地铁信号子系统ATO的功能研究

季豪杰

摘要：本文所要探讨的是地铁信号子系统，即列车自动驾驶系统（Automatic Operation,ATO），其对于地铁信号总系统正常运行影响较大，它与ATS系统、ATP系统共同维系地铁列车自动安全驾驶。在本文中，将简单介绍地铁信号子系统ATO的基本控制功能与系统构成，然后对ATO的主要功能展开研究。

关键词：地铁信号ATO子系统；系统构成；基本控制功能；门控制；湿轨命令

ATO对于地铁信号系统的正常运行重要性不言而喻，它通过在线功能启动、加速地铁列车，并帮助地铁列车巡航、制动和惰行，最终实现精准停车。ATO是地铁信号子系统中不可或缺的组成部分。

一、地铁信号子系统ATO的基本控制功能与系统构成

在国内，地铁信号子系统ATO在基本控制功能表现上非常集中，是列车自动驾驶控制系统中的关键所在。一般来说，其搭载的车载天线系统与地面环线就综合构成了一套完整的系统设备。在分析系统基本控制功能过程中，也需要划分不同系统构成，其中就包括了列车自动驾驶控制系统、列车自动折返控制系统以及列车车门自动控制系统，它们都能为地铁列车正常安全行驶提供帮助，有效提高车辆运行的自动化程度，全面完善地铁运行系统。

二、地铁信号子系统ATO的实践应用工作原理

地铁信号子系统ATO的实践应用范围较广，其基本控制功能原理表现也十分到位。一般来说，需要结合不同子系统展开研究探讨，有效推动系统正常稳定运行。在列车自动驾驶控制过程中，主要通过地铁车载控制器准确掌握地铁运行位置以及运行状态，如此对于车速控制、停车点定位都有一定帮助。在这一过程中，应当在ATO基础上思考如何提高地铁自动驾驶安全性，如此对于降低地铁运行误差大有帮助[1]。

在分析地铁列车自动折返控制功能过程中，也需要了解其应用技术原理，即在特殊情况下开启地铁列车的自动折返控制模式，如此就能够不通过司机手动驾驶操作也能满足地铁运行系统自动折返行为。

而针对列车车门的自动控制功能则主要希望准确控制列车到达停车点，有效控制地铁列车车速。在开关信号后，需要对列车相关自动控制设备进行检查，然后再向地铁列车自动保护系统发布开车以及车速命令，确保地铁列车正常运行[2]。

图1地铁信号子系统ATO系统架构图

三、地铁信号子系统ATO的实践应用功能要点介绍

（一）速度曲线控制功能要点

在地铁列车自动运行模式中，ATO所提供的VOBC列车速度控制功能模块至关重要。其速度控制的主要算法主要是配合授权完成的，保证列车不出现倒溜启动情况，同时满足数据库所提供的列车速度曲线变化。同时，它也考虑到了牵引和制动列车，在系统性与限制情况下分析控制牵引功能作用，确保有效监控列车的准确停车位置，避免列车不会紧急制动，且准确停靠在车站内部指定区域。在这里，VOBC所执行的是AOT系统接收运行代码工作要求，保证地铁列车达到最小能耗。如果列车处于ATPM模式下，列车司机会以目标速度在TOD上显示最大速度情形下列车运行情况，分析超出最大容许范围时列车所执行的紧急制动情况，这对于地铁列车能否安全运行相当重要[3]。

（二）门控制功能要点

门控制功能主要基于列车运行模式展开，其在司机室内就专门安装了门控模式输入模块，同时有效限制人工驾驶模式。在ATO模式下，门开启命令主要由VOBC模块所发出，且车门打开控制过程主要根据门模式开关正常输入设置指令。 如果出现列车限制人工模式，则需要确保MAU模块通信正常持续，配合VOBC与MAU请求直接打开站台门。门的打开与关闭都可以通过设置VOBC来完成，素以它具备人工开门与智能开门两种模式。如果TOD显示列车停站，司机可以启动VOBC模块立即打开车门，检测车门是否发送命令给MAU打开站台门。如果专门设置VOBC自动开门，则同时对站台门发送命令，直接打开站台门。如果是门关闭，则包含了更多步骤，其中就包括了站台门禁止关闭状态，主要通过VOBC发出车门关闭命令15s后，观察列车车门的关闭锁闭状态变化情况。如果列车关闭闭锁状态并发生变化，则需要通过VOBC发布ATS告警，确保列车乘坐人员与司机安全[4]。

（三）停站控制功能要点

如果列车处于ATO模式状态下，则要通过VOBC对TOD所显示的ATS系统进行分析，了解停站时间，这一点对于列车发车非常重要，具体来讲，就是观察VOBC模块是否从ATO系统中接收到列车停站时间指令，同时分析车站标称停站值。如果车站受到扣车影响导致VBOBC无法确定时间停留情况，车站则要自动解除扣车状态。

（四）车站发车功能要点

如果是满足了车站允许发车条件，则需要确保车站发车功能有效响应并正常启动地铁列车车辆。如果车辆停靠在车站或者虚拟车站，则还需要配合ATS系统对车辆扣车命令进行分析并释放，转化形成ATO控制系统。在允许车辆移动前，需要配合VOBC系统来操作发车按钮，届时ATO列车则会执行制动功能，停靠在两站之间。如果列车启动后，ATO发车按钮则不需要继续按压，而是通过紧急制动停下，即要求司机缓缓紧急制动，形成ATO应用模式，即正常按压ATO发车按钮，操作完毕车站即可正常发车

[5]。

（五）停车点确定功能要点

最后谈地铁列车的停车点确定功能，它主要借助ATO系统中的VOBC模块来分析数据库数据内容，配合旁轨设备计算信息数据内容，并确立ATO停车点。ATO停车点的相关功能数据内容繁琐，除进出站车辆停靠位置以外，还有NCO防护、GEBR变化防护、车站限制功能等等。这里重点谈GEBR变化防护功能，它主要基于系统数据库非允许区域来定义停车点，将停车点以及列车距离停车点距离直观显示于TOD之上。通过进站显示，就能了解到列车接近站台时系统限制列车的移动情况变化。要基于边缘列车离开车站停车点这一情况分析减小后续列车停靠安全威胁的诸多情况，同时确保列车门能够与站台门对准乘客正常打开，保证乘客进出列车安全。如果车站PESB功能模块被激活，则代表月台车门处于关闭闭锁状态，此时的情况可能与列车紧急制动有关系[6]。

总结：

在当前，国内地铁列车相关科学技术正呈现快速发展态势，例如本文所讨论的地铁信号自动控制系统ATO就实现了功能模块内容的极大丰富与技术提升。从一定程度上来讲，ATO系统在系统控制执行力以及安全性表现上相当出色，其在细化执行各项地铁列车运行功能上表现到位，最大限度减小了行车间隔、增加了载客数量、提高了地铁列车运行效率。基于上述要点可以了解到，ATO系统所为城市居民带来的交通便利是相当巨大的，值得在未来进一步研究拓展，体现更高价值。

参考文献：

[1] 常鹏. 轨道交通行车命令失误与防控[J]. 模型世界,2023(3):16-18.

[2] 李聪. 基于车车通信的列车自主运行系统优化设计方案研究[J]. 铁道通信信号,2023,59(2):64-69.

[3] 于柯,赵辉. 基于差异性分析的北京地铁CBTC信号系统标准化研究[C]. //2022年智慧城市与轨道交通峰会论文集. 2022:33-39.

[4] 王立志. 浅谈西安地铁14号线与既有机场线信号系统贯通方案[J]. 铁道通信信号,2020,56(12):89-93.

[5] 邹定锋. 地铁信号系统中列车ATO自动驾驶时与车辆相关接口的实现及优化[J]. 通讯世界,2020,27(12):179-180.

[6] 王宗耀,上官伟,彭聪,等. 基于CODAS的CBTC车载系统子系统故障风险评估与维修优先级决策方法[J]. 铁道学报,2023,45(8):87-98.