現(xiàn)代有軌電車路口控制策略分析

摘 要：現(xiàn)代有軌電車是未來(lái)城市軌道交通發(fā)展的重要方向，通過(guò)實(shí)施交叉口優(yōu)先控制策略對(duì)提高有軌電車的運(yùn)行效率具有重要意義?；诖耍疚氖紫冉榻B有軌電車交叉路口控制器與智能交通的接口形式，然后分析有軌電車通過(guò)交叉路口各系統(tǒng)信息交互流程，最后探討有軌電車交叉路口優(yōu)先控制方式及其具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：有軌電車;交叉路口;優(yōu)先控制策略

中圖分類號(hào)：U491.232 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）25-0130-02

1 有軌電車發(fā)展歷程及特點(diǎn)

1881年，德國(guó)人馮·西門(mén)子在柏林鋪設(shè)了第一條電車軌道，采用電能牽引，出現(xiàn)傳統(tǒng)定義的有軌電車。1890年至1920年，有軌電車在全球發(fā)展廣泛。但在20世紀(jì)50年代，由于機(jī)動(dòng)性差、噪聲污染等原因，有軌電車線路被陸續(xù)拆除。20世紀(jì)70年代末，有軌電車憑借其新技術(shù)帶來(lái)的噪音低、振動(dòng)小、節(jié)省能源、與城市景觀協(xié)調(diào)的優(yōu)勢(shì)重新回到人們的視線[1]。

現(xiàn)代有軌電車運(yùn)量適中，速度適中，同時(shí)具有較高的舒適性和耐用，而且相對(duì)地鐵來(lái)說(shuō)投資低。近年來(lái)，我國(guó)城市化進(jìn)程逐漸加快，城市人口大幅增長(zhǎng)對(duì)城市客運(yùn)產(chǎn)生了巨大壓力。而我國(guó)城市環(huán)境污染、交通擁堵問(wèn)題也十分嚴(yán)峻，發(fā)展公交運(yùn)輸受到抑制，因此，最近幾年國(guó)內(nèi)很多城市開(kāi)始規(guī)劃建設(shè)現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)通現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)的城市有南京、廣州、蘇州、沈陽(yáng)及淮安等，正在規(guī)劃中的城市有30多個(gè)。

2 有軌電車交叉路口控制器與智能交通的接口形式

有軌電車交叉路口控制器與智能交通的接口形式主要有干接點(diǎn)、串口通信及網(wǎng)口通信三種方式，主要采取干接點(diǎn)和網(wǎng)口方式。

采用干接點(diǎn)方式時(shí)，雙方通過(guò)繼電器進(jìn)行電器隔離，交通信號(hào)控制器通過(guò)采集繼電器干接點(diǎn)狀態(tài)獲取相關(guān)信息，判斷交叉路口是否發(fā)送了請(qǐng)求或者列車的離去信息，交叉路口控制器工作狀態(tài)吸起表示交叉路口控制器工作正常，落下表示交叉路口控制器故障。信號(hào)優(yōu)先請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)吸起表示交叉路口控制器發(fā)出了信號(hào)優(yōu)先請(qǐng)求，落下表示交叉路口控制器沒(méi)有發(fā)出信號(hào)優(yōu)先請(qǐng)求。電車離去吸起節(jié)點(diǎn)表示交叉路口控制器發(fā)出了電車離去信號(hào)，落下表示交叉路口控制器沒(méi)有發(fā)出電車離去信號(hào)。

采用網(wǎng)口方式時(shí)，雙方通過(guò)報(bào)文進(jìn)行交互，交叉路口控制器向交通信號(hào)控制器請(qǐng)求信息：優(yōu)先請(qǐng)求，電車離開(kāi)路口;交通信號(hào)控制器向交叉路口控制器返回信息：路口紅燈剩余時(shí)間、路口綠燈剩余時(shí)間、路口綠燈延時(shí)時(shí)間、路口紅燈提前時(shí)間。

3 有軌電車通過(guò)交叉路口各系統(tǒng)信息交互流程

第一步：有軌電車車載子系統(tǒng)讀取到路口接近信標(biāo)，判斷電車即將通過(guò)路口;第二步：有軌電車車載子系統(tǒng)向交叉路口控制器發(fā)送電車接近信息;第三步：交叉路口子系統(tǒng)收到接近信息后向交通信號(hào)控制器發(fā)送優(yōu)先請(qǐng)求;第四步：交通信號(hào)控制器給出優(yōu)先的信息反饋;第五步：交叉路口根據(jù)反饋信息決定是否向車載發(fā)送列車允許通過(guò)信息;第六步：車載駛離路口讀取離去信息，判斷電車離開(kāi)路口;第七步：交叉路口獲取電車離開(kāi)路口信息，將信息發(fā)送給交通信號(hào)控制器;第八步：交通信號(hào)控制器確認(rèn)交叉路口發(fā)送的離去信息，電車離開(kāi)路口。

4 有軌電車交叉路口控制方式

有軌電車通過(guò)路口的方式分為正常情況下的控制方式和故障狀態(tài)下的控制方式兩種。

4.1 正常情況下的路口控制方式

4.1.1 綠燈延長(zhǎng)通過(guò)路口。當(dāng)檢測(cè)到的電車是在綠燈末期到達(dá)，且正常信號(hào)下無(wú)法通過(guò)交叉路口時(shí)，延長(zhǎng)本方向綠燈信號(hào)（但不能超過(guò)最大綠燈時(shí)間），使電車順利通過(guò)交叉路口。“綠燈延長(zhǎng)”策略能減少本相位的公交車輛的延誤，但是會(huì)加大其他相位的擁堵程度和加重后繼交叉路口的負(fù)擔(dān)，在交叉路口車流量較多時(shí)，會(huì)加大交叉路口的擁堵程度。例如，在上下班高峰期，“綠燈延長(zhǎng)”策略會(huì)使某些相位的車輛排隊(duì)過(guò)長(zhǎng)，造成路面擁堵，反而加大交叉路口的人均延誤。“綠燈延長(zhǎng)”策略適用于相位優(yōu)先請(qǐng)求相對(duì)集中的交叉路口。

4.1.2 綠燈提前通過(guò)路口。當(dāng)檢測(cè)到的電車是在紅燈相位到達(dá)時(shí)，提前結(jié)束沖突方向的綠燈信號(hào)。電車到達(dá)交叉口，但所需相位是當(dāng)前綠燈相位的下一個(gè)相位，如果綠燈運(yùn)行時(shí)間沒(méi)有超過(guò)最小綠燈時(shí)間，則將綠燈剩余時(shí)間修改成最小綠燈時(shí)間和當(dāng)前已運(yùn)行時(shí)間的差;如果綠燈運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)超過(guò)最小綠燈時(shí)間，則將綠燈的剩余時(shí)間修改為m（m是車輛通過(guò)交叉路口的平均時(shí)間），若綠燈剩余時(shí)間小于將要修改的時(shí)間則不做修改。此策略使電車能提前通過(guò)交叉路口，稱之為“綠燈提前”?！熬G燈提前”策略能讓每個(gè)相位的電車較快地通過(guò)交叉路口，對(duì)每一個(gè)相位的優(yōu)先相對(duì)平均，但會(huì)減少每個(gè)信號(hào)周期的通行車輛數(shù)，因此在車流量較多時(shí)，如上下班時(shí)，這種策略會(huì)使交叉路口的通行能力急劇下降。

4.1.3 電車離去路口。當(dāng)電車通過(guò)GPS/BD獲取位置離開(kāi)路口時(shí)，電車通知調(diào)度管理系統(tǒng)，再由調(diào)度管理系統(tǒng)通知道口信號(hào)系統(tǒng)，將電車離去信息通知公交信號(hào)控制器。公交信號(hào)控制器收到電車離去信息，即可結(jié)束優(yōu)先信號(hào)，恢復(fù)道口正常信號(hào)秩序。在絕對(duì)路權(quán)模式下，公交信號(hào)控制器收到列車離去信息，才會(huì)恢復(fù)交通信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)燈至正常狀態(tài)。

4.2 故障下有軌電車路口控制方式

當(dāng)有軌電車在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了檢測(cè)設(shè)備或者控制系統(tǒng)故障時(shí)，可以采取兩種方式進(jìn)行處理。

第一種：司機(jī)人工處理。在接近路口區(qū)域設(shè)置人工按鈕，當(dāng)電車即將到達(dá)接近區(qū)域時(shí)，司機(jī)下車手動(dòng)觸發(fā)按鈕，然后依據(jù)紅綠燈信息駛離路口，手動(dòng)按鈕觸發(fā)時(shí)智能交通信號(hào)將依據(jù)默認(rèn)值自動(dòng)關(guān)閉優(yōu)先信號(hào)，從而保障路口正常秩序。

第二種：在有軌電車接近檢測(cè)設(shè)備或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，也可采用每隔數(shù)個(gè)正常相位循環(huán)后，插入一個(gè)有軌電車專用相位，以便電車能通過(guò)路口。這種設(shè)置適合于路口有站臺(tái)的情況，電車可在站臺(tái)等待，這種情況下交叉路口不需要做任何接口工作。前后車通過(guò)路口時(shí)，若出現(xiàn)前車啞車后車正常的情況，可根據(jù)后車接近時(shí)間，由交叉路口控制器發(fā)送接近信息給交通信號(hào)控制器，然后司機(jī)按照信號(hào)燈行駛。

5 路口優(yōu)先控制策略在麒麟有軌電車上的應(yīng)用

南京麒麟科技創(chuàng)新園現(xiàn)代有軌電車一號(hào)線工程起點(diǎn)位于馬群綜合客運(yùn)樞紐，線路沿馬群南路、芝嘉東路和滄麒東路敷設(shè)，沿線跨越繞城高速公路、寧蕪鐵路和仙西聯(lián)絡(luò)線，途徑百水芊城社區(qū)、南灣營(yíng)、麒麟商務(wù)區(qū)、中央公園以及王五莊等區(qū)域，全線12個(gè)交叉路口，兩處人行過(guò)軌?？紤]到麒麟有軌電車的周邊均為成熟的小區(qū)，人口眾多，因此設(shè)計(jì)為相對(duì)路權(quán)，所以在兩處人行過(guò)軌區(qū)域設(shè)置絕對(duì)路權(quán)，通過(guò)無(wú)線感應(yīng)方式進(jìn)行列車路口區(qū)域的識(shí)別，然后通過(guò)干接點(diǎn)方式和網(wǎng)絡(luò)兩種方式將優(yōu)先信號(hào)發(fā)送給智能交通控制系統(tǒng)，由智能交通系統(tǒng)依據(jù)道路情況給予有軌電車優(yōu)先通過(guò)，有軌電車依據(jù)智能交通反饋的信息通過(guò)路口。其中運(yùn)糧河?xùn)|路-光華路路口相位設(shè)計(jì)如圖1所示。

6 結(jié)語(yǔ)

有軌電車路口控制方式?jīng)Q定了有軌電車的運(yùn)行效率與安全，也是現(xiàn)代有軌電車的生命力所在。從既有的幾條國(guó)內(nèi)有軌電車線路可以看出，凡是交叉路口控制方式解決得當(dāng)?shù)某鞘校熊夒娷囘\(yùn)行效率都比較高。因此，交叉路口控制策略是有軌電車研究的重中之重。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫吉良.現(xiàn)代有軌電車信號(hào)系統(tǒng)及技術(shù)關(guān)鍵的研究[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2013（4）：55-59.