ATO 子系统（以下称为 ATO 系统）主要用实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制，包括列车自动折返，根据控制中心指令自动完成对列车的启动、牵引、惰行和制动，送出车门和屏蔽门同步开关信号，使列车按最佳工况正点、安全、平稳地运行。

一、 ATO系统基本概念

ATO 为非故障一安全系统，其控制列车自动运行，主要目的是模拟最佳司机的驾驶，实现正常情况下高质量的自动驾驶，提高列车运行效率，提高列车运行的舒适度，节省能源。

ATP 系统是城市轨道交通列车运行时必不可少的安全保障， ATO 系统则是提高城市轨道交通列车运行水平（准点、平稳、节能）的技术措施。

ATO 系统采用的基本功能模块与 ATP 系统相同。和 ATP 系统一样， ATO 也载有有关轨道布置和坡度的所有资料，以便能优化列车控制指令。 ATO 还装有一个双向的通信系统，使列车能够直接与车站内的 ATS 系统接口，保证实现最佳的运行图控制。

当列车处在自动驾驶模式下，车载 ATO 运用牵引和制动控制，实现列车自动运行

二、 ATO 系统的组成

虽然各公司的 ATO 系统结构不尽相同，但 ATO 系统的基本组成是共同的。 ATO 系统都由轨旁设备和车载设备组成。

ATO 轨旁设备通常兼用 ATP 轨旁设备，接收与列车自动运行有关的信息。

ATO 车载设备由设在列车每一端司机室内的 ATO 控制器（包括司机控制台）及安装在列车每一端司机室车体下的两个 ATO 接收天线和两个 ATO 发送天线组成，还包括 ATO 附件，这些附件用于速度测量、定位和司机接口。 ATO 车载设备通常和 ATP 车载设备安装在一个机架内。

ATO 具有一个双向通信系统，通过车载 ATO 天线和地面 ATO 环线允许列车直接与车站内的 ATS 连接，可以实现最佳的运营控制，完成下列 ATO 功能：程序停车、运行图和时刻表调整、轨旁／列车数据交换、目的地和进路控制功能。

ATO 还具有定位停车系统，为列车提供精确的位置信息。包括车底部的标志线圈和对位天线，以及每个车站 ATC 设备室内的车站停车模块和沿每个站台设置的一组地面标志线圈。

ATO 的功能不考虑故障一安全，因此， ATO 车载单元是非故障一安全的一取一配置。 ATC 显示单元不要求是故障一安全的，因而 ATC 显示单元采用基于商用计算机硬件。

ATO 向列车广播设备及车厢信息显示牌提供报站信息（即目的地号、下一车站号）。 ATO 车载通信系统在所有模式中处于活动状态，向轨旁设备传输信息。

ATO 车辆报告系统在自动模式中处于活动状态，提供车站标识和车站停车状态信息。

三、 ATO 系统的主要功能

ATO 系统的功能分为基本控制功能和服务功能。

基本控制功能是自动驾驶、自动折返、车门打开。这三个控制功能相互之间独立地运行。

服务功能包括：列车位置、允许速度、巡航／惰行、 PTI 支持功能等。

1 . ATO 系统基本控制功能

( 1 ）自动驾驶

①自动调整列车运行速度

ATO 车载控制器通过比较实际列车运行速度及 ATP 给出的最大允许速度及目标速度，并根据线路的情况，自动控制列车的牵引及制动，使列车在区间内的每个区段始终控制速度（ ATP 计算出来的限制速度减去 5 km / h ）运行，并尽可能减少牵引、惰行和制动之间的转换。

②停车点的目标制动

车站停车点作为目标点，车站停车点由 ATP 轨旁单元和 ATS 系统控制。当停车特征被启动后， ATO 系统基于列车速度、预先决定的制动率和距停止点的距离计算出一个制动曲线，采用最合适的减速度（制动率）使列车准确、平稳地停在规定的停车点。与列车定位系统相配合，可使停车位置的误差达到 0.5 m 以下。假如列车超过了停车点， ATP 准许后退一定距离。如果超过后退速度限制值，向列车司机发出声音和视觉报警。

③从车站自动发车

当发车安全条件符合时（在 ATO 模式下，关闭了车门，这由 ATP 系统监视） , ATO 系统给出启动显示，司机按下启动按钮， ATO 系统使列车从制动停车状态转为驱动状态。停车制动将被缓解，然后列车加速。 ATO 通过预设的数据提供牵引控制，该牵引控制可使列车平稳加速。停站时间由 ATS 控制，并传送给 ATP 。另外，基于车站和方向的停车时间也储存在 ATP 轨旁单元中，用作 ATS 故障下的后备程序。

④区间内临时停车

由 ATP 系统给出目标点位置（例如前方有车）及制动曲线，并将数据传送给 ATO 系统车载单元， ATO 系统得到目标速度为“0 ”的速度信息后自动启动列车制动器，使列车停稳在目标点前方 10m 左右。此时车门还是由 ATP 系统锁住的。一旦前方停车目标点取消，速度信息改为进行码后， ATO 系统使列车自动启动。假如车门由紧急开门打开，或是司机手柄被移至非零位置，那么列车必须由司机重新启动 SM 模式或 ATO 模式（如果允许）。

在危险情况下，例如按下紧急停车按钮，或是因常用制不充分而使列车超过紧急制动曲线，由 ATP 启动紧急制动， ATO 向司机发出视觉和音响警报。 55 以后音响警报自动停止。

⑤ 限速区间

临时性限速区间的数据由轨道电路报文传输给 ATP 车载设备，再由 ATP 车载设备将减速命令经 ATO 系统传达给动车驱动、制动控制设备。此时 ATO 车载设备的功能犹如 ATP 系统与驱动、制动控制设备之间的一个接口。对于长期的限速区间，数据可事前输入 ATO 系统，在执行自动驾驶时， ATO 系统会自动考虑到该限速区间。

( 2 )无人自动折返

无人自动折返是一种特殊情况下的驾驶模式，在这种驾驶模式下无需司机控制，而且列车上的全部控制台将被锁闭。

从接收到无人驾驶折返运行许可时，就自动进入 AR 模式。授权经驾驶室 MMI 显示给司机，司机必须确认这个显示，并得到授权，锁闭控制台。

只有按下站台的 AR 按钮以后，才实施无人驾驶列车折返运行。 ATC 轨旁设备提供所需的数据以驾驶列车进入折返轨。列车将自动回到出发站台。列车一到出发站台， ATC 车载设备就会退出 AR 模式。

无人自动折返功能的输入是来自车载速度／距离功能的列车当前的速度和位置以及 ATP 速度曲线。

无人自动折返功能的输出至列车制动和牵引控制系统的命令。

( 3 ）自动控制车门开闭

由 ATP 系统监督开门条件，当 ATP 系统给出开门命令时，可以按事前的设定由 ATO 系统自动地打开车门，也可由司机手动打开正确一侧的车门。车门的关闭只能由司机完成。

当列车空车运行时，从 ATS 接收到的指定的目的地号阻止车门的打开。

车门打开功能的输入是来自 ATP 功能的车门释放、运行方向和打开车门的数据，以及来自 ATS 功能的确定目的地号。

车门打开功能的输出将车门打开命令发给负责控制车门的列车系统。

2 . ATO 系统服务功能

( l ）列车位置

列车位置功能从 ATP 功能中接收到当前列车的位置和速度等详细信息。根据上一次计算后所运行的距离来调整列车的实际位置。此调整也考虑到在 ATP 功能计算列车位置时传送和接收的延迟时间，以及打滑和滑行。

另外， ATO 功能同测速单元的接口为控制提供更高的测量精确性。列车位置功能也接收到地面同步的详细信息，由此确定列车的实际位置和计算列车位置的误差。对列车位置调整，可在由 ATO 功能规定的直至接近实际停车点 10 ~15m 的任意位置开始。由于这种调整，停车精度由 ATO 控制在希望的范围内。

列车位置功能的输入来自 ATP 功能的列车当前速度和位置、轨道电路信息的变化，测速单元的读入、轨道中同步标记的检测、 SYNCH 环线。

列车位置功能的输出用作校正列车位置信息。

( 2 ）允许速度

允许速度功能为 ATO 速度控制器提供列车在轨道任意点的对应速度值。这个速度没有被优化，只是低于当前速度限制和制动曲线给的限制。允许列车速度调整是为了能源优化或由惰行／巡航功能完成的列车运行。

允许速度功能的输入来自 ATP 功能的轨道当前位置的速度限制，以及列车制动曲线。允许速度功能的输出至 ATO 速度控制器。

( 3 ）巡航／惰行功能

巡航／惰行功能的任务是按照时刻表自动实现列车区间运行的惰行控制，同时节省能源，保证最大能量效率。

ATO 巡航／惰行功能协同 ATS 中的 ATR 功能，并通过确定列车运行时间和能源优化轨迹功能实现巡航／惰行功能。

① 确定列车运行时间的功能

由 ATO 和 ATR 功能确定的列车运行时间，通过车站轨道电路占用完成同步。当列车在 ATO 功能下，从报文给定的列车运行时间中减去通过计时器测定的已运行时间，以确定到下一站有效的可用时间。

确定列车运行时间功能的输入来自 ATC 轨旁功能的轨道电路占用报文，以及通过 ATC 轨旁和 ATP 车载功能来自 ATR 功能的运行时间命令。

确定列车运行时间功能的输出至能源优化轨迹功能的到下一站停车点的有效运行时间。 ② 能源优化轨迹功能

能源优化轨迹的计算要考虑加速度、坡度制动以及曲线制动。因此，整套系统的轨道曲线信息都储存在 ATO 存储器中。借助此信息，并使用最大加速度，惰行／巡航功能计算出到下一停车点的速度距离轨迹。

能源优化轨迹功能的输入来自确定列车运行时间功能的至下站可用的列车运行时间、 ATO 存储器的轨道曲线、 ATP 功能的 ATP 静态速度曲线（例如速度限制）。能源优化轨迹功能的输出至 ATO 速度控制器的速度距离轨迹。

( 4 ) PTI 支持功能

PTI 支持功能是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位置（通常设在列车进人正线的入口处）传给 ATS ，向 ATS 报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号，以及列车位置数据（例如当前轨道电路的识别和速度表的读数），以优化列车运行。

PTI 功能是由车载设备和轨旁设备实现的。由 ATC 车载设备提供的数据，通过 ATO 功能，传输到 PTI 的轨旁设备，进而传给 ATS 。

在将信息传输至轨旁设备之前， ATO / PTI 功能收集数据，完成合理检查。编辑信息必需的数据从 ATS 、 ATC 轨旁功能、司机 MMI 功能发送至 ATO 。PTI 是一个非安全功能。