地鐵的ATO與ATP的駕駛

黃科為 朱思鵬 李晟皓 張成琰 蔡森

城市軌道交通車輛普遍采用自動駕駛（ATO）模式，保證列車高效運行，并降低司機的工作強度。在每天晚上八點過后，正線將會采用手動駕駛（ATP）模式，加強司機對于手動駕駛的熟練。

1：ATC系統的簡介

列車自動控制（ATC--Automatic Train Control）系統包括四個子系統：列車自動防護（ATP--Automatic Train Protection）、列車自動駕駛（ATO--Automatic Train Operation）、列車自動監控（ATS--Automatic Train Supervision）、計算機聯鎖系統。

ATS是信號控制系統的上層管理部分，也是核心內容之一，這一系統的目的是對全線列車的運行情況進行監督控制，保障城市軌道交通的列車在安全的基礎上實現準點運行。這一系統的主要內容包括進路控制模式的處理以及進路的自動觸發和沖突檢查。

列車監督系統的原理是列車的控制中心通過對車站控制中心的管理來實現臨近車站之間的控制交接，而車站的控制中心的工作是通過車站管理范圍之內的基站和與列車的車載通信設備之間進行通信來完成對列車的運行控制。

2：ATO模式的簡介

列車自動駕駛系統（Automatic TrainOperation）是地鐵車站列車集中控制系統的一個子系統，是列車自動控制系統（ATC）中必不可少的一個重要子系統。它能模擬完成駕駛列車的任務，通過利用地面信息實現對列車牽引、制動、自動折返等運行控制，使列車經常處于最佳運行狀態，提高乘客的乘坐舒適度和列車的準點率，節約能源。另外，它還提供定點停車、車門控制和給車站反饋列車定位信息等功能。ATO使列車運營降低了成本、增加運營彈性，使密集發車成為可能，是城市軌道交通進入自動化時代的可靠技術保障。具體功能如下：（1）自動駕駛和目的制動（2）開門（3）列車由車站發車（4）加速（5）巡航（6）在正線上停車（7）限速區段運行（8）通過車站（9）車輛段向正線發車（10）從正線向車輛段發車（11）列車自動折返。

ATO子系統能保證運行時間與定點停車，還能提高運行效率，提高舒適度，減少能耗。但作為ATC的一個子系統，它的功能是要依靠ATC各子系統協調工作共同完成的，缺少ATP與ATS子系統，ATO將無法正常工作。

從運行中所起作用來說，ATO主要實現駕駛列車的功能，能進行車速的正常調整，給旅客傳送信息，進行車門的開關作業，但這只是執行操作命令，不能確保安全，這就需要ATP來進行防護。ATP起監督功能，對不符合安全的情況給予防護，保證列車不超速，車門不誤動。由此可見ATP系統是列車運行時必不可少的安全保障，ATO系統則是提高城市軌道交通列車運行水平（準點、平穩、節能）的技術措施。在任何時候，只要ATP系統正常的話，就應讓其執行防護工作，以確保行車安全。

3：ATP模式的簡介

ATP子系統（列車自動保護系統）是確保列車運行速度不超過目標速度的安全控制系統。它是列車自動控制（ATC）系統的子系統，也是確保列車安全運行，實現超速防護的關鍵設備。該子系統通過設于軌旁的ATP地面設備，連續地向列車傳送“目標速度”或“目標距離”等信息，以保持后續列車與先行列車之間的安全間隔距離，并監督列車車門和站臺屏蔽門的開啟和關閉的程序控制，確保它們的安全操作。ATP子系統地面發送設備平時通過軌道電路或交叉感應環線發送列車檢測信息，以檢查軌道區段的空閑和占用，當檢測到列車占用該軌道區段時，將“目標速度”或“目標距離”等數據信息傳送給列車。車載ATP設備接收并解譯“速度命令”等數據信息，結合列車實際速度、制動率、車輪磨損補償等相關條件，實現超速防護控制，并與列車自動運行（ATO）子系統配合，實現列車速度的自動調整。當列車到達定位停車點，由ATP子系統通過軌旁設備向列車傳送列車車門開啟和關閉信息，進行列車車門開、閉控制。ATP子系統主要有：音頻無絕緣軌道電路的“速度碼”制式;數字編碼軌道電路的“目標速度”制式;數字報文式軌道電路的“目標距離”制式;不設鋼軌的獨軌交通系統，通過專用的交叉感應環線來傳送ATP信息。利用軌間感應環線，實現車-地雙向數據通信，完成移動閉塞功能的基于通信的列車控制系統，也已在中國采用。

4：ATO模式的停車過程

整個過程如圖1所示。如果列車的實際速度曲線能夠 與該速度曲線完全重合，則列車將完美的實現對標停 車。但是實際上，列車受速度檢測誤差、列車位置誤差、 制動力誤差、輪對打滑等因素的影響，時刻都可能造 成實際速度曲線偏離推薦速度曲線，此時ATO系統會 通過實際速度與推薦速度的差值，增加或者減少制動力 進行調整，使實際速度不斷的跟蹤推薦速度，直至列車速度為0。

5：列車ATP手動駕駛

列車運行安全是城市軌道交通運營安全體系最關鍵的環節，司機的駕駛操作安全關系乘客的生命安危及資產的安全，所以列車司機在工作中必須遵守規章制度，正確操作設備和執行各項作業程序，主要要求如下： 嚴格按照要求操作使用設備和正確執行各項作業程序。 嚴格按《列車時刻表》動車。

列車的速度、監控、運行及制動在車載信號設備限制下由電客車司機操作。開關車門由人工控制，但僅在車載信號設備給出車門允許信號時才允許操作。車載信號設備僅在列車停準在站臺時才給出允許信號。系統默認駕駛模式為人工駕駛，確認司機室信號顯示屏上的有效駕駛模式，當有效時，系統自動進入該駕駛模式。車載信號設備連續監控列車速度，并在超過規定速度時實施常用制動。在超過最大允許速度時實施緊急制動。 所有必要的駕駛信息將在司機室信號顯示屏上顯示。