劉風(fēng)雷

摘要：時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展使得地鐵自動(dòng)駕駛控制受到了越來越多的關(guān)注，本文簡(jiǎn)要闡述了自動(dòng)控制的內(nèi)涵與應(yīng)用原理，并分別從車速自動(dòng)駕駛控制、精準(zhǔn)停車控制以及自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)等方面，分析了自動(dòng)控制在地鐵自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)中的運(yùn)用思路，以此來提高地鐵自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的使用性能，推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制;地鐵自動(dòng)駕駛;控制系統(tǒng)

一、地鐵自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)概述

自動(dòng)控制指的是借助控制裝置讓被控制對(duì)象在無人參與的情況下按照預(yù)先設(shè)定的規(guī)律變化或運(yùn)行的過程。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化控制在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，城市軌道交通行業(yè)也不例外。地鐵自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)可以擺脫人為控制，可以實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)掌握列車的多元化信息，為了確保自動(dòng)駕駛的安全性與平穩(wěn)性，需要進(jìn)一步提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的質(zhì)量水平。

可以將控制系統(tǒng)劃分成閉環(huán)控制系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)幾大類，在這些控制系統(tǒng)當(dāng)中，開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，它的成本比較小，但是被控量的精度受被控對(duì)象參數(shù)與控制器參數(shù)的穩(wěn)定性影響較大，沒有辦法自行修正。閉環(huán)系統(tǒng)能夠自動(dòng)將內(nèi)部特性參數(shù)的變化以及內(nèi)部干擾等進(jìn)行糾正，它的控制精度非常高，然而負(fù)反饋必須要有與之匹配的參數(shù)。

在地鐵自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)當(dāng)中，可以利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的自適應(yīng)控制功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，中央控制單元能夠自主辨別和分析監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)，之后結(jié)合預(yù)先設(shè)定狀態(tài)判斷和調(diào)整控制器的參數(shù)或結(jié)構(gòu)，讓它更好地適應(yīng)環(huán)境變化，從始至終保持最佳的性能指標(biāo)。

二、自動(dòng)控制在地鐵自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)中的運(yùn)用分析

（一）車速自動(dòng)駕駛控制

在地鐵列車行駛環(huán)節(jié)中，根據(jù)地鐵列車的運(yùn)行速度、運(yùn)行計(jì)劃、運(yùn)行線路和運(yùn)行的目標(biāo)速度等信息，利用自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的車載設(shè)備分析列車要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)車速的制動(dòng)力與牽引力的數(shù)值，按照地鐵列車的需求向列車的控制系統(tǒng)以及牽引系統(tǒng)發(fā)布相應(yīng)的指令，將指令傳達(dá)到執(zhí)行器中，實(shí)現(xiàn)列車的減速和加速。

在地鐵自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)當(dāng)中，車載ATO是非常關(guān)鍵的組成部分，它主要由硬件和軟件組成，車載ATO能夠接收ATP模塊中收集到的列車的運(yùn)行速度、線路限速、目標(biāo)速度和線路允許速度等一系列信息，自動(dòng)化地計(jì)算地鐵實(shí)時(shí)所需的制動(dòng)力與牽引力的大小，之后向地鐵列車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)布控制指令，該原理的流程如下圖所示：

圖1：車載ATO的自動(dòng)控制示意圖

通過使用地鐵自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)地控制地鐵列車，保證地鐵列車的駕駛處在最好的運(yùn)行狀態(tài)下。地鐵列車運(yùn)行期間，自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)可以合理控制運(yùn)行的速度，將大幅提高列車的運(yùn)行效率，不僅如此，還能夠減少能源方面的消耗。在地鐵列車的實(shí)際運(yùn)行期間，按照施加的牽引力和制動(dòng)力的大小，把地鐵列車的運(yùn)行速度控制在適宜的范圍內(nèi)。通過對(duì)地鐵自動(dòng)駕駛時(shí)的速度和距離曲線進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)。在地鐵列車自動(dòng)駕駛控制中，行進(jìn)的速度會(huì)在非常小的區(qū)間內(nèi)來回變化，使用惰行狀態(tài)能夠提升地鐵列車的運(yùn)行效率，能源消耗比較少，同時(shí)還有助于提高乘客的舒適程度，合理選擇最優(yōu)的惰行點(diǎn)可以避免地鐵列車頻繁地切換制動(dòng)狀態(tài)與牽引狀態(tài)。

（二）精準(zhǔn)停車控制

在地鐵自動(dòng)駕駛環(huán)節(jié)中，精準(zhǔn)停車在很大程度上影響著列車的運(yùn)行安全與運(yùn)行效率。要想實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)停車控制的目標(biāo)，需要引入地鐵車載系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)以及制動(dòng)系統(tǒng)，讓這些系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)與配合。列車的監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集列車的行駛的速度數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，可以將收集到的數(shù)據(jù)傳遞至自動(dòng)駕駛的車載模塊，車載模塊對(duì)地鐵列車的位置與車速情況作出分析，進(jìn)而達(dá)到精準(zhǔn)停車的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)列車的精準(zhǔn)停車，可以為地鐵站臺(tái)與安全門的設(shè)置提供便利，為乘客提供更加安全、便捷的乘車與候車環(huán)境。

（三）自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)

當(dāng)?shù)罔F自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)遭到干擾之后，被控量容易形成信號(hào)波動(dòng)，控制系統(tǒng)信號(hào)輸入與輸出可以體現(xiàn)出控制性能的好壞，我們?cè)谠u(píng)價(jià)自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)質(zhì)量時(shí)，通常從3個(gè)方面展開分析，具體包括系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高效性和精準(zhǔn)性。

穩(wěn)定性可以確保自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，高效性指的是被控量對(duì)控制量反應(yīng)的快慢，準(zhǔn)確性體現(xiàn)著自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)被控量能夠?qū)崿F(xiàn)的控制精度。這些質(zhì)量控制指標(biāo)可以通過合理選用系統(tǒng)元件、精心調(diào)整參數(shù)等而實(shí)現(xiàn)。穩(wěn)定性、高效性和精準(zhǔn)性這三個(gè)指標(biāo)是相互制約的，所以在控制系統(tǒng)當(dāng)中，尤其是穩(wěn)定性指標(biāo)，在地鐵自動(dòng)駕駛控制期間，需要充分利用自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同的控制性能，在提高地鐵列車運(yùn)行效率的同時(shí)，提升地鐵運(yùn)行的安全性與舒適性。由此可見，自動(dòng)控制系統(tǒng)的參數(shù)在地鐵自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的運(yùn)行中發(fā)揮著非常重要的價(jià)值。

結(jié)束語：

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，地鐵自動(dòng)駕駛技術(shù)將越來越成熟，在這個(gè)過程中，自動(dòng)控制發(fā)揮著非常重要的作用。為了提高地鐵自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和精準(zhǔn)性，應(yīng)當(dāng)科學(xué)地選擇控制系統(tǒng)元件，合理設(shè)置各種參數(shù)，為乘客提供更為舒適的地鐵乘車環(huán)境，滿足乘客的乘車需求，持續(xù)優(yōu)化地鐵自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的性能，從而為地鐵的安全運(yùn)營(yíng)提供堅(jiān)實(shí)的保障。

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