對(duì)于城市軌道交通系統(tǒng)高效率、高密度的要求來(lái)說(shuō)，列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）是必不可少的。其中一個(gè)重要的子系統(tǒng)列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行（駕駛）系統(tǒng)（ATO）能模擬有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)完成駕駛列車(chē)的任務(wù)。ATO子系統(tǒng)利用地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)牽引、制動(dòng)的控制，使列車(chē)經(jīng)常處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高乘客的舒適度，提高列車(chē)準(zhǔn)點(diǎn)率，節(jié)能能源。?
　　許多國(guó)家都在研究ATO系統(tǒng)，且取得了一定的成績(jī)。我國(guó)在此項(xiàng)技術(shù)上尚屬空白。本文將對(duì)比分析三套ATO系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)。?
　　1 ATC與ATO簡(jiǎn)介?
　　ATC是一套以安全和效率為目的、調(diào)節(jié)列車(chē)運(yùn)行間隔的自動(dòng)控制設(shè)備，通過(guò)車(chē)載設(shè)備、地面設(shè)備、車(chē)站和控制中心組成的控制系統(tǒng)完成列車(chē)運(yùn)行控制。ATC系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng):列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS），列車(chē)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)（ATP）和列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（ATO）。?
　　ATS子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)督、引導(dǎo)列車(chē)按預(yù)定的時(shí)刻表運(yùn)行，保證地鐵運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它通過(guò)轉(zhuǎn)換道岔建立發(fā)車(chē)進(jìn)路，并向列車(chē)提供由控制中心傳來(lái)的監(jiān)督命令。?
　　ATP子系統(tǒng)具有超速防護(hù)、零速度檢測(cè)和車(chē)門(mén)限制等功能。ATP提供速度限制信息以保持列車(chē)間的安全間隔，使列車(chē)在符合限制速度的標(biāo)準(zhǔn)下運(yùn)行。在打開(kāi)車(chē)門(mén)前，ATP先檢查各種允許打開(kāi)車(chē)門(mén)的條件，檢查通過(guò)后，才允許打開(kāi)車(chē)門(mén)。?
　　ATO子系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整車(chē)速，并能進(jìn)行站內(nèi)定點(diǎn)停車(chē)，使列車(chē)平穩(wěn)地停在車(chē)站的正確位置。?
　　ATO從ATS處得到列車(chē)運(yùn)行任務(wù)命令。其信息是通過(guò)軌道電路或軌旁通信器傳送到列車(chē)上的。信息經(jīng)過(guò)處理后傳給ATO，并顯示相關(guān)信息。ATO獲得有用信息后，結(jié)合線路情況開(kāi)始計(jì)算運(yùn)行速度，得出控制量，并執(zhí)行控制命令，同時(shí)顯示有關(guān)信息。到站后，開(kāi)門(mén)條件允許后，ATO打開(kāi)車(chē)門(mén)。停站期間，列車(chē)通過(guò)車(chē)-地通信系統(tǒng)把列車(chē)信息傳送給地面通信器，然后傳到ATS。ATS根據(jù)列車(chē)信息，把運(yùn)行信息傳給車(chē)載ATO。ATO的工作原理圖如圖1。

　　圖1 ATO工作原理圖

　　2 ATO系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)比較?
　　20世紀(jì)90年代初，北京地鐵1號(hào)線部分列車(chē)安裝了英國(guó)Westinghouse公司的ATO設(shè)備（未使用）;上海地鐵1號(hào)線的ATO設(shè)備則是從美國(guó)GRS公司引進(jìn)的，并于1996年11月開(kāi)始在全線試用。廣州地鐵1號(hào)線引進(jìn)的是德國(guó)Siemens公司的ATO設(shè)備，在1999年6月正式運(yùn)營(yíng)。由于他們的ATO系統(tǒng)設(shè)計(jì)不盡相同，因此有必要對(duì)不相同的地方進(jìn)行比較（主要是ATO設(shè)備、ATO需求數(shù)據(jù)與傳輸通道和控制策略），然后分析各種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，以利于ATO的設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。?
　　2.1 北京地鐵1號(hào)線ATO系統(tǒng)?
　　1.ATO設(shè)備?
　　車(chē)載設(shè)備:由設(shè)在列車(chē)每一端司機(jī)室內(nèi)的ATO控制器及安裝在列車(chē)每一端司機(jī)室車(chē)體下的兩個(gè)ATO接收天線和兩個(gè)ATO發(fā)送天線組成。?
　　地面設(shè)備:在各車(chē)站設(shè)備室內(nèi)設(shè)有站臺(tái)ATO通信器PAC（PlatformATOCommunicator）。PAC內(nèi)存有至下兩個(gè)車(chē)站的線路信息，并通過(guò)與LPU或RTU接口，得到來(lái)自ATS子系統(tǒng)的控制命令。在各車(chē)站上下行站臺(tái)以及進(jìn)行ATO折返的折返線處軌道上，設(shè)有Xd或X2環(huán)路及Rd環(huán)路。列車(chē)在車(chē)站停車(chē)期間，經(jīng)聯(lián)鎖電路及軌道電路的有關(guān)條件控制向室外環(huán)路發(fā)送。?
　　2.ATO需求數(shù)據(jù)與傳輸通道?
　　在ATO數(shù)據(jù)獲取的過(guò)程中，車(chē)載ATP接收安全信息。安全信息由列車(chē)當(dāng)前運(yùn)行區(qū)段的AF900軌道電路傳送，采用低頻脈沖調(diào)幅方式，有8種不同的調(diào)制頻率，6種用于ATP速度命令，2種用于門(mén)控命令。另外，車(chē)載TWC系統(tǒng)接收地面TWC信息。該信息一般是非安全控制功能數(shù)據(jù)，諸如運(yùn)行等級(jí)、列車(chē)號(hào)、目的地和跳停等。該信息采用FSK調(diào)制方式，通過(guò)地面TWC設(shè)備向列車(chē)發(fā)送。最后，車(chē)載ATO接收來(lái)自車(chē)載ATP、TWC的信息和標(biāo)志線圈的信息。?
　　3.控制策略?
　　速度調(diào)節(jié):ATO根據(jù)從ATP中獲取的MSS和TS，計(jì)算列車(chē)運(yùn)行速度曲線。該曲線比較簡(jiǎn)單，主要計(jì)算加速轉(zhuǎn)勻速、勻速轉(zhuǎn)制動(dòng)的位置點(diǎn)，以保證列車(chē)運(yùn)行時(shí)不超過(guò)MSS，并且在每個(gè)軌道電路區(qū)段目標(biāo)距離處速度不超過(guò)目標(biāo)速度。控制器根據(jù)線路的情況自動(dòng)控制列車(chē)的牽引及制動(dòng)輸出，盡量使列車(chē)按運(yùn)行速度曲線的速度來(lái)運(yùn)行。當(dāng)列車(chē)速度超過(guò)目標(biāo)速度時(shí)，ATP設(shè)備報(bào)警;當(dāng)超過(guò)最大允許速度時(shí)，ATP實(shí)施緊急制動(dòng)。?
　　車(chē)站停車(chē):在車(chē)站的定位停車(chē)是通過(guò)X2和Xd環(huán)路實(shí)現(xiàn)的。列車(chē)進(jìn)入車(chē)站X2環(huán)路范圍后，通過(guò)地-車(chē)之間的感應(yīng)，得出距停車(chē)點(diǎn)的距離，進(jìn)行第一次位置調(diào)整，并使速度盡量貼近預(yù)置的停車(chē)速度曲線。在Xd環(huán)路處，進(jìn)行第二次也是最后一次位置調(diào)整。