卡斯柯公司地铁信号系统国产化报告

卡斯柯公司地铁信号系统国产化报告

崔科

前言

通号集团公司合资企业卡斯柯信号有限公司一直是中国地铁信号系统建设的积极参与者，从上世纪九十年代初参加当时国内最先进的上海地铁一号线信号系统ATC的施工调试开始，卡斯柯公司在该领域的足迹已遍布国内和国外，业务范围也从安装调试扩展到系统产品提供和系统设计，卡斯柯公司正以越来越活跃的身影，为国家的轨道交通建设和信号系统的技术提升而努力。

一个完整的地铁信号系统ATC，一般包括自动列车监控（ATS）、自动列车保护（ATP）、自动列车驾驶（ATO）、轨道电路和联锁等几部分。最近十几年来地铁信号技术发展很快，从固定闭塞系统阶段起步，历经准移动闭塞系统阶段，直至今天处于主导地位的基于无线移动通讯的移动闭塞系统CBTC。本文以地铁信号技术的发展为线索，介绍卡斯柯公司在地铁信号系统国产化方面秉承由易到难，逐步消化吸收国外技术的发展轨迹。

在固定和准移动闭塞信号系统方面的工作

1994年卡斯柯公司和当时的外方母公司美国GRS（现为ALSTOM）一起，获得了上海地铁一号线信号系统ATC的合同，这是当时国内第一个具备列车自动驾驶（ATO）功能的固定闭塞地铁信号系统，卡斯柯公司参与了该项目的车载和轨旁ATP/ATO、轨道电路和ATS等系统的调试，并且帮助GRS进行了大量的工程设计工作，该项目于1996年成功顺利开通运行。通过该项目，公司培训和锻炼了一支熟悉地铁信号系统的工程师和管理人员队伍，为以后的国产化工作储备了一些关键技术。在工程实践中，卡斯柯发现地铁的自动列车监控系统（ATS）不涉及关键的故障安全技术，本着由易到难，逐步消化吸收国外技术的原则，决定以ATS作为国产化的突破口。

恰逢其时，卡斯柯公司的中方母公司中国铁路通信信号总公司(现中国铁路通信信号集团公司)于1996年取得了伊朗德黑兰地铁一、二号线ATC系统总集成合同，并将这两条线路的ATS项目合同交给卡斯柯公司，使卡斯柯拥有了地铁信号系统国产化的起点。从1997初开始，卡斯柯公司参考上海地铁一号线ATS的系统结构和功能，用十八个月的时间，自主开发了有完全自主知识产权的ATS100系统，该系统除了包括传统的列车和信号设备的远程监督控制功能外，还提供了基于计划的列车自动调度和调整功能，于2000年在德黑兰现场顺利开通使用。同时由于ATS100的成功，在2001年上海地铁一号线北延伸升级改造时，上海地铁建设公司（现为上海申通地铁集团公司）决定使用卡斯柯公司的ATS100，更换1995年从美国GRS进口的ATS系统，卡斯柯提供的新型ATS系统在2003年初投入使用，成为国内地铁线路中第一个全国产化的实用ATS系统。

至此，通过上海地铁一号线共三期工程的实施，卡斯柯已经完全掌握了基于固定闭塞技术的地铁信号系统。同时卡斯柯公司于1999年至2001年期间，组织研发团队和技术能手仿制了上海一号线轨道电路并在现场进行了长期的试验，对车载ATP的工作原理和安全理论基础进行了详细的分析，从而完成了技术积累和储备，进而以此为基础，在实施上海一号线北延伸项目时，卡斯柯的国产化VPI计算机联锁顺利实现了ATP编码和通过安全通讯将编码传送到GRS 的数字机车信号编码板，这充分验证了卡斯柯公司在ATP技术研发水平上的成熟。

卡斯柯公司与现在的外方母公司ALSTOM从2001年开始实施上海地铁三号线、四号线的合同，卡斯柯承担了计算机联锁的应用设计、车载ATP/ATO的调试、轨道电路的调试等工作。这些线路的ATS采用了卡斯柯的ATS200系统，与ALSTOM的URBALISE200准移动闭塞地铁信号系统实现了无缝集成。由于三号线和四号线有十个车站的共线区段，运输模式是目前国内地铁线路中

最复杂的，对ATS的可靠性和计算机辅助调度管理的复杂性都提出了前所未有的要求，卡斯柯组织技术攻关、努力解决了一系列技术难题后，每一期都按照用户要求按时保质开通。该ATS系统到目前为止已经可靠稳定运行三年，这充分证明了卡斯柯在ATS技术上已经趋向成熟。更为重要的是卡斯柯在国产化产品与国外比较复杂的准移动闭塞ATC系统的集成方面，取得了经验、建立了信心。

计算机联锁是所有地铁信号系统中的关键安全产品，卡斯柯公司从开始进口GRS的联锁软件和硬件为起点，到今天全部掌握计算机联锁的核心技术，经过了近20年的努力。早在1989年，中国铁路通信信号总公司和卡斯柯信号公司派出专家组，到GRS美国总部进行了长达半年多的培训和工作，于1991年成功在广深线红海站开通了中国铁路干线第一个计算机联锁系统（VPI），当时此成果荣获铁道部和中国铁路通信信号总公司的荣誉表彰和高度肯定。从1996年起，卡斯柯公司积极开始VPI系统的硬件国产化和联锁逻辑的独立开发，因为不掌握系统核心安全原理，当时VPI的安全型系统软件和联锁逻辑开发工具软件仍由GRS公司提供。在由GRS主管联锁技术的副总裁签署了VPI系统国产化硬件许用证后，1998年1月，卡斯柯在兰州铁路局河口南站成功开通了第一个全部硬件国产化、联锁逻辑独立完成的双机热备的VPI型计算机联锁工程，标志着卡斯柯在引进安全系统技术并实现硬件国产化的探索道路上迈出了重要的实质性步伐。

但是随着联锁技术政策的某些变化，双机热备的VPI逐渐在国内联锁产品中被边缘化。从2003年开始，卡斯柯开始全面学习和引进ALSTOM的“二乘二取二”计算机联锁技术并实施软硬件的国产化。2006年11月，ALSTOM集团具有欧洲铁路SIL4信号安全认证资质的技术管理专家团队，在对iLOCK二乘二取二计算机联锁的国产化过程和技术成果进行了长达半年多的安全评审和

测试后，给该系统签发了安全审查报告和安全认证证书，表明国产化的iLOCK 系统在完全度和可用性达到欧洲同类产品的水平。

由于在ATS技术和计算机联锁技术国产化上的成功，卡斯柯公司在2005年得到了北京地铁五号线ATS和计算机联锁的供货合同，又一次将国产化的新型计算机联锁使用在地铁信号系统中。

在移动闭塞信号系统CBTC方面的工作

随着计算机和通讯技术的发展，国外业界领先的信号公司推出基于移动闭塞的信号系统CBTC，这往往导致国内公司刚刚研制成功的产品还没有上市就已经被市场边缘化。所以卡斯柯公司一直认为，通过将自身国产化的信号产品与国外领先的信号系统进行集成，既可以在工程实践完善自己的产品，也可以通过实践培养本公司在地铁信号系统应用方面的技术经验，从而掌握系统技术，使自己的国产化目标顺应市场潮流。

2006年ALSTOM决定将卡斯柯公司的ATS400系统和计算机联锁系统，集成到其最新的地铁移动闭塞ATC系统――URBALISE 888的产品线中，与卡斯柯一起制定未来地铁信号系统的总体解决方案。URBALISE 888在中国市场取得了成功，先获得北京地铁二号线信号系统升级合同，又获得了中国第一条无人驾驶的地铁信号系统合同――北京机场线，充分体现了用户对卡斯柯技术和产品的认可。

卡斯柯公司的技术团队在参与URBALISE 888系统各关键子系统的详细设计和接口设计的同时，按照欧洲CENELEC标准，使ATS400达到安全完整度二级，这也将是国内第一个达到SIL2等级的列车监督控制系统，目前ATS400和计算机联锁系统已经在ALSTOM法国总部通过了与URBALISE 888的部分工厂集成测试。同时为增强卡斯柯在今后CBTC信号系统上的开发和工程实施能