中游的产品制造和建设施工占据全产业链的 75%-85%、六大细分市场在资本、技术方面门槛较高。国内厂商在车辆、轨道系统、通信系统、信号系统制造领域在一定程度上打破了国外垄断。
位于产业链上游的设计咨询环节包括前期规划、项目实施初期的工可、施工图设计等。设计咨询对线路、行车、车辆、限界、轨道、站场、建筑、结构、通信、信号、信息化、暖通、供配电、自动控制、供给排水等方面要求严格,进入壁垒高。业内久负盛名的设计咨询单位如:上海城建设计院、北京城建设计研究总院、广州地铁设计研究院有限公司、中国中铁二院等。
中游:产品制造和建设施工合计占总产值七成
城轨固定资产投资持续增长,相关设备制造固定资产完成额趋于稳定。现代有轨电车 2020 年市场规模将近 2000 亿,产品制造和建设施工占全产业链产值的七成,投资前景看好。
中游的产品制造环节包括:车辆、轨道系统、供电系统、通信系统、信号系统、配套工艺设备等。以淮安现代有轨电车为例,车辆系统、供电系统在产品制造环节的产值占比分别为 41%、24%,轨道系统、工艺设备、信号系统比重相当,均在 10%左右。
由于国产化政策保护,国外大厂商难以直接获得国内订单。国外大厂商与国内企业合作研发车辆,国产化水平提升,成本控制可观。目前,长客股份、长客新筑和中辆科技具备低地板车辆制造的完全自主知识产权。长客股份合肥造修基地集“研发、设计、制造”于一体,上海基地便于承接上海、郑州等地的现代有轨电车项目订单。大连机车在珠海动工建设的国内首个现代有轨电车及地面供电系统生产基地,已于 2014 年实现投产,国产化率高达 80%。北车唐车凭借包括转向架在内的自主知识产权,引领国内企业出口海外。
据苏州高新区有轨电车行业协会测算,园区内有轨电车相关技术国产化率已达到 60%,一台电车价格由进口时的 2000 多万元,降至目前的 1800 万元,并有望逐步降至 1500 万元。2020 年有轨电车列车数为 3752 辆,车辆制造市场规模为 675 亿元。在需求增长和成本优势驱动下,车辆制造市场有望持续扩大。
轨道、道岔、扣件、减震材料属于产品制造部分,需独立采购,轨道系统部分约占产品制造环节产值的 11%。以淮安现代有轨电车为例,轨道(钢轨)在轨道系统制造中产值占比最大(38%、18%),扣件其次(26%)。
1) 轨道的制造和铺设仍以传统的钢铁深加工企业为主。槽形轨性能卓著,在轨头不对称处有一个约 3 毫米宽的深槽,有轨电车车轮与槽型轨两相咬合,大大增加行驶稳定性。由于槽型轨断面形状复杂、金属在轧制变形中极不规则,导致该品种成为最难轧制成型的钢轨品种。最为突出的鞍钢 59R2、60R2 槽型轨已用于沈阳、苏州、淮安、深圳、上海松江等多个项目。中国中铁、中国北车的下属钢铁深加工企业也颇具竞争力。
2) 中铁山桥、中国北车下属轨道装备公司是道岔生产的领先企业。中铁山桥作为国内道岔的发祥地,生产的铁路道岔涵盖了高中低速各种轨型、类型产品,行业地位遥遥领先。北车(北京)轨道装备公司涵盖道岔的机加工、热加工和组装等关键工序,比肩国外大厂商。
3) 福斯罗中国、安阳利达在扣件生产市场的地位稳固。福斯罗中国在昆山和北京成立分公司,为高铁、客运专线、城轨建设提供扣件系统。福斯罗 300 型扣件系统已经被广泛应用于中国最重要的京津线、京沪线、武广线及郑西线。安阳利达年生产 5000 公里钢轨线路扣件,产品系列有:弹条、轨距挡板、鱼尾板、道钉、橡胶垫板、尼龙扣件、道岔专用垫板等铁路线路配件等,两项技术国家专利。
4) 有轨电车减震材料的知名厂商如:常州天晟新材、成都迈科新材。天晟新材的结构泡沫材料密度低、强度高,已用于轨道交通、建筑节能等行业。成都迈科新材的 “静悦”环保型隔声降噪复合卷材系列产品,隔音效果佳、阻燃环保、轻质柔软、100%回收,填补了国内外此类产品空白,已应用于道路桥梁、地铁等领域的减震降噪。
供电系统:超级电容前景看好
1) 由于架空网造成视觉污染,无触网成为主流供电方式,分为第三轨供电、超级电容、电池包、电磁感应供电系统。由于第三轨供电系统和电磁感应供电系统都是专有系统,每一个零件都依赖于供应商,难以获得国外大厂商的授权,建设费用和维护运营成本高昂。储能装置调度灵活性高,且不受恶劣天气变化影响,已广泛应用于国内现代有轨电车建设。超级电容以其能量密度高、功率密度高和循环寿命长的显著优势,在四大无触网供电方案中胜出。
2) 超级电容器作为一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,以其充放电速度快、循环使用次数超长、无污染等优点备受瞩目。变流器是充电机的核心部,将来自整流变压器的交流电,变换成电压电流均可调节的直流电源。变流装置由 4 套完全一致的装置组成,充电机采用 24 脉波不控整流电路。24 脉动可有效减小谐波、提高功率因数,具有电路简洁、技术成熟、可靠性高的特点。
3) 超级电容器是典型的资本密集型产业,厂商应集中攻克高性能、低成本炭材料和高电导率电解液。生产环节的原材料主要是正负电极/电解液和隔膜。其中电极活性材料和隔膜的产业化技术分别被欧美和日本垄断。电解液方面,国内暂无技术瓶颈。受碳酸锂等原材料价格上涨、电解液的毛利已较低的影响,电解液的价格稳定,下降空间有限。制作工艺包括:配料、混浆、制电极、裁片、组装、注液、活化、检测、包装,整套流程技术含量颇高,进入壁垒较高。
通信系统:电子系统集成商负责协调整合八大系统产品
通信系统是现代有轨电车运营指挥、服务乘客的网络平台,包括八大子系统:传输系统、电话系统、无线系统、广播系统、时钟系统、 CCTV、乘客信息系统、电源系统。由于通信系统涉及的产品种类繁多,电子系统集成商负责产品协调整合工作。国内领先的电子系统集成商如:上海富欣智控,先后承建了北上广等地的轨道交通通信及信号项目,目前这些项目在平稳运营中。
信号系统包括中央运营调度系统、道岔控制系统、车载控制系统、车辆段控制系统。考虑到信号系统的安全性问题,行业进入壁垒较高,参与单位必须具有丰富的系统集成经验,国外厂商显著受益。随着政府持续推进开发拥有自主知识产权的核心技术,国产厂商浙江众合科技、北京城建智控、浙江万全信号设备有限公司都已研发出了有轨电车信号解决方案。众合科技具备深厚的研发能力,基于无线通信移动闭塞(CBTC)技术的轨道交通信号系统解决方案已在八个城市成功投入使用,运营里程近 300 公里。
1) 中央运营调度系统集运营监控、运营管理、调度指挥为一体,实现对有轨电车的运输组织、运行监控、车辆运用、供电监控、环境监控和维修管理等,将传统的以行车监视为主的业务模式升级为有轨电车网络的综合化管理。中央运营调度系统具有高度模块化和高扩展性特点,单条线路系统很容易形成为线路网络化管理,为未来线网管理预留多重接口。
2) 道岔控制系统保证了作业的可靠性和安全性。众合科技的道岔控制系统采取二取二技术,即一套系统上集成双套 CPU 系统,双套系统严格同步,实时比较,只有双机运行一致时才对外输出或传输运算结果。众合科技的道岔控制系统满足德国有轨电车建设和运行条例
(BOStrab)及欧洲安全相关标准,并达到 SIL3/AK6 安全完整性等级。
3) 车辆段控制系统专门针对有轨电车客户需求定制实现车辆段全自动化管理或半自动化管理。众合科技的车辆段控制系统采用全电子化自动联锁设备,进路自动设置,自动引导列车进入预定位置。机柜外无继电器接口,设备高度集成化。
4) 车载控制系统辅助司机对列车的安全驾驶。众合科技的车载控制系统实时计算列车实际位置,提供信号信息、设备数据、操作记录等, 为列车自动保护系统(ATP)升级提供接口。
配套工艺设备:产品种类繁多,传统机械设备供应商为主
现代有轨电车项目相关的工艺设备主要包括车辆段的工艺设备、道岔转辙机、转向架、车辆复位救援设备、机车称重设备、列车自动清洗机等。参与单位主要为传统的机械设备供应商,如:上海机械设备成套(集团)有限公司和唐山百川智能机器有限公司。
建设工程环节包括:工程建设总承包、土建安装、机电安装、新材料与节能等。中国铁建、中国中铁、中国中冶等大国企施工单位在全线施工安全、环保、沿线筑路材料、交通、水、电建设等方面经验丰富。城轨建设施工难点在于:施工复测、基标测设、道岔施工、钢轨焊接施工、轨底坡控制、环境保护,三大施工单位具有技术、生产协作等优势。
下游:运营增值服务中运营安全管理重要性突出
以淮安现代有轨电车为例,下游的运营增值服务占总产值一成。其中,运营安全管理和运营应急管理重要性突显。伦敦有轨电车翻车事故造成死伤对轨道交通安全管理的要求升级。同时,行车组织管理也亟待提升。青岛城阳现代有轨电车示范线也曾出现不少问题如:行人横穿轨区、破坏绿篱,以及车辆抢闯信号、侵占轨区等,常使得有轨电车逼停。
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