對于城市軌道交通系統(tǒng)高效率、高密度的要求來說，列車自動控制系統(tǒng)（ATC）是必不可少的。其中一個重要的子系統(tǒng)列車自動運行（駕駛）系統(tǒng)（ATO）能模擬有經(jīng)驗的司機完成駕駛列車的任務。ATO子系統(tǒng)利用地面信息實現(xiàn)對列車牽引、制動的控制，使列車經(jīng)常處于最佳運行狀態(tài)，提高乘客的舒適度，提高列車準點率，節(jié)能能源。?
　　許多國家都在研究ATO系統(tǒng)，且取得了一定的成績。我國在此項技術上尚屬空白。本文將對比分析三套ATO系統(tǒng)技術特點。?
　　1 ATC與ATO簡介?
　　ATC是一套以安全和效率為目的、調(diào)節(jié)列車運行間隔的自動控制設備，通過車載設備、地面設備、車站和控制中心組成的控制系統(tǒng)完成列車運行控制。ATC系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng):列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS），列車自動保護系統(tǒng)（ATP）和列車自動運行系統(tǒng)（ATO）。?
　　ATS子系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)督、引導列車按預定的時刻表運行，保證地鐵運行系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它通過轉(zhuǎn)換道岔建立發(fā)車進路，并向列車提供由控制中心傳來的監(jiān)督命令。?
　　ATP子系統(tǒng)具有超速防護、零速度檢測和車門限制等功能。ATP提供速度限制信息以保持列車間的安全間隔，使列車在符合限制速度的標準下運行。在打開車門前，ATP先檢查各種允許打開車門的條件，檢查通過后，才允許打開車門。?
　　ATO子系統(tǒng)能自動調(diào)整車速，并能進行站內(nèi)定點停車，使列車平穩(wěn)地停在車站的正確位置。?
　　ATO從ATS處得到列車運行任務命令。其信息是通過軌道電路或軌旁通信器傳送到列車上的。信息經(jīng)過處理后傳給ATO，并顯示相關信息。ATO獲得有用信息后，結合線路情況開始計算運行速度，得出控制量，并執(zhí)行控制命令，同時顯示有關信息。到站后，開門條件允許后，ATO打開車門。停站期間，列車通過車-地通信系統(tǒng)把列車信息傳送給地面通信器，然后傳到ATS。ATS根據(jù)列車信息，把運行信息傳給車載ATO。ATO的工作原理圖如圖1。

　　圖1 ATO工作原理圖

　　2 ATO系統(tǒng)技術特點比較?
　　20世紀90年代初，北京地鐵1號線部分列車安裝了英國Westinghouse公司的ATO設備（未使用）;上海地鐵1號線的ATO設備則是從美國GRS公司引進的，并于1996年11月開始在全線試用。廣州地鐵1號線引進的是德國Siemens公司的ATO設備，在1999年6月正式運營。由于他們的ATO系統(tǒng)設計不盡相同，因此有必要對不相同的地方進行比較（主要是ATO設備、ATO需求數(shù)據(jù)與傳輸通道和控制策略），然后分析各種設計的特點，以利于ATO的設備國產(chǎn)化。?
　　2.1 北京地鐵1號線ATO系統(tǒng)?
　　1.ATO設備?
　　車載設備:由設在列車每一端司機室內(nèi)的ATO控制器及安裝在列車每一端司機室車體下的兩個ATO接收天線和兩個ATO發(fā)送天線組成。?
　　地面設備:在各車站設備室內(nèi)設有站臺ATO通信器PAC（PlatformATOCommunicator）。PAC內(nèi)存有至下兩個車站的線路信息，并通過與LPU或RTU接口，得到來自ATS子系統(tǒng)的控制命令。在各車站上下行站臺以及進行ATO折返的折返線處軌道上，設有Xd或X2環(huán)路及Rd環(huán)路。列車在車站停車期間，經(jīng)聯(lián)鎖電路及軌道電路的有關條件控制向室外環(huán)路發(fā)送。?
　　2.ATO需求數(shù)據(jù)與傳輸通道?
　　在ATO數(shù)據(jù)獲取的過程中，車載ATP接收安全信息。安全信息由列車當前運行區(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種用于門控命令。另外，車載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)，諸如運行等級、列車號、目的地和跳停等。該信息采用FSK調(diào)制方式，通過地面TWC設備向列車發(fā)送。最后，車載ATO接收來自車載ATP、TWC的信息和標志線圈的信息。?
　　3.控制策略?
　　速度調(diào)節(jié):ATO根據(jù)從ATP中獲取的MSS和TS，計算列車運行速度曲線。該曲線比較簡單，主要計算加速轉(zhuǎn)勻速、勻速轉(zhuǎn)制動的位置點，以保證列車運行時不超過MSS，并且在每個軌道電路區(qū)段目標距離處速度不超過目標速度?？刂破鞲鶕?jù)線路的情況自動控制列車的牽引及制動輸出，盡量使列車按運行速度曲線的速度來運行。當列車速度超過目標速度時，ATP設備報警;當超過最大允許速度時，ATP實施緊急制動。?
　　車站停車:在車站的定位停車是通過X2和Xd環(huán)路實現(xiàn)的。列車進入車站X2環(huán)路范圍后，通過地-車之間的感應，得出距停車點的距離，進行第一次位置調(diào)整，并使速度盡量貼近預置的停車速度曲線。在Xd環(huán)路處，進行第二次也是最后一次位置調(diào)整。