2020年中国智慧铁路产业链投资图谱分析

2020-08-14 19:06:21 中商产业研究院

铁路是国家战略性、先导性、关键性重大基础设施,是国民经济大动脉、重大民生工程和综合交通运输体系骨干,在经济社会发展中的地位和作用至关重要。

2020年8月12日国铁集团出台《新时代交通强国铁路先行规划纲要》指出,到2035年,全国铁路网将达到20万公里左右,其中高铁将达到7万公里左右。铁路自主创新能力和产业链现代化水平全面提升,铁路科技创新体系健全完善,关键核心技术装备自主可控、先进适用、安全高效,智能高铁率先建成,智慧铁路加快实现。据统计,在智能化方面,智能一词在《纲要》中共出现25次,具体装备技术、新型载具、铁路信息基础设施、客货运服务体系、经营管理等五大领域。

智能铁路是广泛应用云计算、物联网、大数据、人工智能、机器人、下一代通信、北斗卫星导航、BIM等新技术,通过对铁路移动装备、固定基础设施及相关内外部环境信息的全面感知、泛在互联、融合处理、主动学习和科学决策,高效综合利用铁路所有移动、固定、空间、时间和人力等资源,实现铁路建设、运输全过程、全生命周期的高度信息化、自动化、智能化,打造更加安全可靠、更加经济高效、更加温馨舒适、更加方便快捷、更加节能环保的新一代铁路运输系统。从产业链来看,智能铁路是一个复杂的系统工程,从整体上来看,由智能感知层、智能传输层、数据资源层、智能决策层、智能应用层等组成。

▲资料来源:中商产业研究院整理

中商产业研究院整理我国铁路运输、装备制造、工程建设以及勘察设计领域重点企业基本情况如下:

一、智慧铁路产业链之感知层

智能感知层的功能是识别物体,采集信息,即通过传感网、物联网等多种手段,自动化获取铁路行车状态、设备健康状况、自然环境条件等信息,全方位了解整个铁路运输系统的运行情况,为上层的精细化管理提供支撑。作为构建智能铁路的基础,智能感知层的采集方式多样化及泛在化是其重要特征。信息采集设备主要包括射频器、传感器、物联网、GPS/BDS、综合视频、红外监测等等。

(一)RFID射频识别

无线射频识别即射频识别技术(RFID),是自动识别技术的一种,通过无线射频方式进行非接触双向数据通信,利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写,从而达到识别目标和数据交换的目的,其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信,达到识别目标的目的。RFID 的应用非常广泛,目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。

自中国物联网发展在2010年被正式列入国家发展战略后,我国RFID及物联网产业就迎来高速发展。数据显示,2013年-2017年中国RFID市场规模不断增长。根据IDTech EX公布的全球数据,2018年我国RFID行业市场规模达到680亿元,中商产业研究院预计到2020年中国RFID市场规模有望突破1000亿元。

▲数据来源:中商产业研究院整理

现阶段,中国RFID产业呈现以北京、上海、广东、香港为代表的快速发展趋势。从市场分布数据为例来看,华南、华北、华东是目前我国RFID市场相对成熟的区域。从我国RFID在各个领域的应用市场占比情况可以看出,目前金融支付是其应用最大的市场,其次是零售和交通管理。

(二)传感器

感知层中最为重要的感知设备即是传感器,传感器能够感受和测量特定物体的状态变化,并转化为可传输、可处理、可储存的信号。传感器在工业4.0时代扮演着十分重要的角色。随着物联网在工业领域的应用推广,传感器在其中的应用越来越广泛。根据传感器类型不同,具体包括温度和湿度传感器、压力传感器、图像传感器、光传感器、位置传感器、重力传感器等。

传感器是连接物理世界和数字世界的桥梁,指能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。传感器技术与通信技术、计算机技术并称现代信息产业的三大支柱,是当代科学技术发展的重要标志之一。近年来,随着物联网产业快速发展,我国传感器市场的也得到进一步增长。据数据显示,2018年中国传感器市场规模近1500亿元。2019年,传感器扩大应用范围,市场规模进一步扩大,预测2020年中国传感器市场规模超2000亿元。

(三)视频监控

典型的视频监控系统主要由前端监视设备、传输设备、后端存储、控制及显示设备这五大部分组成,其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式,它们之间的联系(也可称作传输系统)可通过电缆、光纤、微波等多种方式来实现。

近年来,我国监控系统市场经历了持续强劲的发展。其中,视频监控市场的发展速度超过全球其他地区。据数据统计,2012-2016年我国视频监控行业增长率均保持在15%以上。2017年,我国视频监控市场规模突破2000亿元。初步估算2019年,中国视频监控市场规模达到2790亿元。中商产业研究院预计,到2020年底,全国视频监控市场规模将突破3000亿元。

国内视频监控产品生产企业众多,竞争激烈。目前,国内主要的视频监控产品生产企业有海康威视、CSST、浙江大华、大立、北京国通创安、天津天地伟业、亚安、深圳艾立克、创维、美电贝尔、景阳、珠海石头电子、常州明景、敏通、TCL、H3C等300余家,占国内市场份额的50%。

国外品牌主要有松下、索尼、泰科、三星、LG、博世、霍尼韦尔等。

视频监控行业具有优质的行业属性,需求抗周期,未来成长动能主要来自政府、行业应用及民用三级市场,其中政府占30-40%份额,平安城市是其中最主要项目。我国视频监控市场前景广阔,未来几年市场规模将保持年均20%以上的增幅。

(四)物联网

物联网技术是支撑“网络强国”和“中国制造2025”等国家战略的重要基础,在推动国家产业结构升级和优化过程中发挥重要作用。物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用,对新一轮产业变革和经济社会绿色、智能、可持续发展具有重要意义。近几年来,物联网概念加快与产业应用融合,成为智慧城市和信息化整体方案的主导性技术思维。当前,物联网已由概念炒作、碎片化应用、闭环式发展进入跨界融合、集成创新和规模化发展的新阶段,与中国新型工业化、城镇化、信息化、农业现代化建设深度交汇,在传统产业转型升级、新型城镇化和智慧城市建设、人民生活质量不断改善方面发挥了重要作用,取得了明显的成果。

产业规模来看,全国物联网近几年保持较高的增长速度。2013年,中国物联网产业规模达到5000亿元,同比增长36.9%,其中传感器产业突破1200亿元,RFID产业突破300亿元;2014年,国内物联网产业规模突破6000亿元,同比增长24%;截止到2015年底,随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展,中国物联网产业规模增至7500亿元,“十二五”期间年复合增长率达到25%。

十三五以来,我国物联网市场规模稳步增长,到2018年中国物联网市场规模达到1.43万亿元。根据工信部数据显示,截至2018年6月底,全国物联网终端用户已达4.65亿户。未来物联网市场上涨空间可观。预计2020年中国物联网市场规模将突破2万亿。预计“十三五”期间年均复合增长率达24%。

二、智慧铁路产业链之传输层

智能传输层是联结智能铁路各组成要素的纽带。智能传输层的功能是将感知层采集到的信息,通过各种网络技术进行汇集、整合,以供进一步的智能分析及利用。广泛互联、可靠传递是对智能传输层的基本诉求,需要各种有线、无线网络与互联网融合。经过多年的快速发展,移动通信、互联网等技术趋于成熟,为智能铁路提供了坚实的网络基础。智能传输层采用的主要技术包括铁路信息网络的IPV4/IPV6技术、Wi-Fi网络、4G/5G网络等。

(一)无线网络

根据IDC数据显示,WLAN市场总体规模在2019年第三季度达到2.3亿美元规模,处于平稳上涨趋势。IDC预计在2020年,WiFi 6将在无线市场中大放异彩,仅在中国市场的规模就将接近2亿美元。报告显示,其中WiFi6在2019年第三季度开始从一些主流厂商陆续登场,首次登场的WiFi 6产品在2019年第三季度便有470万美元的销售规模。

2015年WiFi5达到512%的爆发式增长,随后从2015年到2019年保持着40%以上的年均复合增长率,对无线市场带来强有力的驱动。WiFi5的产品发展轨迹,特别是从2019年开始增速放缓,都在暗示着新产品的迭代,而2020年是WiFi6进军市场的第一个完整元年,将会在上一代产品增速放缓的市场背景下给予无线市场一剂强心针。

▲资料来源:IDC中国,2020

根据国际数据公司(IDC)最新发布的《中国WLAN市场跟踪报告,2020Q1》报告显示,紫光旗下新华三集团以39.4%的市场份额夺得2020年第一季度中国企业级WLAN市场份额第一。继雄踞WLAN市场榜首十一载之后,新华三作为企业级WLAN领军企业,2020年之初继续领跑。

目前WiFi 6正处于导入期与高速增长期,将会从2020开始,逐步替代处于成熟期的WiFi 5和已然处于衰退期的WiFi 4产品。2020年将会是WiFi 6高速增长的元年。

(二)IPV6技术

“新基建”提速背景下,发展基于IPv6的下一代互联网,将为5G、数据中心等新型数字基础设施建设奠定坚实基础,加速驱动各行各业转型升级,助力我国经济社会高质量发展。过去几年,在中央网信办、国家发展改革委、工信部等多部门的有力推进下,我国固定宽带和LTE网络全面支持IPV6,IDC、CDN、云平台等应用基础设施初步具备IPv6服务能力,市场主流手机终端全面支持IPv6,IPv6地址数位居世界第二,IPv6“通路”目标全面实现。

据统计,截至2019年6月,我国IPv6活跃用户数仅为1.3亿,而到2020年底,这个数字需超过5亿。为了提升IPv6端到端贯通能力,促进IPv6流量和活跃用户规模增长,推进IPv6产业从“通路”走向“通车”,工信部印发《关于开展2020年IPV6端到端贯通能力提升专项行动的通知》。

▲资料来源:工信部

(三)卫星通信与导航

近年来,卫星导航产业持续扩大,产值稳步增长,保持了良好的发展态势。从产业链来看,卫星产业自上而下的卫星制造、卫星发射、地面设备以及卫星应用和服务四个环节。卫星产业链基于卫星系统和卫星技术,将各类信息产品与服务分发至各级用户,从而构成价值传递的产业链。

卫星通信是地球站之间或航天器与地球站之间利用卫星转发器进行的无线电通信,通过人造通信卫星把需要信息交换的站点进行互联互通的一种通信手段。卫星通信是现代通信技术与航天技术的结合,构成了卫星产业的重要组成部分。近年来,国家已出台多项政策措施鼓励推动卫星在各行业的规模化应用、商业化服务及国际化拓展,行业面临重大的发展机遇及挑战。中商产业研究院预测,2020年我国卫星通信市场规模将达723亿元。

随着“北斗+”和“+北斗”应用的深入推进,2019年,我国卫星导航领域主要行业应用市场保持平稳发展。尤其近几年来,北斗创新应用已经深入融合到许多产业的转型升级发展之中,其他行业,如汽车、高铁、能源、矿产、邮政、移动通信、交通物流、互联网服务等领域的骨干企业,主动“+北斗”发展,逐步开拓形成企业新增业务,成为产业新生力量,从而极大促进了我国卫星导航与位置服务产业的整体发展,对总体产值的贡献正在显著提高。白皮书显示,2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元,较2018年增长14.4%。

▲数据来源:中国卫星导航定位协会、中商产业研究院整理

三、智慧铁路产业链之资源层

一切智慧及决策皆来源于数据,在数据资源层,通过对采集到的铁路内外部相关数据进行智能分析和处理,可分析、识别出隐含的有意义的信息,从而获取对事物状态及发展趋势更深刻的认识,为决策判断提供科学的依据。数据资源层包含铁路战略决策、运输生产、经营开发、资源管理、建设管理、综合协同、社会数据等领域的信息资源以及基础数据管理、数据集成、数据共享、大数据存储与分析等能力。

(一)数据中心

2020年开年的首场国常会再次强调“新型基础设施建设”,同时“新基建”的涵盖领域进一步扩大,数据中心亦纳入其中。中国数据中心业务市场规模在日益增长的客户需求带动下仍保持稳定增长。2019年,中国数据中心业务市场规模达到1562.5亿元。国家“新基建”政策的推进,会让国内数据中心项目快速增加,尤其是一些绿色、大型甚至超大型的数据中心会增多。预计2020-2022年,中国数据中心业务市场规模复合增长率为27.8%,2020年数据中心市场规模约为2000亿元,到2022年这一规模将达3200亿元。

▲数据来源:中国IDC圈、中商产业研究院整理

我国数据中心市场格局以运营商数据中心为主,凭借其网络带宽和机房资源优势,三大电信运营商市场份额占比超60%;万国数据、世纪互联、光环新网等第三方数据中心近年来逐渐兴起,满足核心城市的数据中心需求,弥补供需缺口。

▲资料来源:中国信通院、中商产业研究院整理

(二)云计算

云计算自2006年提出至今,大致经历了形成阶段、发展阶段和应用阶段。过去十年是云计算突飞猛进的十年,全球云计算市场规模增长数倍,我国云计算市场从最初的十几亿增长到现在的千亿规模,全球各国政府纷纷制推出“云优先”策略,我国云计算政策环境日趋完善,云计算技术不断发展成熟,云计算应用从互联网行业向政务、金融、工业、医疗等传统行业加速渗透。

根据中国信通院最新发布《云计算白皮书(2020年)》,我国公有云市场规模首次超过私有云。2019年我国云计算整体市场规模达1334亿元,增速38.6%。数据显示,2019年公有云市场规模达到689亿元,相比2018年增长57.6%,预计2020-2022年仍将处于快速增长阶段,到2023年市场规模将超过2300亿元。

▲数据来源:中国信通院、中商产业研究院整理

厂商市场份额方面。据中国信息通信研究院调查统计,阿里云、天翼云、腾讯云占据公有云IaaS市场份额前三,华为云、光环新网(排名不分先后)处于第二集团;阿里云、腾讯云、百度云、华为云位于公有云PaaS市场前列。

2019年,我国私有云市场规模达645亿元,较2018年增长22.8%,预计未来几年将保持稳定增长,到2023年市场规模将接近1500亿元。

四、智慧铁路产业链之决策层

智能决策层将数据资源层的各类数据,通过智能技术进行分析,将数据转化为知识,并快速准确地提供报表、仪表盘、3D等可视化方式进行全局展示,辅助铁路业务经营决策。智能决策层采用的主要技术包括机器学习技术、交互学习技术、可视化技术等。

我国政府高度重视人工智能的技术进步与产业发展,人工智能已上升国家战略。人工智能市场前景十分广阔,随着人工智能技术的逐渐成熟,科技、制造业等业界巨头布局的深入,应用场景不断扩展。

从市场规模来看,自2015年开始,中国人工智能市场规模逐年攀升。随着人工智能技术的逐渐成熟,科技、制造业等业界巨头不断深入布局。数据显示,2018年中国人工智能市场规模约为339亿元,增长率达到56.2%。据估算,2019年,中国在人工智能的市场规模达到500亿元。预计到2020年,市场规模有望突破700亿元。

人工智能是新一轮产业变革的核心驱动力,将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量,并创造新的强大引擎,重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节,形成从宏观到微观各领域的智能化新需求,催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。

据甲子光年发布的《中国AI产业地图研究》,中国AI的技术层,主要包括人机交互、自然语言处理、智能语音语义和计算机视觉,市场占比分别是9.4%、9.5%、13.2%和67.9%。

▲数据来源:甲子光年、中商产业研究院整理

当前人工智能在我国铁路的应用与发展主要集中在推理与推荐系统、机器学习、计算机视觉、知识表达与常识库等方面。

五、智慧铁路产业链之应用层

智能应用层是智能化与铁路业务分工的深度融合,形成各业务领域的智能化子系统。基于智能决策层的分析结果,可提升运输组织效率、提高安全保障能力、推动业务模式创新。根据智能铁路丰富的内涵,智能应用层主要由智能建造、智能装备、智能运营组成。

(一)铁路运营

据国家铁路局数据,2019年全国铁路旅客发送量完成36.60亿人,比上年增加2.85亿人,增长8.4%。中国国家铁路集团有限公司透露,2020年上半年,全国铁路发送旅客8.18亿人次,受疫情影响,同比下降53.9%。3月份以来,铁路客流逐步回升,6月份全国铁路发送旅客1.66亿人次,日均发送旅客553万人次,环比增加47万人次,增长9.4%。

▲数据来源:国家铁路局、中商产业研究院整理

自2008年8月1日中国第一条350公里/小时的高速铁路——京津城际铁路开通运营以来,高速铁路在中国大陆迅猛发展。截止目前,我国动车组保有量已达3600多组,其中复兴号动车组约690组,占世界高速列车总保有量的一半以上。先后建成了700多座高铁客站、126个一、二级铁路物流基地,形成了以铁路客站为中心的综合客运枢纽和以铁路物流基地为中心的综合货运枢纽。

高铁日均发送旅客由2012年的106.8万人次增加至2019年的638.3万人次,年均增长29.1%,高铁运量占铁路旅客发送量连续4年超过50%。

自疫情暴发以来,针对全国铁路客、货运大幅下降的不利局面,中国国家铁路集团有限公司审时度势,提出了“以货补客”政策,大力配合国家推进“公转铁”和建设铁路专用线,加大货运营销力度,目前来看,政策都落到了实处,取得了实效,铁路货运业务持续增长势头已经走上正轨。数据显示,2020上半年,中国国家铁路集团完成货运总量为16.94亿吨,同比增长3.6%。

▲数据来源:中国铁路集团、中商产业研究院整理

(二)铁路装备

智能装备包括智能移动装备(动车组、机车)、智能基础设施(工务、电务、供电)等。基于全方位态势感知、自动驾驶、运行控制、故障诊断、故障预测与健康管理(PHM)等技术,实现铁路移动装备及基础设施的自感知、自诊断、自决策、自适应、自修复;实现动车组、机车等移动装备的自动及协同运行;构建新一代智能化牵引供电和通信体系,实现线路、通信信号、牵引供电等基础设施全生命周期精细化管理及优化配置,保持基础设施的最佳使用状态。

根据《中国国家铁路集团有限公司2019年统计公报》显示,在铁路移动装备上,2019年全国铁路机车拥有量为2.2万台。其中,内燃机车0.80万台,占36.9%;电力机车1.37万台,占63.0%。全国铁路客车拥有量为7.6万辆。其中,动车组3665标准组、29319辆。全国铁路货车拥有量为87.8万辆。

国家铁路机车拥有量为2.1万台。其中,内燃机车0.77万台,占36.5%;电力机车1.33万台,占63.4%。国家铁路客车拥有量为7.5万辆。其中,动车组3616标准组、28927辆。国家铁路货车拥有量为82.2万辆。

▲数据来源:中国铁路集团、中商产业研究院整理

(三)铁路建设

高铁的建设拉近了城市距离,大家的交通出行变得更加便利、快速。2019年,全国铁路固定资产投资完成8029亿元,投产新线8489公里,其中高速铁路5474公里。数据显示,2019年末全国铁路营业里程13.9万公里,比上年增长6.1%,其中高铁营业里程达到3.5万公里。2019年全国铁路路网密度145.5公里/万平方公里。其中,复线里程8.3万公里,复线率59.0%;电气化里程10.0万公里,电化率71.9%。西部地区铁路营业里程5.6万公里。

2020年7月,全国铁路固定资产投资完成671亿元,同比增长3.6%,其中基建大中型项目投资完成499亿元,同比增长11.3%。截至2020年7月底,中国铁路营业里程达到14.14万公里,位居世界第二。截至2020年7月底,全国高铁营业里程3.6万公里,稳居世界第一。截至7月底,今年全国铁路已投产新线1310公里,其中高铁733公里。

▲来源:交通运输部、中商产业研究院整理

根据《中长期铁路网规划》提出,到2020年,一批重大标志性项目建成投产,铁路网规模达到15 万公里,其中高速铁路3万公里,覆盖80%以上的大城市,为完成“十三五”规划任务、实现全面建成小康社会目标提供有力支撑。到2025年,铁路网规模达到17.5万公里左右,其中高速铁路3.8万公里左右,网络覆盖进一步扩大,路网结构更加优化,骨干作用更加显著,更好发挥铁路对经济社会发展的保障作用。展望到2030年,基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖。

完善广覆盖的全国铁路网。连接20 万人口以上城市、资源富集区、货物主要集散地、主要港口及口岸,基本覆盖县级以上行政区,形成便捷高效的现代铁路物流网络,构建全方位的开发开放通道,提供覆盖广泛的铁路运输公共服务。

建成现代的高速铁路网。连接主要城市群,基本连接省会城市和其他50 万人口以上大中城市,形成以特大城市为中心覆盖全国、以省会城市为支点覆盖周边的高速铁路网。实现相邻大中城市间1~4小时交通圈,城市群内0.5~2 小时交通圈。提供安全可靠、优质高效、舒适便捷的旅客运输服务。

▲资料来源:国家发展改革委、中商产业研究院整理

另外,根据《新时代交通强国铁路先行规划纲要》,到2035年,率先建成服务安全优质、保障坚强有力、实力国际领先的现代化铁路强国。基础设施规模质量、技术装备和科技创新能力、服务品质和产品供给水平世界领先,运输安全水平、经营管理水平、现代治理能力位居世界前列,绿色环保优势和综合交通骨干地位、服务保障和支撑引领作用、国际竞争力和影响力全面增强。

现代化铁路网率先建成。铁路网内外互联互通、区际多路畅通、省会高效连通、地市快速通达、县域基本覆盖、枢纽衔接顺畅,网络设施智慧升级,有效供给能力充沛。全国铁路网20万公里左右,其中高铁7万公里左右。20万人口以上城市实现铁路覆盖,其中50万人口以上城市高铁通达。创新引领技术自主先进。铁路自主创新能力和产业链现代化水平全面提升,铁路科技创新体系健全完善,关键核心技术装备自主可控、先进适用、安全高效,智能高铁率先建成,智慧铁路加快实现。

到2050年,全面建成更高水平的现代化铁路强国,全面服务和保障社会主义现代化强国建设。铁路服务供给和经营发展、支撑保障和先行引领、安全水平和现代治理能力迈上更高水平,智慧化和绿色化水平、科技创新能力和产业链水平、国际竞争力和影响力保持领先,制度优势更加突出。形成辐射功能强大的现代铁路产业体系,建成具有全球竞争力的世界一流铁路企业。中国铁路成为社会主义现代化强国和中华民族伟大复兴的重要标志和组成部分,成为世界铁路发展的重要推动者和全球铁路规则制定的重要参与者。

更多资料请参考中商产业研究院发布的《2020-2025年中国智慧铁路行业市场前景及投资机会研究报告》,同时中商产业研究院还提供产业大数据、产业规划策划、产业园策划规划、产业招商引资等解决方案。

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