地鐵ATO系統解析，自動駕駛？

　　“什么？地鐵進站后是自動停車的？”

　　“還可以自動打開車門？”

　　在過去，或者當前的一些陳舊的既有地鐵線路中，地鐵列車多為司機人工駕駛。隨著地鐵信號系統的發展，地鐵列車的控制系統也變得越來越智能，很早，地鐵就已經可以像飛機一樣，實現自動駕駛了。地鐵可以行駛在隧道中，不需要司機的控制，就像我們知道的定速巡航中的小汽車一樣。

　　有了自動駕駛系統，對地鐵司機來說——地鐵不是你想開，想開就能開。

　　那么，什么是地鐵自動駕駛系統？

　　地鐵自動駕駛系統，又叫做ATO，而ATO這個稱謂可能早已被廣大信號人叫到爛。

　　ATO（英文稱Automatic Train Operation）叫列車自動運行裝置，現在多稱作列車自動駕駛系統。ATO的主要功能為：可以實現列車的加速、巡航、減速、精確停車以及停車后自動開啟車門和站臺安全門。

　　那么，地鐵列車實現自動精確停車、開關車門和屏蔽門都是ATO的功勞了？

　　這么說，只說對了一半。

　　ATO作為地鐵列車車載設備，只是命令的執行者，而這些命令的計算卻要依靠一些地鐵系統中的其他設備。

　　今天，就一起來聊聊列車自動精確停車的其他設備。

　　試想，地鐵列車在隧道中運行，是如何知道：哪里是站臺，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設備。

　　都有過這樣的體會：開著小汽車在高速路上行駛，雖然不認路，但是基本上毫無壓力，原因很簡單，我們有導航，而導航對于我們來說就是地圖，有了地圖，就不會迷路，即便是驅車駕駛在陌生的高速路上，也可以知道哪里有出口，哪里有服務區、哪里有電子狗。所以，導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，同樣裝備一個類似導航的東西，叫做電子地圖。

　　電子地圖和不像我們在汽車導航里面見到的地圖，是一個三維或者二維的地圖，可以直觀的顯示出來，提供給司機查看。地鐵系統的電子地圖可以說是一個一維的地圖，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設備標注出來；與汽車導航不同的是，這個地圖不需要司機去看，而是需要列車車載設備在運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器數據，向刷手機ROM一樣刷寫在列車車載設備ATP中。 列車在運行的過程中，不斷讀取電子地圖中的數據，從而獲取線路中的信息，“實現導航”。

　　相比于汽車的導航，電子地圖里沒有加油站、服務區、十字路口，取而代之的是：站臺、區間、信號機、道岔信息、應答器信息等。

　　地鐵列車的電子地圖中描繪了整個地鐵線路的所有信息。在這條線路上，設計了很多個坐標，列車通過這些坐標知道自己的當前位置，同時也可以通過這些坐標實現一些重要的功能。

　　圖一中，紅色三角表示電子地圖中的坐標，叫做信標，又叫做應答器。沒有初始位置的列車行駛經過應答器之后，可以實現定位，獲取自己在一條地鐵線路中的具體位置；而運行中的列車通過不斷經過多個應答器而持續地實現位置校正，減少行駛過程中產生的累計誤差，提高列車的測速測距精度，從而計算出自己在線路中的精確位置。

　　應答器的顏色一般都是黃色，圖二就是應答器在站臺的布置。

　　這樣的應答器一般在站里會布置3-4個，用于列車的自動精確停車，好奇的同學，下次乘坐地鐵的時候，可以到車站里面看一看。

　　列車進入站臺后，經過第一個應答器的時候，開始第一次校正，列車計算自己的位置和當前速度，同時計算出列車應該輸出的牽引力和制動力，通過ATO輸出給列車，使列車在進站過程中不斷調整速度。

　　經過第二個的時候，列車距離停車點又近了一步，列車繼續計算牽引和制動力，調整速度。

　　同樣的，列車經過第三個、第四個應答器……

　　一般來說，列車再經過3到4次速度調整之后，最終可以計算出一個可靠的制動力，保證列車正好停在的停車點的位置。從而實現精確自動停車。

　　一般來說，地鐵列車精確自動停車的精度在50cm左右，超過50之后，則視為未精確停車，這個時候就需要司機手動“給點兒油門兒”或者“掛點倒擋”手動把停車位置找準。

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

　　在列車精確自動停車之后，ATO先會輸出一個制動力，保證列車不會溜車，先要保證安全嘛；同時ATO自動開啟站臺側的車門，并發送命令給站臺屏蔽門，使站臺屏蔽門打開，讓乘客上車。乘客上車后，列車自動關閉車門，列車的站臺作業完成，發車、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。