現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)設計

王艷榮　李攀　陳秀芳　程力

摘要：文章從現(xiàn)代有軌電車交叉口行駛過程中存在的風險出發(fā)，結合有軌電車設計原則對現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)的設計進行研究，分析了交叉口通信系統(tǒng)、預警系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的主要內容，對其實踐中的注意事項進行挖掘。文章對有軌電車交叉口運行安全的保障具有一定的貢獻性作用。

關鍵詞：有軌電車；交叉口；安全預警系統(tǒng)；交叉口通信系統(tǒng)；監(jiān)測系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：U491 文章編號：1009-2374（2016）14-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.009

我國是全球人口最多的國家，城市交通壓力大是我國各個城市交通的典型問題，在一定程度上影響了人們的生活質量?，F(xiàn)代有軌電車運能較大，綠色環(huán)保，與新時期城市交通需求相協(xié)調，對我國城市交通建設具有非常重要的意義，已經成為人們關注的焦點。但由于現(xiàn)代有軌電車與其他車輛的差別，道路交叉口通行的過程中需要對其進行特殊設置，這樣才能夠保證道路時空資源配置效益的最大化，保證交叉口順利行車。

1 交叉口現(xiàn)代有軌電車的安全性分析

現(xiàn)代有軌電車對路權等級具有一定的要求，在行車的過程中主要包括A、B和C級三種路權形式。A級路權要求全用全封閉專用道，不允許存在任何交叉口，主要為隧道、隔離通道等；B級路權要求在與其他交通并行處設置隔離裝置，允許存在交叉口，但交叉口必須采用物理隔離措施；C級路權允許與其他交通方式在平交道口、平直路段等混行。在城市現(xiàn)代有軌電車交通中，以B級路權最為常見，因此在交通的過程中需要結合上述路權狀況設置相應的交叉口安全預警系統(tǒng)，從而保證現(xiàn)代有軌電車在交叉口安全運行。在B級路權下，現(xiàn)代有軌電車行車過程中需要對平交道口進行合理設置，借助輔助技術對交叉口路段人流狀況進行分析，設置預警和控制裝置，限制現(xiàn)代有軌電車交叉口通行期間的其他交通，防止出現(xiàn)交通沖突。這種限制雖然能夠在一定程度上避免其他交通方式與現(xiàn)代有軌電車在交叉口的沖突，但在實際應用的過程中，由于機動車、非機動車和行人不遵守規(guī)則，如現(xiàn)代有軌電車在交叉口行駛過程中機動車和非機動車在交叉口轉向行駛、行人橫穿交叉口等，仍容易出現(xiàn)一定的交通事故，造成非常嚴重的后果。因此需要對交叉口現(xiàn)代有軌電車行駛狀況進行預警，設置相應的緊急事故處理體系，防患于未然，最大限度降低事故損傷。

2 現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)的設計原則

現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)設計的過程中要把握好優(yōu)先性原則、安全性原則、效率性原則，要在上述要求基礎上構建針對性預警體系，做好預警工作，防止機動車、非機動車及行人與現(xiàn)代有軌電車沖突造成的交通事故。

2.1 優(yōu)先性原則

B級路權下交叉口行車設計的過程中需要把握好主動優(yōu)先性原則，以現(xiàn)代有軌電車為主，確保其他交通配合現(xiàn)代有軌電車，在交叉口順利通行；其他車輛交叉路口行車的過程中選擇被動優(yōu)先原則，要確保交叉口行車中按照車輛狀況、人流量等設置預警，配合交通信號燈完成行車。

2.2 安全性原則

現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)設計的過程中要把握好安全性指標，要確保通過預警實現(xiàn)交叉口各項信息的分析及處理，形成最安全的行車操作。這種安全性設計是針對現(xiàn)代有軌電車行車形成的安全防范體系，通過交叉口中車輛信息、行人信息等確定是否正常行車，一旦接收到預警信號要及時制動或減速，配合控制中心指令調度，從而實現(xiàn)緊急避險。

2.3 效率性原則

行車效率是進行現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)設計的關鍵。為了保證最短時間內的行車量，現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)設計的過程中可以適當設置交叉口提示環(huán)節(jié)，對交叉口的狀況進行顯示，依照交叉口狀況及行車狀況，合理安排與現(xiàn)代有軌電車同方向車輛行駛。這樣既能夠保證交叉口現(xiàn)代有軌電車的行車安全，又能夠降低有軌電車對交叉口行車的影響，行車效果明顯提升。

3 現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)的主要內容

為了保障交叉口的行車安全，現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)設計的過程中需要包括信息提示、行車預警、實時監(jiān)測及安全控制四部分內容。

3.1 交叉口信息提示板塊

現(xiàn)代有軌電車在交叉路段行車的過程中減速較慢，如果直接依照觀察到的前方路況行車，很容易出現(xiàn)由于剎車不及時造成的交叉口碰撞。因此，設計時要先對交叉口行車信息進行把握，通過交叉口信息提示板塊確定交叉口的行車狀況，其主要包括固定信息和可變信息。

固定信息主要指交叉口道路信息、車輛（人員）狀況、車輛（人員）位置、車輛（人員）速度等?？勺冃畔⒅饕ń徊婵谑┕顩r、交通燈信號狀況等。上述信息均可以通過實時監(jiān)控系統(tǒng)采集，可結合狀況進行實時監(jiān)控系統(tǒng)的合理設置。

3.2 交叉口行車預警板塊

交叉口行車預警板塊中需要包括智能分析及處理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)確定交叉口行車狀況，對現(xiàn)代有軌電車制動或減速操作進行明確，實施合理的交叉口調節(jié)，降低現(xiàn)代有軌電車交叉口的行車風險。與此同時，預警板塊設置的過程中還需要包括交叉口線路預警控制內容，能夠完成交叉口現(xiàn)代有軌電車行車的顯示及道路的欄設，防止其他車輛在現(xiàn)代有軌電車通行的過程中穿越車道，完成雙方預警。

3.3 交叉口實時監(jiān)測板塊

交叉口實時監(jiān)測板塊設計的過程中需要對監(jiān)測環(huán)境進行把握，其主要包括一定時間后現(xiàn)代有軌電車達到一定路段后交叉口預警監(jiān)測狀態(tài)的開啟及監(jiān)測控制信息的反饋。要將這段距離內現(xiàn)代有軌電車的運行狀況及交叉口車輛的運行狀況全面把握，設置相應的障礙物分析及監(jiān)測設備，一旦發(fā)現(xiàn)一定距離內的障礙物后要及時報警，確?，F(xiàn)代有軌電車在這段距離內制動或減速，從而避免可能出現(xiàn)的行車事故。

3.4 交叉口緊急救援板塊

現(xiàn)代有軌電車交叉口緊急救援板塊設計的過程中需要對緊急救援和調度控制內容進行把握，這樣才能夠在故障發(fā)生后及時處理，最大限度地降低有軌電車事故損傷。在一定行車距離內，交叉口檢測裝置可以檢測到現(xiàn)代有軌電車的信號，在行車過程中信號消失時要及時向緊急救援中心發(fā)送信息，由緊急救援中心向調度中心匯報，最終由調度中心確定調度方案，對現(xiàn)代有軌電車運行狀況進行明確，準確、快速地處理行車故障，從根本上實現(xiàn)現(xiàn)代有軌電車交叉口行車效益的提升。

4 現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)的實現(xiàn)

4.1 安全預警信息采集系統(tǒng)的實現(xiàn)

通過DSRC技術實現(xiàn)現(xiàn)代有軌電車行車至交叉路口的信息采集。本次設計的過程中可以通過車載單元、路測單元及通信單元完成該路段行車信息的檢測，確定本次檢測過程中的固定信息和可變信息。車載單元（OBU單元）設置在現(xiàn)代有軌電車上，檢測現(xiàn)代有軌電車的行車信息；路測單元（RSU單元）設置在交叉口側，檢測交叉口的行車信息。當有軌電車距交叉口達到設定距離后，路測單元發(fā)射信號激活車載通信，開始采集信息的傳輸。路測單元工作的過程中對現(xiàn)代有軌電車交叉口的各項信息進行采集，確定區(qū)域內的各項行車狀況，一旦發(fā)現(xiàn)在車載單元工作過程中出現(xiàn)障礙物，則及時將上述信息傳輸給車載單元，使現(xiàn)代有軌電車調整。而當現(xiàn)代有軌電車車載單元信息出現(xiàn)異常后，緊急救援中心也可以通過路測單元發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代有軌電車行車的異常，對此進行上報，結合上述信息進行調度中心調度和調整，完成緊急救援。

4.2 安全預警系統(tǒng)信號預警的實現(xiàn)

信號預警實現(xiàn)的過程中需要借助DSRC中的路測單元、數(shù)據(jù)處理中心及顯示器實現(xiàn)。該部分內容構建的過程中可以在交叉口中設置顯示器，將數(shù)據(jù)處理中心及顯示裝備與顯示器連接，由數(shù)據(jù)處理中心確定路測單元信息狀況，通過數(shù)據(jù)處理單元將數(shù)字信號轉變?yōu)槲淖中畔ⅲ嬷徊婵谲囕v及行人現(xiàn)代有軌電車即將通行及其通行狀況，禁止其他行車或行人橫穿道路。除此之外，一旦出現(xiàn)行人或車輛不遵守規(guī)則，還需要通過DSEC中的路測單元對上述信息進行采集，將其傳輸?shù)杰囕d單元、信號預警單元，一方面實現(xiàn)現(xiàn)代軌道車行車的調整，另一方面通過信號預警單元發(fā)出預警提示音，實現(xiàn)警示。

4.3 安全預警系統(tǒng)實時監(jiān)控的實現(xiàn)

現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)實時監(jiān)控實現(xiàn)的過程中主要依靠路測單元，除此之外還包括攝像頭、常規(guī)檢測單元等，主要通過交叉口設置的障礙檢測單元確定行車過程中交叉口是否存在障礙物；通過攝像頭采集交叉口的行車狀況，供調度中心進行相應的路況監(jiān)控和調度。而路測單元的運行狀況與上述環(huán)節(jié)一致，均實現(xiàn)信息采集，將信息傳輸?shù)较鄳畔⑻幚憝h(huán)節(jié)，供調度中心監(jiān)控和調度。

4.4 安全預警系統(tǒng)緊急調度的實現(xiàn)

現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)緊急調度板塊實現(xiàn)的過程中要對RFID技術進行合理運用，通過該技術識別現(xiàn)代有軌電車的運行狀況，將信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集中心，完成現(xiàn)代有軌電車運行的檢測。路測單元發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代有軌電車運行出現(xiàn)問題后激活RFID設備，使RFID設備中的閱讀器對電車路口狀況進行檢測，確定現(xiàn)代有軌電車在交叉口是否出現(xiàn)故障或避險失敗。檢測后的信息通過數(shù)據(jù)傳輸中心輸送到緊急救援中心和調度中心，由調度中心對現(xiàn)代有軌電車操作進行調度，緊急救援中心接收調度中心信號開始救援，完成有軌電車交叉口行車緊急事故處理。

5 結語

由于現(xiàn)代有軌電車交叉口行車過程中車載量較大、減速較慢，很容易出現(xiàn)由于避險不及時而造成的交通事故，在日常交叉口行車過程中需要做好現(xiàn)代有軌電車交叉口安全預警系統(tǒng)的設計。通過交叉口信息提示板塊、預警板塊、監(jiān)測板塊、急救援板板塊的設置及構建，完成實時交叉口行車信息的監(jiān)督及行車預警，防患于未然。在出現(xiàn)事故后要做好處理和救援，最大限度地降低人員傷亡，從根本上提升現(xiàn)代有軌電車交叉口的行車效果。

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作者簡介：王艷榮（1987-），女，河北唐山人，中車唐山機車車輛有限公司助理工程師，碩士，研究方向：城市軌道交通規(guī)劃與管理；李攀（1984-），男，湖北武漢人，中鐵第四勘察設計院集團有限公司助理工程師，研究方向：三維可視化應用與研究；陳秀芳（1979-），女，河北唐山人，中車唐山機車車輛有限公司高級工程師，碩士，研究方向：城市軌道車輛科研管理；程力（1972-），男，湖北武漢人，中鐵第四勘察設計院集團有限公司工程師，研究方向：三維可視化應用與研究。

（責任編輯：黃銀芳）