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地鐵列車是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和精準(zhǔn)停車的？

2019-05-17 22:39 作者:通行線 0人讀過(guò) | 我要投稿

地鐵是許多人日常通勤不可或缺的交通工具之一，經(jīng)常乘坐地鐵的你有沒(méi)有想過(guò)，這么長(zhǎng)的一列地鐵列車，是如何實(shí)現(xiàn)“說(shuō)走就走、想停就停”的呢？如何讓這樣的一列“龐然大物”對(duì)準(zhǔn)車站的屏蔽門(mén)呢？今天“通行線”就為大家來(lái)介紹一下地鐵列車自動(dòng)駕駛、精準(zhǔn)停車背后的秘密——列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

在我國(guó)的大多數(shù)地鐵線路中，都裝配了列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ Automatic Train Operation, 簡(jiǎn)稱?ATO?）。列車在軌道上的啟動(dòng)、停止及速度調(diào)整，都交由 ATO 系統(tǒng)完成。ATO 對(duì)列車的操控代表了司機(jī)能達(dá)到的最高駕駛水平，與司機(jī)人工駕駛相比，ATO 能更精確地控制列車的速度、加速度以及加速度變化率，從而控制列車更平穩(wěn)地運(yùn)行，帶給乘客更舒適的乘車體驗(yàn)。

控制列車平穩(wěn)運(yùn)行

在列車運(yùn)行過(guò)程中，ATO 會(huì)讀取列車的實(shí)時(shí)位置與速度，與 ATP 安全制動(dòng)模型相比較，根據(jù)當(dāng)前線路的坡度等參數(shù)，自動(dòng)控制列車的牽引（“油門(mén)”）與制動(dòng)（“剎車”）。ATO 對(duì)“油門(mén)”與“剎車”進(jìn)行精準(zhǔn)控制，使列車速度貼近限制速度，盡可能地壓縮行車時(shí)間，提高行車效率；同時(shí)控制“油門(mén)”“剎車”的動(dòng)作范圍，避免急加速和急減速，影響乘車的舒適度。

ATO 并不能完全取代司機(jī)，地鐵列車進(jìn)出車輛段等工作仍需要司機(jī)完成

ATO 將司機(jī)從繁瑣的列車速度控制中解放出來(lái)，卻不能完全取代司機(jī)。ATO 控制列車時(shí)，列車的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)督、關(guān)門(mén)發(fā)車、進(jìn)出車輛段（停車場(chǎng)）、通電斷電等工作，仍需要由司機(jī)來(lái)完成；司機(jī)也必須掌握ATO失效時(shí)人工駕駛列車的技能。

值得一提的是，如果列車晚點(diǎn)，ATO 會(huì)通過(guò)無(wú)線通信接收到調(diào)度中心的自動(dòng)指令，犧牲部分乘客舒適度來(lái)壓縮行車時(shí)間，把耽誤的時(shí)間追回來(lái)，實(shí)現(xiàn)列車晚點(diǎn)的自動(dòng)調(diào)整。

精準(zhǔn)對(duì)位進(jìn)站停車

除了控制列車平穩(wěn)運(yùn)行外，ATO 對(duì)于乘客體驗(yàn)的另一種直觀體現(xiàn)便是控制地鐵列車的精準(zhǔn)停車了。得益于 ATO 的定點(diǎn)停車功能，地鐵列車進(jìn)站時(shí)，總能平穩(wěn)地減速，并將車門(mén)一次性對(duì)準(zhǔn)屏蔽門(mén)。

在距離停車位置數(shù)百米內(nèi)的軌道下方，埋有多組用于對(duì)位停車的線圈（應(yīng)答機(jī)）。列車每駛過(guò)一組線圈，就會(huì)接收到一個(gè)停車信息，觸發(fā)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)程序，分階段降低列車的速度，確保列車控制的精度。

我們開(kāi)小汽車遇到紅燈時(shí)，當(dāng)看到車頭即將擋住停車線，我們會(huì)立刻踩住剎車，把車停下；同樣，當(dāng)?shù)罔F列車收到最后一個(gè)停車信息時(shí)（經(jīng)過(guò)前幾次的減速，此時(shí)列車的速度已經(jīng)很低了），ATO 對(duì)列車施加最大常用制動(dòng)（即“剎車”踩到底），把車停住。這就是?ATO 控制列車平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)屏蔽門(mén)的過(guò)程。顯然，ATO 對(duì)位停車所花費(fèi)的時(shí)間比人工停車少很多，而且列車停車位置的誤差一般不會(huì)超過(guò) 30 厘米。

自動(dòng)“調(diào)頭”

所謂“折返”，指的是地鐵列車行駛至終點(diǎn)站后，更換運(yùn)行方向以便開(kāi)回起點(diǎn)站的過(guò)程。折返包括了終點(diǎn)站下客、駛出終點(diǎn)站站臺(tái)、更換運(yùn)行方向、返回終點(diǎn)站站臺(tái)等流程。在折返的過(guò)程中，列車停停走走，只能以低速運(yùn)行，會(huì)花費(fèi)較多時(shí)間；因此在很多地鐵線路中，列車的折返時(shí)間是壓縮行車間隔的最大瓶頸。最著名的是上海地鐵 1 號(hào)線莘莊站，在改造之前，列車在莘莊站的最短折返時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 2 分 44 秒，這也是當(dāng)時(shí)上海地鐵 1 號(hào)線的最短行車間隔。

在很多裝備有 ATO 的線路中，也配有列車自動(dòng)折返功能，以壓縮折返時(shí)間，減小行車間隔。下面我們就為大家介紹一種典型的自動(dòng)折返程序。

列車在終點(diǎn)站下客完畢后，司機(jī)按壓自動(dòng)折返按鈕發(fā)車。列車啟動(dòng)后，司機(jī)切斷當(dāng)前駕駛室（以下稱為 A 端）的控制，走向列車另一端（以下稱為 B 端）的駕駛室，A 端的 ATO 繼續(xù)控制列車行駛至折返軌。

列車完全駛?cè)胝鄯弟壨７€(wěn)，道岔更改方向，列車在 A 端 ATO 的控制下倒車運(yùn)行至上客站臺(tái)。

列車在上客站臺(tái)停穩(wěn)，司機(jī)利用乘客上車時(shí)間辦理手續(xù)，取得另一端駕駛室的控制權(quán)，關(guān)閉 A 端 ATO，激活 B 端 ATO。

上客完畢，列車關(guān)門(mén)，B 端 ATO 控制列車發(fā)車。

司機(jī)利用列車開(kāi)往折返軌的時(shí)間從 A 端走到 B 端，再利用上客時(shí)間辦理?yè)Q端手續(xù)，這大大壓縮了折返時(shí)間，提高了折返效率。在這種自動(dòng)折返程序中，ATO 不在司機(jī)的監(jiān)督下操控列車折返，因此也被稱為“無(wú)人折返”。