現(xiàn)代有軌電車相位設(shè)計研究

何慎之++馮卓鵬

[摘 要]相位相序的設(shè)計和選擇，直接關(guān)系到現(xiàn)代有軌電車的通行效率及相交道路的服務(wù)水平。本文在系統(tǒng)闡述道路交通與有軌電車信號優(yōu)先相位設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，重點分析了有軌電車與道路交通流的沖突，最后給出了路中直行、路中轉(zhuǎn)路中等幾種常規(guī)相位設(shè)計方案。

[關(guān)鍵詞]有軌電車；相位相序；沖突

中圖分類號：U492.433 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）47-0089-02

1 引言

交通信號相位，是指在一個信號周期內(nèi)，同時獲得通行權(quán)的一個或多個交通流的信號顯示狀態(tài)。引入交通相位的主要目的，是分離相互沖突的交通流，保障道路交叉口的安全、有序。

相位分布的設(shè)置是有軌電車信號控制的關(guān)鍵一環(huán)，其本質(zhì)是行車安全與通行效率的平衡與協(xié)調(diào)。一方面，與社會車流量相比，有軌電車出現(xiàn)的次數(shù)是有限的，應(yīng)當作為特殊的交通參與者來考慮，盡量納入已有相位中，不額外增加特殊相位，以免大幅度影響道路交通的服務(wù)水平；另一方面，有軌電車作為城市公共交通，享有道路優(yōu)先通行權(quán)，且由于其車長及制動性能的特殊性，需確保在電車通過路口時，沒有沖突車流。

2 相位設(shè)計原則

2.1 道路交通常規(guī)相位設(shè)計原則

道路交通常規(guī)相位主要依據(jù)各進口道的車流量、流向來設(shè)計，遵循安全、效率、均衡和習慣性原則：

1.為確保安全性，對交叉口交通流沖突進行分析，使相位內(nèi)交通流沖突盡可能少。

2.相位設(shè)計盡可能提高對交叉口的利用率，在保證各方安全的情況下，選擇合適的相位數(shù)量，提高交叉口通過效率。過多的相位數(shù)會增加相位切換損失時間，從而降低交叉口通行效率。而過少的相位數(shù)則易造成交叉口混亂，同樣會降低通過率。

3.相位設(shè)計同時需兼顧各流向車流的飽和度均衡，通行權(quán)的大小應(yīng)當與各車流的流量成正比關(guān)系。根據(jù)道路交通流量，合理分配綠信比，使交叉口均衡運行。

4.道路交通信號發(fā)展數(shù)十年，很多駕駛員已經(jīng)養(yǎng)成了一定的駕駛習慣，如路口采用對稱式放行，在直行獲得通行權(quán)時進入左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)，相位設(shè)計時也需考慮這些習慣，采用符合地區(qū)駕駛習慣的設(shè)計，方便駕駛員理解和接受。

2.2 有軌電車信號優(yōu)先的相位設(shè)計原則

在完成常規(guī)相位設(shè)計的前提下，增加有軌電車信號，相位設(shè)計仍遵循安全和效率原則。同時，結(jié)合有軌電車特點，相位設(shè)計還需遵循以下原則：

1.包含有軌電車信號的相位內(nèi)應(yīng)保證交通流絕對無沖突，部分情況下單獨設(shè)立一個有軌電車相位，保證電車安全通過交叉口。

2.在有軌電車信號相位內(nèi)盡可能放行無沖突的交通流，以減小電車對道路交通的影響，如同時放直行或左轉(zhuǎn)。

3.有軌電車相位可設(shè)計為需求相位，在電車無需求時，有軌電車信號燈不獲得通行權(quán)，交叉口運行在常規(guī)模式。

4.針對特殊交叉口，如消防隊、學校，醫(yī)院等，設(shè)置相應(yīng)的配置，并實現(xiàn)請求的及時響應(yīng)。

3 有軌電車與交通流沖突分析

有軌電車與社會交通流及行人的沖突分析，是相位設(shè)計的基本依據(jù)。當電車與社會交通流在同一時間，通過同一地點的時候，就會產(chǎn)生沖突，該點稱之為交通沖突點。交通沖突是影響交通安全及通行效率的根源。引入相位的主要目的，就是盡可能的消除沖突點。有軌電車軌道或鋪設(shè)于道路中央，或鋪設(shè)于道路一側(cè)，特殊的軌道位置導致其無論是直行還是轉(zhuǎn)彎，都與常規(guī)道路交通行駛方式不同，產(chǎn)生了較多的沖突點?？紤]到有軌電車車輛的特征，以及其大容量城市公共交通的特性，信號相位的設(shè)計需嚴格消除社會交通流與有軌電車的沖突，避免道路交叉口癱瘓擁堵的發(fā)生。

有軌電車通過路口的方式主要有中央直行、一側(cè)直行、中央轉(zhuǎn)中央、中央轉(zhuǎn)一側(cè)四種。

1.中央直行

有軌電車軌道成對鋪設(shè)于道路中央，是最常見的形式，其與社會車輛及行人的沖突點如圖1所示。在該軌道布設(shè)形式下，有軌電車與其右側(cè)的左轉(zhuǎn)車輛存在很大的安全隱患，也是最不符合常規(guī)道路交通行駛方式的。

常規(guī)的兩相位布置形式中，直行車輛與左轉(zhuǎn)車輛在同一相位放行，其安全性主要依靠駕駛行為來約束。該相位布置方式的目的是，通過適量降低安全性，減少相位的損失時間。若司機駕駛行為符合規(guī)范，且車流量較小的情況下，兩相位布置形式確實可提高交叉口服務(wù)水平。然而，由于有軌電車軌道鋪設(shè)于道路中央，直行電車與右側(cè)左轉(zhuǎn)車輛存在嚴重的空間沖突，故相位設(shè)計不宜布置為兩相位形式。

常規(guī)的四相位布置形式中，直行車輛與左轉(zhuǎn)車輛在兩個相位放行，時間上的分離可有效的消除沖突。這種方法簡單，也最常用，雖然損失了一定的相位轉(zhuǎn)換時間，但是保證了交通安全。直行電車與直行社會交通流在同一相位放行，在固定配時的狀態(tài)下也可以實現(xiàn)。需要注意的一點是，社會車輛駕駛員習慣在直行綠燈開放后，駛?cè)氪D(zhuǎn)區(qū)，等待左轉(zhuǎn)綠燈開放。車輛停靠于待轉(zhuǎn)區(qū)，會侵占有軌電車軌行區(qū)，因此，有軌電車行駛線路中，應(yīng)禁止社會車輛駛?cè)氪D(zhuǎn)區(qū)，并設(shè)置簡單明了的地面標線和標志標識，以分隔沖突車流，滿足交叉口的通行要求。

感應(yīng)技術(shù)的發(fā)展使得信號控制方式變得更加靈活多樣。借助感應(yīng)信號控制方式，可實現(xiàn)對有軌電車開放特殊相位，以及對左轉(zhuǎn)車輛開放特殊相位。

對有軌電車開放特殊相位的兩相位方案中，若系統(tǒng)沒有檢測到電車的到達信息，則按照常規(guī)兩相位方式放行。當系統(tǒng)檢測到電車的到達信息后，關(guān)閉左轉(zhuǎn)綠燈，只允許直行列車同行。采用該信號控制方案的好處，是只在電車到達的一段時間里限制左轉(zhuǎn)車流的通行，從理論上來講，確實可以起到提高左轉(zhuǎn)車流通行效率的作用。針對該信號控制模式，筆者利用VISSIM做了仿真實驗，實驗證明，在車流量足夠小時，該方法也只比四相位固定配時方案單小時平均延誤少了4s左右，隨著車流量的增加，優(yōu)勢甚至微乎其微?？紤]到有軌電車線路絕大部分鋪設(shè)于城市主干道上，該相位布置方案的適應(yīng)性需進一步研究。endprint

對左轉(zhuǎn)車流開放特殊相位的方案，也需依賴感應(yīng)信號控制。從安全性上來講，可以消除沖突。從通行效率上來講，該方法的缺陷在于左轉(zhuǎn)車流的通行效率。只有當左轉(zhuǎn)車流量足夠少時，該方法才具有一定的實用性。

相位布置方案中，還必須要考慮的一點是，掉頭車輛與電車的沖突?？紤]到此沖突的嚴重程度以及發(fā)生概率，應(yīng)在有條件的情況下，禁止掉頭，并設(shè)置明顯的標志標識，用來提醒駕駛員，改變駕駛習慣。

2.一側(cè)直行

有軌電車軌道成對鋪設(shè)于道路一側(cè)，其與社會車輛及行人的沖突點如圖2所示。在該軌道布設(shè)形式下，主要沖突來自于直行電車和右轉(zhuǎn)車輛。而此沖突，也是常規(guī)道路交通行駛方式下，不存在的。因此，傳統(tǒng)道路交通“碗形”信號燈無法滿足系統(tǒng)需求，需要在此類型交叉口設(shè)置右轉(zhuǎn)箭頭信號燈。同時，在運營初期，有必要設(shè)置交通協(xié)管員進行引導，提醒，逐步培養(yǎng)司機駕駛習慣。

3.中央轉(zhuǎn)中央

有軌電車軌道成對鋪設(shè)于道路一側(cè)，從道路中央轉(zhuǎn)入另一道路中央，其與社會車輛及行人的沖突點如圖3所示。可以看到，電車與對向直行車流、垂直方向直行車流以及垂直方向左轉(zhuǎn)車流都沖突，因此，該軌道布置形式下，采用四相位控制方式，有軌電車與同向左轉(zhuǎn)車流共用一個相位。

4.中央轉(zhuǎn)一側(cè)

（1）有軌電車軌道從道路中央轉(zhuǎn)向靠近軌道的道路一側(cè)，其與社會車輛及行人的沖突點如圖4所示。可以看出，電車主要與軌道鋪設(shè)于中央的道路車流及行人有沖突。

（2）有軌電車軌道從道路中央轉(zhuǎn)向遠離軌道的道路一側(cè)，其與社會車輛及行人的沖突點如圖5所示?？梢钥闯?，由于有軌電車線路在路口侵占空間較大，與直行、左轉(zhuǎn)相位均有沖突，這種情況下有軌電車作為單獨相位放行，即有軌電車放行時社會車輛（除無沖突的右轉(zhuǎn)相位外）全部紅燈。

4 相序設(shè)計形式

相序是指一個信號周期內(nèi)，各個相位的運行順序。設(shè)計相位順序時，需統(tǒng)籌考慮交叉口的幾何特征、交通管控措施（禁左，禁止掉頭）以及交叉口渠化等因素?；旌辖煌?，是我國交通的一大特點。相序設(shè)計需結(jié)合各種交通流在運行特征上的差異，兼顧機動車流、非機動車流及行人交通流。由于不同交通流在運行速度、制動能力、忍耐心理方面存在巨大的差異，故相序的設(shè)計不僅關(guān)系到交叉口的通行效率，更是關(guān)系到交叉口的交通安全。在相序設(shè)計時，需考慮以下幾點：

1.盡量使綠燈間隔時間最短。通常情況下，較優(yōu)的相序設(shè)計，是總周期時間最短。

2.結(jié)合當?shù)伛{駛員、行人的習慣進行設(shè)計。

3.保證相位的連續(xù)性，使不同相位的交通流平穩(wěn)銜接。

4.當某一方向的交通流影響到其他方向的交通流通行時，應(yīng)優(yōu)先放行該方向交通流。

5.單口放行相位設(shè)計形式下，應(yīng)優(yōu)先考慮逆時針方向及對向銜接。

6.設(shè)置左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的交叉口，應(yīng)優(yōu)先放行直向車流。

根據(jù)以上分析，有軌電車參與的道路交通相序設(shè)計，應(yīng)當優(yōu)先放行電車直行，后放行右側(cè)車流左轉(zhuǎn)；若電車路中轉(zhuǎn)路中，采用單口放行方式，則應(yīng)該采用逆時針或?qū)ο蚍判蟹绞健?/p>

5 相位相序方案

根據(jù)以上分析，本節(jié)給出路中直行、對稱放行方式下的路中左轉(zhuǎn)兩種交叉口的相位相序設(shè)計方案。

1.路中直行路口信號相位相序設(shè)置

有軌電車在路中直行，跟隨社會車輛直行相位一起放行，該類型路口的相位相序方案如圖6所示。

2.路中左轉(zhuǎn)路口信號相位相序設(shè)置

有軌電車由路中左轉(zhuǎn)至另外一條路中，有軌電車左轉(zhuǎn)流向與社會車輛一致，有軌電車跟隨社會車輛左轉(zhuǎn)相位一起放行，對稱放行形式下的相位相序方案如圖7。

6 結(jié)語

相位分布需結(jié)合交叉口類型、道路交通流特性等做區(qū)別設(shè)計，實際應(yīng)用中，相位控制和綠燈間隔時間等共同影響交叉口通過能力和安全性，如何做更優(yōu)的相位設(shè)計，使得行車安全與通行效率達到平衡和協(xié)調(diào)，是現(xiàn)代有軌電車發(fā)展之路上值得探討的問題。

參考文獻

[1] 余世敏.現(xiàn)代有軌電車信號優(yōu)先對道路交通的影響[J].中國市政工程，2016，（01）：46-49+93-94.

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