邓雪丽 王创
成都地铁运营有限公司 四川成都 610000
摘要：目前，我国城市轨道交通的速度和运营密度不断提高，在城市轨道交通系统的高效率、高密度要求下，列车自动控制是必不可少的。列车自动运行（驾驶）系统ATO ( Automatic Train Operation )能自动完成驾驶列车的任务，根据OCC的调整命令并考虑所有最严格的速度限制，向车辆发送牵引和制动命令。ATO子系统可以平稳的驾驶列车以确保乘客的舒适度。
关键字：列车自动驾驶；CBTC ；ATO
CBTC信号系统的关键是实现高层列车自动驾驶的系统功能，ATO利用先进的计算机技术计算列车运行过程并控制列车自动驾驶，不仅能做到降低驾驶人员的工作强度、提升旅客乘车的舒适性，还能有效地提高列车运行效率并节约能耗。
1、ATO子系统的构成
从硬件来看，ATP/ATO系统是一个整体，无明显的硬件划分，软件安装在车载CC机架的CMP板内，CMP板上有两个不同的CPU子模块：一个用于安全软件应用，主要用于ATP软件应用；一个用于非安全软件应用，包括ATO。
构成ATO系统的四大模块：
监控模块：处理乘客和司机可直接看见的所有功能：车门开/关、ATS信息管理、时间管理；
定位模块：可安全定位轨道上的列车；
时间调整模块：参考列车位置，时间调节模块可计算出最佳速度和加速度模式，从而可在最大限度节能的同时按时到站；
驾驶模块：建立发送给车辆的ATO命令。
通过这四大模块，ATO功能能确保：
预计与轨道设备有关的安全限制点：减速、阻挡信号、限速区段、车档等；
根据列车目标请求、行驶和制动性能及其他相关列车特性进行与计算速度曲线相关的速度控制。
2、ATO自动驾驶
列车自动驾驶是ATO的主要功能，ATO生成速度控制命令并发送到列车的牵引和制动系统，此功能可以确保：
根据列车目标请求、牵引和制动性能及其他相关列车特性进行与计算速度曲线相关的速度控制，通过速度控制以免列车超速和超能；
在车站精确平稳停车；
根据列车前方的安全约束点控制列车运行。
3、ATO精确停车
为满足停车精度要求，需要ATO和车辆的共同协作。ATO并非与车辆的电机和传动装置直接相连，而是不断向车辆发送指令，由车辆负责控制混合制动和电制动的性能。ATO的设计会补偿列车运行参数与正常参数之间的偏差，但如果偏差过大，将不能满足停车精度要求，即出现对标不准。
ATO精确停车通过位移测量功能实现，通过轨旁重定位信标进行定期更新，以确保其精确度。为实现精确停车需至少配置两个信标：
在距离信标天线约30米处设置1个精确停车预告信标（PSBa）用于精确停车预告；
在距离信标天线约3米处设置1个重定位信标（PSBa）用于精确停车。
在ATO驾驶模式下，2个车载控制器CC（车头或车尾）均用于管理列车的精确停车，因此，对应每个信标天线需要设置2个信标。
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当列车未在站台的适当位置停准，将采用下列措施：
如果列车未到达其正常的停车位置，司机将按压ATO启动按钮后，ATO将自动重新调整列车位置，如果列车越过了其正常的停车位置，列车通过司机人工反向运行以重新调整位置。
4、ATO车门管理
ATO在车站进行车门管理，其原理是：当ATP检测到列车已停稳且位置正确后，授权ATO将站台侧的车门打开，ATO随后将指令发送给车辆，然后打开站台侧的车门。
当列车以自动驾驶模式在车站停车时，如果DMS车门选择开关在“自动”位置上，开门由ATO在ATP的监控下自动控制，一旦检测到列车停靠正确，且满足所有其他安全条件，ATP子系统将向ATO子系统发出车门开门操作的授权。在收到来自ATS发送的下一个运行命令(包含本车站的发车时间)之前， ATO控制车门开门并开始停站时间倒计时（倒计时在DMI上显示）。停站时间一到，ATO向车辆发送车门关门命令，并在DMI上向司机显示“车门关门”信息。当检测到车门关闭并锁定，则ATP授权列车可以发车。
5、ATO自动发车
在列车上，当车辆接收到车门关闭命令时会开启提示音和提示灯以告知乘客车门即将关闭。通过CC与车辆参数的接口，可定义从车辆发出声光提示至车门关闭的预置时间（通常为3秒）。ATO或司机负责向车辆发送关闭车门命令。当ATP确认所有车门均已关闭并锁定后，可授权列车发车。列车在AMC模式下，ATO控制列车自动发车或司机按压ATO启动按钮发车。在ATO控制列车自动发车的情况下，需要司机进行确认，以避免可能发生的危险。
6、ATO自动调整
6.1发车
ATO自动驾驶列车功能充分考虑ATP安全限制（授权移动终点EOA，限制信号机，限速）、乘客舒适度及调整约束，以计算出一个满足上述所有要求的运行曲线。在车站发车时，ATO也可以从多个运行曲线中选择一个完全匹配发车和到站时间要求的运行曲线。这些运行曲线包括全速运行曲线，中间运行曲线，非全速运行曲线。如果列车在站间运行时，接收到更新的调整命令，则ATO将确保此更新符合列车牵引/制动能力，乘客舒适度要求和目标距离，然后应用此新的调整命令。
6.2提前发车
值班员随时可向列车发送一个提前发车指令，以命令列车只要ATP授权列车安全发车就立即离站，在此情况下，ATO可立即发车。
6.3扣车
ATO子系统能够从ATS收到扣车控制命令，此控制命令通过连续车－地通信直接发送到ATO子系统。ATO根据扣车命令将列车扣留在车站，直至从ATS收到发车命令为止。在扣车期间，由于暂时不发车，故车门保持敞开。
扣车解除将自动触发关闭车门操作，由DMI显示提醒司机人工关闭车门，或由ATO控制自动关闭车门。
6.4跳停
跳停功能能够阻止ATO在下一车站停车。接收到ATS的请求之后，系统在屏幕上显示一个图标以通知司机，并触发由车辆处理的乘客信息，ATO执行站间运行并监控列车速度。跳停命令可以取消，但是只有列车所在位置能够确保ATO在下一车站正确停车时才考虑取消跳停。
7、ATO节能功能
ATO按照ATS发送的到站时间，并由ATO选择的非全速运行曲线将节点最大化。在这种情况下，列车在运行过程中ATO将采用适度牵引/制动和惰行最大化。中间的运行曲线亦考虑了节能，因其站间平均运行速度比非全速运行高，故节能程度较低。由于全速运行曲线是为准点到站所须应用的最高运行速度，所以无节能。 ATO能充分利用目标到达时间和当前运行时间之间的余量，此时间余量由ATS根据ATO发出的列车实际位置而定义。这样，ATO通过控制牵引或制动来调整其速度，以求准点到站，保证到达时间在准点范围值以内，并同时将惰行时间最大化。应用这种松缓模式（非全速运行模式）可能会使列车偏离时刻表几秒钟，但是总体来讲，可以灵活行车并且节约能耗。
节能依赖于车辆牵引及制动的方式，对车辆实施的过度牵引越多，节能就越少，而惰行时间越长，就更为节能，因此需要信号与车辆设计团队共同确定最佳的节能策略。
参考文献：
[1]段綦，孙章，徐金祥.基于无线通信的列车控制技术与互联互通[J]. 城市轨道交通研究，2004，26(3)：10-12
论文作者:邓雪丽,王创
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/11
标签：列车论文; 车门论文; 信标论文; 命令论文; 车辆论文; 曲线论文; 速度论文; 《防护工程》2018年第21期论文;