地鐵ATO系統(tǒng)解析，自動(dòng)駕駛？

　　“什么？地鐵進(jìn)站后是自動(dòng)停車的？”

　　“還可以自動(dòng)打開車門？”

　　在過去，或者當(dāng)前的一些陳舊的既有地鐵線路中，地鐵列車多為司機(jī)人工駕駛。隨著地鐵信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展，地鐵列車的控制系統(tǒng)也變得越來越智能，很早，地鐵就已經(jīng)可以像飛機(jī)一樣，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛了。地鐵可以行駛在隧道中，不需要司機(jī)的控制，就像我們知道的定速巡航中的小汽車一樣。

　　有了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，對(duì)地鐵司機(jī)來說——地鐵不是你想開，想開就能開。

　　那么，什么是地鐵自動(dòng)駕駛系統(tǒng)？

　　地鐵自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，又叫做ATO，而ATO這個(gè)稱謂可能早已被廣大信號(hào)人叫到爛。

　　ATO（英文稱Automatic Train Operation）叫列車自動(dòng)運(yùn)行裝置，現(xiàn)在多稱作列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。ATO的主要功能為：可以實(shí)現(xiàn)列車的加速、巡航、減速、精確停車以及停車后自動(dòng)開啟車門和站臺(tái)安全門。

　　那么，地鐵列車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精確停車、開關(guān)車門和屏蔽門都是ATO的功勞了？

　　這么說，只說對(duì)了一半。

　　ATO作為地鐵列車車載設(shè)備，只是命令的執(zhí)行者，而這些命令的計(jì)算卻要依靠一些地鐵系統(tǒng)中的其他設(shè)備。

　　今天，就一起來聊聊列車自動(dòng)精確停車的其他設(shè)備。

　　試想，地鐵列車在隧道中運(yùn)行，是如何知道：哪里是站臺(tái)，哪里是該停車的位置呢，哪里該加速，哪里該減速呢？

　　解決這些問題，可能還需要引入另外一個(gè)設(shè)備。

　　都有過這樣的體會(huì)：開著小汽車在高速路上行駛，雖然不認(rèn)路，但是基本上毫無壓力，原因很簡(jiǎn)單，我們有導(dǎo)航，而導(dǎo)航對(duì)于我們來說就是地圖，有了地圖，就不會(huì)迷路，即便是驅(qū)車駕駛在陌生的高速路上，也可以知道哪里有出口，哪里有服務(wù)區(qū)、哪里有電子狗。所以，導(dǎo)航是高速路上的開車必備。

　　地鐵也是一樣，地鐵在黑暗的隧道中行駛，同樣裝備一個(gè)類似導(dǎo)航的東西，叫做電子地圖。

　　電子地圖和不像我們?cè)谄噷?dǎo)航里面見到的地圖，是一個(gè)三維或者二維的地圖，可以直觀的顯示出來，提供給司機(jī)查看。地鐵系統(tǒng)的電子地圖可以說是一個(gè)一維的地圖，把地鐵的線路畫成一條線，在這條線上，把線路中的所有信號(hào)設(shè)備標(biāo)注出來；與汽車導(dǎo)航不同的是，這個(gè)地圖不需要司機(jī)去看，而是需要列車車載設(shè)備在運(yùn)行的過程中不斷地讀取。

　　而電子地圖的終極形式就是一堆機(jī)器數(shù)據(jù)，向刷手機(jī)ROM一樣刷寫在列車車載設(shè)備ATP中。 列車在運(yùn)行的過程中，不斷讀取電子地圖中的數(shù)據(jù)，從而獲取線路中的信息，“實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航”。

　　相比于汽車的導(dǎo)航，電子地圖里沒有加油站、服務(wù)區(qū)、十字路口，取而代之的是：站臺(tái)、區(qū)間、信號(hào)機(jī)、道岔信息、應(yīng)答器信息等。

　　地鐵列車的電子地圖中描繪了整個(gè)地鐵線路的所有信息。在這條線路上，設(shè)計(jì)了很多個(gè)坐標(biāo)，列車通過這些坐標(biāo)知道自己的當(dāng)前位置，同時(shí)也可以通過這些坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)一些重要的功能。

　　圖一中，紅色三角表示電子地圖中的坐標(biāo)，叫做信標(biāo)，又叫做應(yīng)答器。沒有初始位置的列車行駛經(jīng)過應(yīng)答器之后，可以實(shí)現(xiàn)定位，獲取自己在一條地鐵線路中的具體位置；而運(yùn)行中的列車通過不斷經(jīng)過多個(gè)應(yīng)答器而持續(xù)地實(shí)現(xiàn)位置校正，減少行駛過程中產(chǎn)生的累計(jì)誤差，提高列車的測(cè)速測(cè)距精度，從而計(jì)算出自己在線路中的精確位置。

　　應(yīng)答器的顏色一般都是黃色，圖二就是應(yīng)答器在站臺(tái)的布置。

　　這樣的應(yīng)答器一般在站里會(huì)布置3-4個(gè)，用于列車的自動(dòng)精確停車，好奇的同學(xué)，下次乘坐地鐵的時(shí)候，可以到車站里面看一看。

　　列車進(jìn)入站臺(tái)后，經(jīng)過第一個(gè)應(yīng)答器的時(shí)候，開始第一次校正，列車計(jì)算自己的位置和當(dāng)前速度，同時(shí)計(jì)算出列車應(yīng)該輸出的牽引力和制動(dòng)力，通過ATO輸出給列車，使列車在進(jìn)站過程中不斷調(diào)整速度。

　　經(jīng)過第二個(gè)的時(shí)候，列車距離停車點(diǎn)又近了一步，列車?yán)^續(xù)計(jì)算牽引和制動(dòng)力，調(diào)整速度。

　　同樣的，列車經(jīng)過第三個(gè)、第四個(gè)應(yīng)答器……

　　一般來說，列車再經(jīng)過3到4次速度調(diào)整之后，最終可以計(jì)算出一個(gè)可靠的制動(dòng)力，保證列車正好停在的停車點(diǎn)的位置。從而實(shí)現(xiàn)精確自動(dòng)停車。

　　一般來說，地鐵列車精確自動(dòng)停車的精度在50cm左右，超過50之后，則視為未精確停車，這個(gè)時(shí)候就需要司機(jī)手動(dòng)“給點(diǎn)兒油門兒”或者“掛點(diǎn)倒擋”手動(dòng)把停車位置找準(zhǔn)。

　　停在停車點(diǎn)位置的列車，即為滿足停車精度的列車，這種情況下，列車的車門與站臺(tái)的屏蔽門是對(duì)齊的。

　　在列車精確自動(dòng)停車之后，ATO先會(huì)輸出一個(gè)制動(dòng)力，保證列車不會(huì)溜車，先要保證安全嘛；同時(shí)ATO自動(dòng)開啟站臺(tái)側(cè)的車門，并發(fā)送命令給站臺(tái)屏蔽門，使站臺(tái)屏蔽門打開，讓乘客上車。乘客上車后，列車自動(dòng)關(guān)閉車門，列車的站臺(tái)作業(yè)完成，發(fā)車、駛向下一站。

　　信息過程大概如圖所示，列車停車后打開車門和屏蔽門。