增长空间。未来全国铁路建设稳步推进,相关轨交 装备及配套服务需求也将持续向上。
LKJ 和 ATP 列控系统新增市场相对稳定。铁路运营里程增长情况下,我国列车机组保 有量也将上行,将带来部分 LKJ 和 ATP 列控系统新增空间。2021 年,我国铁路机车和动车 组保有量分别为 2.2 万台和 4153 组,其中时速 350km/h 动车组保有量约 1596 组。根据国 铁集团 2022 年招标数据:截止 2022 年 12 月 20 日,时速 350km/h 动车组招标 92 组(2021 年全年仅 29.5 组),160km/h 动车组 43 组,铁路机车 477 组。综合历年国铁集团铁路机车 和动车组招标数、我国铁路机车和动车组保有量与铁路运营里程,预计 2023-2025 年我国动 车组招标数量将有望维持在每年约 150-200 组,每年机车招标量约为 300-500 台。以 LKJ 系统为例,LKJ2000 系统整套装置平均单价约 15-20 万元;新一代 LKJ-15S 在推广应用中, 整套系统平均单价约 30-40 万元,到 2025 年 LKJ 列控系统新增市场空间约为 3-6 亿元。
城市轨道交通加速发展,市场容量扩张。我国开通轨道交通的城市数量、营里程长、运 行线路、运营车站、配属车辆不断增加:开通轨道交通的城市数量方面,2021 年我国开通 轨道交通的城市数量从 2015 年的 26 个增长到 51 个。运营线 年我国开通轨 道交通运营线%。运营里程方面,2021 年 我国城市轨道交通运营里程 8708 公里,是 2015 年 3618 公里的 2.4 倍。“十四五”规划提 出要有序推进城市轨道交通发展,新增城市轨道交通运营里程 3000 公里,未来随着全国城 轨稳步推进,城轨相关装备景气度有望持续提升。
城轨信号系统未来仍有较为充足的建设空间。根据中国城市轨道交通协会和交通运输部 数据:1)假设在实施的获批建设规划基本在 2025 年及之前完成,2021 年城轨营业里程 0.87 万公里,2025 年目标营业里程 1.62 万公里,2021-2025 年 CAGR 达 16.8%;根据 CBTC 信号系统每公里造价 1000 万元进行测算,预计到 2025 年我国城轨信号市场新建线 年城轨信号系统市场,将有 32 条新建线 公里里程的线路将进行信号系统的招标,预计 2023 年我国城轨信号市场招标总额达到 83 亿元。
轨道交通信号系统更新周期开启,市场需求大。1)铁路轨道信号系统中列控系统作为 软件,其更新周期短于部分硬件更新周期和列车全生命周期,铁路主管部门规定“LKJ 的使 用寿命为 6-8 年”,据思维列控公告相关车载列控设备在列车全生命周期内一般需要替换 2-3 次列控设备,具备可观的存量替换市场。2)通常情况下,城市轨道交通信号系统的更新改 造以 10-15 年为周期,我国城市轨道交通自 2008 年进入大规模建设阶段,当前正处于新一 轮更新改造的初始阶段。随着新冠疫情影响边际减弱,中国经济逐步复苏,下游制造业投资 信心恢复,预计未来 3-5 年内,城轨信号系统和国铁列控系统的更新换代需求或将持续旺盛。
1) 铁路列控系统改造周期已经开启,存量市场需求大。1)我国现行 LKJ 列控设备(更 新周期 6-8 年)主要是 2003 年左右批量推广的 LKJ2000 系列,中间进行过一次更 新换代,目前已经再次进入换代期;根据思维列控 2021 年年报,LKJ 系统应用于 2.17 万台机车和部分动车组上,存量 LKJ 市场约 3.1 万套;根据招标数据,新一 代 LKJ-15S 整套系统平均单价约 30-40 万元,预计 LKJ 列控系统存量替换市场空 间约 93-124 亿元。2)中国首条高速铁路于 2008 年才开始营运,而信号车载装备 (包括列控系统、列控设备动态监测系统等)的更新周期为 8-10 年,2015 年前装配的 ATP 列控系统已经或即将进入替换周期。截止 2015 年,我国动车组保有量为 1883 组,预计未来 2-3 年内进入更换周期的 ATP 列控系统约在 3000-3500 套。
2) 城轨信号改造项目增多,存量市场约 375 亿。2020 年,城轨信号系统改造仅 1 个 项目发布中标结果,为大连市快轨 3 号线改造一期工程(大修)信号系统项目,中标 金额为 3.6 亿元;2021 年,全年共有 5 条线路进行了信号系统改造招标,中标金 额达到 24.0 亿元,占全年中标总额的 22.7%。据中国城市轨道交通报道,我国 2010 年及之前开通的非 CBTC 线 公里,平均运营时长 13 年,该部 分线路已经进入信号改造周期,根据现有改造线 万,预 计该部分线 亿元;根据交控科技 2021 年年报,预计到 2030 年,我国有将近 85 条城市轨道交通线路陆续进入信号系统改造周期,线 公里,该部分城轨信号改造升级改造市场约 375 亿元。
重载铁路现行的 LKJ 列控和固定闭塞信号系统升级改造空间大。重载铁路是我国专门 运输大型货物的货运专线铁路,具有轴重大、牵引质量大、运量大等特点。目前我国重载铁 路装备的是通用式固定闭塞机车信号和 LKJ 列控系统,以朔黄铁路改造为例,改造前使用的 三显示自动闭塞信号系统存在多种缺点限制朔黄铁路运能提升:1)运量快速增长,急需缩 短追踪间隔提升运输能力;2)既有信号设备面临大修期,设备故障率逐年提高;3)神池南 等车站发车能力低、困难区段追踪能力低;4)司机操纵强度大等。2021 年 6 月,朔黄铁路 成为我国第一条采用移动闭塞系统的重载铁路,该技术的运用成功将一列货车平均发车间隔 由原来 11 分钟缩短至 7.3 分钟,年运量增加 4000 万吨,信号系统设备综合维修成本降低约 20%,行车人员安全压力、维护人员劳动强度等相应降低。
我国重载铁路运营里程约 7155 公里,重载铁路信号系统市场空间超 480亿。根据 2005 年国际重载运输协会提出的修订标准,重载铁路是指重载列车牵引质量至少达到 8000t,轴 重(或计划轴重)为 270kN 及以上,在至少 150km 线 年,我国万吨以上重载铁路重载列车由 4 列增至 8 列, 重载铁路大通道运输能力进一步提升的同时对信号系统的要求也越发严格,重载铁路信号系 统升级改造需求迫切。
1) 预计现有重载铁路升级改造市场约 358亿元。我国重载铁路主要分为由中国铁路总 公司进行管辖的大秦、唐呼、瓦日、蒙华铁路等国铁重载铁路,由国家能源集团管 辖的朔黄、神朔、包神、大准铁路等国家能源铁路,其中国铁重载铁路运营里程约 为 5000 公里,国家能源铁路的运营里程约为 2155 公里,合计 7155 公里;重载铁 路的站点少于城市轨道,目前重载铁路信号系统造价约是城轨信号系统造价的一半, 平均单公里造价约 500 万,重载铁路升级改造市场规模将达 358 亿元。 2) 预计未来新增重载铁路市场规模约为 124亿元。根据国家批复的中长期铁路网规划, 按照运输市场需求,可发展重载铁路线最终要形成“六横三纵”铁路网,总规模约 9900 公里,按照现有重载铁路运行历程约 7155 公里计算,未来新增重载铁路规模 约 2475 公里,预计未来新增重载铁路市场规模约为 124 亿元。
“十四五”期间,中国铁路固定资产投资在 8000 亿左右。根据铁建重工公告,结合在 建和拟建铁路项目安排,预计“十四五”期间我国铁路固定资产投资额将稳定维持在 8000 亿/年左右。2021 年我国铁路固定资产投资累计完成额 7489 亿元,同比下降 4.2%,2021 年略有下降主要系疫情扰动。截至 2022M10,我国铁路固定资产投资累计完成额 5340亿元, 同比微降 1.3%,降幅收窄。在稳增长政策背景下,铁路投资是基建发力重要抓手,我们预 计 2023 年铁路投资维持高位且边际增长。
“十四五”期间,国内城轨交通建设总投资额维持高位。近年来国内城轨交通行业快速 发展,2016-2021 年中国城轨投资额 CAGR 达 8.1%;2021 年中国城轨投资额为 5860 亿元, 同比下降 6.8%,主要系疫情扰动影响。根据《十四五规划和 2035 年远景目标纲要草案》, “十四五”期间我国城轨项目总投资额将达到 3.5 万亿元,平均 7000 亿元/年,相比“十三 五”期间所完成建设投资总额(2.63 万亿元)增长 33%。
“新十条”进一步落实优化疫情防控,铁路出行潜力待释放。据国家统计局数据, 2020-2022 年,受疫情等外部环境扰动影响,居民出行需求不足,全国铁路客运量始终低于 2019 年,2022 年客运量受疫情散点多发形势影响,整体处于近年最低;2022 年 1-10 月, 全国铁路客运量为 15.0 亿人次,同比下降 34.9%。“新二十条”“新十条”实行下,不断优 化防疫措施,居民出行成本减少、居民出行意愿提高,铁路局大规模恢复列车开行:2022 年 12 月 7-9 日,国家铁路开行旅客列车三日内加开 555 列,铁路客流以 10-20%速度激增; 2022 年 12 月 8-25 日,国家铁路呼和浩特局、西安局、哈尔滨局等部门共计划恢复超 115 路段的列车开行,客运量有望进一步提升。疫情逐步好转预期下,铁路出行潜力待释放,或 将推动铁路领域相关采购集中释放,利好轨道交通行业。
煤炭运输需求增加,铁路货运量有望维持高位。铁路货运量受疫情等不可抗力因素影响 稍小,主要运载煤炭、石油、钢铁及有色金属、金属矿石及矿建材料等大宗商品。据国家统 计局数据,2022 年 1-10 月,全国铁路货运量同比增长 5.8%至 41.0 亿吨。短期来看,2022 年 1-10 月我国原煤产量同比增长 10%,进口煤数量同比降低 10.6%;国内煤炭产量增加、 国际市场煤价大幅高于国内长协煤价使得煤炭进口减少,促使国内铁路运煤需求增加;长期 来看,随着国内高铁运营里程的增加,普通铁路的运力有望向货运倾斜,因此铁路货运量有 望维持高位。
我国基础设施人均存量水平较低,基建投资重要性和必要性凸显。以铁路为例,2021 年中国铁路营业里程 15.7 万公里,每万人保有 1.1 公里的铁路,明显低于美国、俄罗斯、加 拿大、日本等发达经济体 2018 年的人均铁路长度,运力仍然相对短缺。基建投资对于制造 业投资、工业生产以及消费和出口具有较强的带动和引领作用,2022 年我国经济增速回落, 随着疫情形势好转,基建投资尤其是轨交投资或是经济复苏的重要政策抓手。
铁路投资边际改善,铁路机车检维修等招标有望集中释放。全国铁路固定资产投资完成 额在 2014-2019 年保持 8000 亿元以上,2020 年以来呈现逐年下降趋势,2021 年全国铁路 完成固定资产投资 7489 亿元,同比减少 4.22%,为 8 年来最低。2022M1-M10 全国铁路固 定资产投资完成额 5340 亿元,同比减少 5.8%,为近 8 年来同期最低;同期招标项目总量、 铁路领域相关采购减少:2022 年前三季度,中国中车的装备业务板块营收同比减少 11.2%; 中国铁建的铁路工程板块新签合同额同比下降 12.4%,中国中铁的铁路板块新签合同额同比 下降 23.6%。2022 年 10 月铁路固定资产投资完成额为 590 亿元,同比增加 3.69%,边际 改善。预计在疫情逐步好转预期下,随着疫情管控的措施优化调整,会迎来新的客运高峰, 铁路机车检修、车辆维护等需求会集中释放。
轨交设备行业估值处于低位,信号系统头部标的处于估值低位。轨交设备行业估值下降, 目前处于低位,2022 年平均估值在 18.8;从轨道交通信号系统或列控系统头部标的公司历 史 PE 来看,整体上目前各标的 PE 估值处于底部,股价向下空间有限;其中交控科技、思 维列控、众合科技三家公司 PE 位于板块倒数,估值偏低。2021 年以来城轨信号系统改造线 路招标占比明显增多,当前正处于新一轮更新改造的前期阶段;铁路列控系统相关设备在 2020 年已经进入更换周期,但受疫情影响,列车使用率低,部分列车处于入库封存状态, 相关设备更新进程受阻;当下疫情防控政策逐步放松,铁路局大规模恢复列车开行,预计列 车开行量提升将催化列控系统等信号系统设备需求反弹,看好明年轨交行业业绩与估值修复。