地铁列车是如何实现自动驾驶和精准停车的？

2019-05-17 22:39 作者:通行线 0人读过 | 我要投稿

地铁是许多人日常通勤不可或缺的交通工具之一，经常乘坐地铁的你有没有想过，这么长的一列地铁列车，是如何实现“说走就走、想停就停”的呢？如何让这样的一列“庞然大物”对准车站的屏蔽门呢？今天“通行线”就为大家来介绍一下地铁列车自动驾驶、精准停车背后的秘密——列车自动驾驶系统。

在我国的大多数地铁线路中，都装配了列车自动驾驶系统（ Automatic Train Operation, 简称 ATO ）。列车在轨道上的启动、停止及速度调整，都交由 ATO 系统完成。ATO 对列车的操控代表了司机能达到的最高驾驶水平，与司机人工驾驶相比，ATO 能更精确地控制列车的速度、加速度以及加速度变化率，从而控制列车更平稳地运行，带给乘客更舒适的乘车体验。

控制列车平稳运行

在列车运行过程中，ATO 会读取列车的实时位置与速度，与 ATP 安全制动模型相比较，根据当前线路的坡度等参数，自动控制列车的牵引（“油门”）与制动（“刹车”）。ATO 对“油门”与“刹车”进行精准控制，使列车速度贴近限制速度，尽可能地压缩行车时间，提高行车效率；同时控制“油门”“刹车”的动作范围，避免急加速和急减速，影响乘车的舒适度。

ATO 将司机从繁琐的列车速度控制中解放出来，却不能完全取代司机。ATO 控制列车时，列车的运行状态监督、关门发车、进出车辆段（停车场）、通电断电等工作，仍需要由司机来完成；司机也必须掌握ATO失效时人工驾驶列车的技能。

值得一提的是，如果列车晚点，ATO 会通过无线通信接收到调度中心的自动指令，牺牲部分乘客舒适度来压缩行车时间，把耽误的时间追回来，实现列车晚点的自动调整。

精准对位进站停车

除了控制列车平稳运行外，ATO 对于乘客体验的另一种直观体现便是控制地铁列车的精准停车了。得益于 ATO 的定点停车功能，地铁列车进站时，总能平稳地减速，并将车门一次性对准屏蔽门。

在距离停车位置数百米内的轨道下方，埋有多组用于对位停车的线圈（应答机）。列车每驶过一组线圈，就会接收到一个停车信息，触发对应的制动程序，分阶段降低列车的速度，确保列车控制的精度。

我们开小汽车遇到红灯时，当看到车头即将挡住停车线，我们会立刻踩住刹车，把车停下；同样，当地铁列车收到最后一个停车信息时（经过前几次的减速，此时列车的速度已经很低了），ATO 对列车施加最大常用制动（即“刹车”踩到底），把车停住。这就是 ATO 控制列车平稳地对准屏蔽门的过程。显然，ATO 对位停车所花费的时间比人工停车少很多，而且列车停车位置的误差一般不会超过 30 厘米。

自动“调头”

所谓“折返”，指的是地铁列车行驶至终点站后，更换运行方向以便开回起点站的过程。折返包括了终点站下客、驶出终点站站台、更换运行方向、返回终点站站台等流程。在折返的过程中，列车停停走走，只能以低速运行，会花费较多时间；因此在很多地铁线路中，列车的折返时间是压缩行车间隔的最大瓶颈。最著名的是上海地铁 1 号线莘庄站，在改造之前，列车在莘庄站的最短折返时间长达 2 分 44 秒，这也是当时上海地铁 1 号线的最短行车间隔。