摘要：从20世纪80年代以来，城市轨道交通的发展与建设就引起了我国政府及各城市的广泛关注，其中实现地铁自主行驶功能已经形成当前科技发展的趋势，目前中国国内的几大都市（北京地区、上海市、广州市，天津市等）已开始运行地铁手动行驶（ATO）装置，所有均为以高生产成本引入的外国成套装置，本篇特针对三大都市的地铁自主行驶的系统特点，展开了比对分析
关键词：列车自动驾驶;地铁;应用
1.ATO的发展概况
城市轨道交通的智能化技术经过了多个阶段：（1）改变传统操作方法;（2）ATC（列车运行控制）科技，含ATP（列车运行手动保护）、ATS（列车运行手动监测）ATO（旅客列车手动运营）三种子体系;（3）全自动无人驾驶方法，如俄罗斯的VAL管理系统、我国的全新综合交通网络等。当然，现在ATO的发展也很广，但归根至底仍可分成二个主要工作制式：手动或自行。在当选用手动模式时，以ATO控制系统代替驾驶员控制地铁牵引力、刹车，并手动的完成了地铁起动加速、匀速行驶、减速制动等基本的行车功能。然而，无论是由驾驶员开车还是ATO控制系统自行开车，均需要ATP控制系统进行车速监测和超速防护功能，具体的运行形式是：由驾驶员人工开车+ATP控制系统=自行开车;由ATO控制系统自行开车+ATP控制系统=手动开车。
2.ATO系统功能简介
2.1 ATO子系统功能
旅客列车自主行驶系统（Automatic Train Operation）是轨道交通站场列车集成系统的一种重要子系统，是列车自动控制系统（ATC）系统中非常重要的一个关键子系统。它可以仿真实现行驶旅客列车的任务，并通过使用地面信息系统进行对旅客列车牵引力、刹车、自动折返等系统进行管理，使列车运行经常保持正常工作状况，增加了旅客的乘车舒适性和列车运行的准时度，有效节约了能源。此外，它还提供了定点停靠、车门监控以及向站点反馈旅客列车的运行位置信号等功能。ATO技术使站点经营减少了成本、提高经营弹性，将密集列车运行变为了可能，也是都市轨道交通走向智能化时代的<br>可靠技术保证。
具体功能如下：
开门：ATO是根据ATP的命令自动打开车门。
列车由车站发车
加速
巡航
在正线上停车
限速区段运行
通过车站
车辆段向正线发车
从正线向车辆段发车
列车自动折返
2.2 ATO系统工作原理
ATO子系统除了可提高工作时间和定点停车外，还可改善工作效率，增加舒适度，从而减少能耗。但作为ATC的一个子系统，它的功能是需要通过与ATC各子系统配合工作共同完成的，没有了ATP和ATS子系统，ATO也就没法工作。
从实施过程中起作用功能来看，ATO主要完成了驾驶列车运行的功用，能实现速度的真正调节，向乘客传递讯息，并完成了门窗的开关作业，而这只是完成了动作指令，却无法保障安全性，这就必须由ATP来完成保护。而ATP也起了监护功用，对不合乎安全性的状况予以保护，从而保障了列车运行速度不超快，车门不误操作。由此可见，ATP管理系统是城市运行时至关重要的安全保证，而ATO管理系统则是改善城市的地铁运行水平（准点、稳定、节电）的主要技术措施。在什么时刻，如果ATP管理系统正常运行的话，就必须让它进行保护，以保障行驶安全。
由ATP和ATO两个子系统的三条制动曲线，我们可以很明确的知道：ATP控制系统主要是承担”超速保护”任务，起到了保证安全性的功能，而ATO控制系统主要是承担一般状况下的地铁高质量地行驶，其中，曲线一代表通常列车运行的紧急制动曲线，由ATP控制系统测量和监测，曲线二代表由ATP控制系统测量后，在司机室表现出的最高允许车速，并略低于紧急制动曲线，如果地铁的运行时速超过了曲线二，将进行报警，而曲线三是由ATO控制系统动态测量的制动曲线，亦即一般常规行驶状况下的停车制动曲线。
随着轨道交通列车的行驶密度愈来愈大，安全要求愈来愈高，于是需要有ATS控制系统，以使列车沿着设定好的时刻表准时有序地行驶，并监视列车状况实现智能调节.
3.ATO的技术特点比较
20世纪90年代，中国国内已使用的三种制式ATO车载装置，分别为的英国西屋集团的ATO机械设备、美国联邦GRS集团的ATO机械设备，以及德国Siemens集团的ATO机械设备，以下将就这几个机械设备的基本状况做一些说明。
（1） 英国西屋集团的ATO设备
ATO要求各种数据消息和传输信道。在ATO数据消息的获得流程中，车载ATP收到安全性信号。安全性信号从列车当前工作区域的AF-900型轨道电路传出，使用低频段脉冲调幅方法，有八种截然不同的调节频段，6种用作ATP速率指令，2种用作门控指令。此外，车载TWC控制系统还接受地板的TWC信号。该消息通常是非车安全管理功能数据消息，包括运行等级、车次编号、目的地和跳停时间等。然后该信号采取FSK调度方法，再经由地板的TWC装置向车厢传输。终于，从车载控制系统接受到了源自车载ATP、TWC的信号，以及标志线圈的信号。
控制系统策略。车速调节：ATO通过从ATP中得到的MSS和TS，估计列车运行加速度曲线。该区变相简单易行，只有估计加速度转匀量，匀速转动时增加或刹车的高度点，以确定列车运行时刻不高于MSS，以及在各个轨道电路区间目标距离处的转速不高于目标转速。控制器按照线路状况，自动列车运行的牵引力与刹车运动自动输出，并尽可能使地铁按运动曲线的转速来信。当列车运行转速大于目标转速时，ATP设备报警;当达到最大的允许转速时，ATP设备执行应急刹车。站点停车场调整：在站点的停车位上停车时采用X二和Xd环线来进行调整的，当列车运行驶入站点内的环形区域后，将利用地和车间之间的联系，根据得到距停放地点的实际间距，再进行下一次定位调整，并使车速尽可能地接近预定的停放速率曲线。在Xd环处，将进行第二或者是最后一个定位调节。如果要求对行驶时刻做出调节，则ATS将提供控制指令，如惰性限制、下一站通告等指令，由ATO实施。
（2） 美国联邦GRS集团的ATO设备
车内设施：主要包含主控装置，主要是车下的ATP/TWC连接环线、TWC发射天线（TWC为车—地通讯控制系统）、对位天线系统、标志线圈。地面设备：包含ATC站点停车模块以及<br>沿各个站点所布设的一个地面标识线圈。
此外，车载TWC控制系统还接受地底的TWC信号，该消息通常没有安全信号控制数据结果，包括运行等级、车次编号、目的地和跳停时间等。然后该信号采取FSK調度方法，再经由地底的TWC装置向车站传输。终于，车载ATO控制系统接受了源自车载ATP、TWC的信号，以及标志线圈的信号。
结束语：目前，中国城市交通的理想特点是：在城市规划上具备科学性，超前性，合理性，可调控性;再立法上具备权威性，连续性;在重大工程建设方面具备资金保证，科技领先，时间合理的优点;在管理上有现代化，高效，低成本，应变强的优点。在自动行车控制系统（ATO）上，目前外国已研发适合于高密度城市地铁的列车行驶控制系统，并已在城市地铁系统中广泛应用。但中国在这种技术上的研究相对较少，为减少城市地铁投入，中国迫切需要在国内具备完全独立产权的，适合于都市地铁的列车自动行驶控制系统。
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