現(xiàn)代有軌電車平交路口優(yōu)先協(xié)調(diào)控制研究

薛 偉

（通號萬全信號設(shè)備有限公司，北京 100070）

有軌電車行車效率主要受制于路口通過，如果列車頻繁在路口前停車，增加啟停次數(shù)則會降低行車效率。通過有軌電車路口優(yōu)先控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)有軌電車信號系統(tǒng)與社會交通系統(tǒng)在現(xiàn)地級的接口。提高有軌電車在路口通過效率，保證電車行車準點高效，同時盡可能降低對社會交通影響。路口優(yōu)先控制方式，主要有以下幾種：

1)絕對優(yōu)先：電車在路口具有最高優(yōu)先權(quán)，大大提高電車通過效率，但對社會交通也造成較大影響；

2)不優(yōu)先：電車與社會交通在路口按照預先配置的交通信號燈時序，依次通過路口，電車運營不會對社會交通帶來影響，但電車運營效率無法得到保證；

3)條件優(yōu)先：通過設(shè)置不同條件和優(yōu)先等級，以實現(xiàn)電車與社會交通在路口能夠在不同場景下，分別給予電車和社會交通不同優(yōu)先等級，最大程度保證電車與社會交通在路口通過效率的均衡性；

針對以上3種方案，本文主要對條件優(yōu)先下的路口優(yōu)先控制方案進行分析與探討。

現(xiàn)代有軌電車路口優(yōu)先控制系統(tǒng)主要由優(yōu)先控制器、信標（環(huán)線）、路口專用信號機等構(gòu)成。

路口優(yōu)先控制系統(tǒng)典型設(shè)備布置與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1、2所示。

圖1 電車路口優(yōu)先控制系統(tǒng)典型設(shè)備布置圖Fig.1 Typical layout of tram priority control system for level crossing

圖2 電車路口優(yōu)先控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of tram priority control system

本文主要從路口優(yōu)先總體控制策略、優(yōu)先實現(xiàn)流程、電車優(yōu)先與社會交通控制機接口等3個方面進行具體分析。

1 路口優(yōu)先控制總體策略

總體控制策略為基于有軌電車與社會交通同步檢測下的電車有條件信號優(yōu)先與社會交通協(xié)調(diào)控制。

系統(tǒng)在跟蹤檢測電車位置和時間時，能實時監(jiān)測社會交通在紅燈期間排隊與綠燈期間放行情況，并以此為依據(jù)判斷選擇給予電車優(yōu)先響應(yīng)等級，在實現(xiàn)電車信號優(yōu)先通行同時，均衡調(diào)節(jié)路口社會交通各流向放行時間。在社會交通非飽和時，以保障電車通行效率為控制目標，提高電車不停車通過概率；在社會交通近飽和時，綜合考慮電車和社會交通通行狀態(tài)，給予電車較小優(yōu)先空間或不優(yōu)先，均衡各流向放行時間；在社會交通過飽和時，以保障社會交通主流向通行效率為控制目標，防止由于電車優(yōu)先控制的執(zhí)行而加劇社會交通擁堵程度。不同電車優(yōu)先響應(yīng)等級下的社會交通狀態(tài)與控制目標如圖3所示。

圖3 不同電車優(yōu)先響應(yīng)等級下的社會交通狀態(tài)與控制目標Fig.3 Social traffic status and control object under different response levels

2 優(yōu)先控制實現(xiàn)流程

電車信號優(yōu)先控制功能實現(xiàn)步驟包括：電車控制異常判斷處理、優(yōu)先請求關(guān)閉判斷處理、預告請求提前預處理、接近請求修正處理、交叉口占用出清調(diào)整與安全處理。需綜合考慮電車優(yōu)先通過需求和社會交通情況，平衡分配路口時間資源，盡可能提高優(yōu)先請求響應(yīng)級別和調(diào)整速度，確保電車不停車通過或最短時間等待。社會交通信號控制系統(tǒng)針對電車信號優(yōu)先的響應(yīng)控制流程如圖4所示。

電車優(yōu)先請求的執(zhí)行流程各階段的具體控制方法如下。

1）有軌電車控制異常判斷處理

當電車信號控制器一端出現(xiàn)嚴重故障或信號傳輸異常，無法按照信號機控制信號顯示，社會交通信號控制機不響應(yīng)電車優(yōu)先請求，由電車信號控制器對電車信號進行異常處理，電車按照社會車輛信號指示通行，作為普通機動車控制。

圖4 有軌電車信號優(yōu)先響應(yīng)控制流程Fig.4 Priority response control flow of tram signals

2）優(yōu)先請求關(guān)閉判斷處理

當電車信號控制器由于自身原因取消優(yōu)先請求，社會交通信號控制機不響應(yīng)電車優(yōu)先請求，同時不對電車占用路口進行安全控制判斷，此時，社會交通信號控制機按照方案中預設(shè)信號時間給出電車放行信號。

另外，當電車采用插入相位方式時，取消優(yōu)先請求控制后，社會交通信號控制機會在此階段使方案中的電車專用相位有效并自動運行，實現(xiàn)非優(yōu)先狀態(tài)下的電車放行控制。

3）預告請求提前預處理

電車到達接近預告點時，社會交通信號控制機接收到電車預告請求后，采用綠燈延長、紅燈縮短、插入相位等響應(yīng)方式，對路口各相位持續(xù)時間進行預先分配調(diào)整及電車專用相位觸發(fā)，使電車放行相位綠燈時間盡可能覆蓋電車通過路口時間，確保電車不停車通過或最短時間等待。

4）接近請求修正處理

電車到達接近請求點時，社會交通信號控制機在“預告請求提前預處理”基礎(chǔ)上，進行電車不停車通過交叉口的判斷及各相位持續(xù)時間的調(diào)整修正。當經(jīng)過判斷能夠通過信號優(yōu)先控制滿足電車不停車通行時，社會交通信號控制機給出請求反饋并提示駕駛?cè)瞬扇∠鄳?yīng)操作，否則不進行任何反饋。

5）交叉口占用出清調(diào)整與安全處理

當電車放行相位將要結(jié)束但電車仍未進入路口時，社會交通信號控制機給出過渡信號，提醒司機電車通行信號即將結(jié)束，需采取相應(yīng)操作。

當電車放行相位將要結(jié)束但電車仍未駛離路口時，適當延長電車放行相位，確保電車安全駛離。但是當電車在交叉口出現(xiàn)異常情況，如交通事故、車輛異常等，經(jīng)過長時間延長，仍未收到電車出清信息或優(yōu)先功能關(guān)閉信息，社會交通信號控制機將進入保護狀態(tài)，同時向中心和電車信號控制器發(fā)送異常報告。

3 電車優(yōu)先控制與社會交通控制機接口

社會交通信號控制機優(yōu)先控制專用模塊與有軌電車信號控制器間的信號交互控制結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 有軌電車信號優(yōu)先與社會交通控制機信息交互Fig.5 Information interaction between tram signal priority and social traffic control equipment

通過電車信號優(yōu)先控制專用模塊，社會交通信號控制機與電車信號控制器之間實現(xiàn)信息交互功能，在控制功能方面，將兩個獨立的設(shè)備進行無縫銜接，從優(yōu)先請求策略、信號計算處理、電車通行信息等多個方面進行控制和功能實現(xiàn)。其中，優(yōu)先請求策略、信號計算處理的相關(guān)指令交互通過干接點繼電器實現(xiàn)，而電車通行信息指令交互則通過通訊線（如RS-485方式）實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代有軌電車路口信號優(yōu)先方案的選擇與實施直接影響電車運營速度及運營效能，是電車規(guī)劃和建設(shè)中必須優(yōu)先考慮的，本文針對電車在交叉路口處的優(yōu)先管理與控制研究進行綜述分析與探討，給出電車在交叉路口處優(yōu)先控制的總體思路。根據(jù)路口不同時間、不同場景下的社會交通車流排隊情況，綜合判斷分析是否給予電車路口優(yōu)先權(quán)，從而兼顧有軌電車與社會交通的服務(wù)水平，盡可能減少二者在路口優(yōu)先通行權(quán)的沖突問題。