現(xiàn)代有軌電車路口控制策略分析

董立偉?閻東生

摘 要：本文對現(xiàn)代有軌電車的路口控制策略進行分析，首先介紹了平交路口和路權(quán)形式，然后分析了城市有軌電車交叉路口控制器和智能交通之間的接口形式，接下來分析了有軌電車各個交叉路口系統(tǒng)的信息交互流程，并對其路口控制策略進行分析，最后分析了三亞有軌電車路口優(yōu)先控制策略的實際應(yīng)用。希望通過本次的分析，可以為有軌電車路口控制效果的提升提供相應(yīng)參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代城市交通;有軌電車;路口控制

1 平交路口

對于城市交通而言，平交路口屬于其瓶頸地帶，機動車、非機動車以及行人從四面八方匯集到此處，很容易形成大量的干擾甚至沖突。就現(xiàn)代的城市有軌電車而言，其運行過程中會通過很多復(fù)雜的平交路口，且這些平交路口大多屬于共享路權(quán)，這就為城市有軌電車的運營安全埋下了比較大的風(fēng)險隱患[1]。就當(dāng)今的城市有軌電車運行來講，平交路口通常可以按照四種主要的形式進行劃分，其一是路中直行，其二是路測直行，其三是路中轉(zhuǎn)路中，其四是路中轉(zhuǎn)路測。

在進行城市有軌電車路口控制策略的研究過程中，平交路口具體的類型對于其信號相位控制策略具體選擇可起到?jīng)Q定性作用。

2 路權(quán)形式

在現(xiàn)代城市有軌電車的運營過程中，可供其選擇的路權(quán)形式主要有三種，其一是共享路權(quán)，其二是半封閉路權(quán)，其三是封閉路權(quán)。作為一種新型的交通方式，現(xiàn)在有軌電車在進行路權(quán)形式選擇的過程中應(yīng)該對城市公共交通方面的需求進行全面、綜合地考慮，并充分注重城市道路的布局，這樣才可以和其他的交通方式之間實現(xiàn)良好融合。

2.1 共享路權(quán)形式

在現(xiàn)代城市有軌電車的線路中，所實行的封閉并不是物理形式上的封閉，而是和其他的路面交通形式混合使用。但是在交叉路口的選擇過程中，有軌電車需要遵循普通的交通信號，或者是具有一定的優(yōu)先權(quán)。

2.2 半封閉路權(quán)形式

就目前的城市有軌電車線路來看，大多采用的是地面敷設(shè)法來進行線路建設(shè)，其基礎(chǔ)設(shè)施十分簡單、便捷、經(jīng)濟，不會對其他的交通形式造成多大影響，可以和當(dāng)今城市中的道路布局實現(xiàn)良好結(jié)合[2]。半封閉路權(quán)形式的應(yīng)用不僅可以讓城市有軌電車自身的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，同時也可以保障其他道路車輛的正常通行，在投資方面也更具經(jīng)濟性。

2.3 全封閉路權(quán)形式

全封閉路權(quán)形式就是將城市有軌電車和其他的交通方式全部隔離開來，進而形成一種與其他交通互不干擾的完全獨立路權(quán)形式。通過全封閉路權(quán)形式的應(yīng)用，可進一步提升城市有軌電車的運行速度，增加其運行的實時性、便捷性和安全性。

本次所研究的城市有軌電車路口控制策略主要針對共享路權(quán)形式以及半封閉路權(quán)形式的路口控制策略進行分析。

3 城市有軌電車交叉路口控制器和智能交通之間的接口形式分析

在城市有軌電車的運行過程中，其交叉路口控制器和智能交通之間的接口形式有三種，其一是干接點，其二是串口通信，其三是網(wǎng)口通信，就目前的城市有軌電車而言，其交叉路口控制器和智能交通之間主要采用的接口形式是干接點以及網(wǎng)口通信方式。

3.1 干接點方式的應(yīng)用

在干接點方式的應(yīng)用過程中，可借助于繼電器來進行城市有軌電車和智能交通這兩者之間的電氣隔離，交通信號控制器將會借助于采集繼電器中的干接點來實現(xiàn)有關(guān)信息的獲取，以此來度交叉路口是否有相應(yīng)的請求發(fā)送進行判斷，并判斷是否有列車離開的信息。如果交叉路口控制器處在被吸起的工作狀態(tài)，則說明此時的交叉路口控制器正處在正常的工作狀態(tài)之下;如果交叉路口控制器落下，則表明此時的交叉路口控制器已經(jīng)出現(xiàn)了故障。如果信號優(yōu)先請求節(jié)點處于吸起狀態(tài)，則說明交叉路口此時正有優(yōu)先請求信號發(fā)出，如果信號優(yōu)先請求節(jié)點處于落下狀態(tài)，則說明交叉路口此時并沒有優(yōu)先請求信號發(fā)出。

3.2 網(wǎng)口通信方式的應(yīng)用

在網(wǎng)口通信方式的應(yīng)用過程中，城市有軌電車和智能交通這兩者之間將采用報文的方式來達到交互作用。在具體應(yīng)用過程中，交叉路口控制器會將請求信息發(fā)送給交通信號控制器，如果發(fā)送了優(yōu)先請求信息，則說明有軌電車已經(jīng)離開了路口。同時，交通信號控制器也會將相應(yīng)的返回信息發(fā)送給交通路口控制器，比如交叉路口的綠燈剩余時間、紅燈剩余時間、紅燈提前時間以及綠燈延遲時間。

4 有軌電車在各個交叉路口通過時各個系統(tǒng)的信息交互

當(dāng)有軌電車在各個交叉路口通過的過程中，交叉路口各個系統(tǒng)的信息將會實現(xiàn)一個交互的過程，其交互流程大概可以按照以下的幾個步驟來進行劃分：

4.1 有軌電車通過時，其中的車載子系統(tǒng)會自動對接近交叉路口的信標(biāo)進行讀取，以此來獲悉有軌電車接下來將要在交叉路口通過;

4.2 有軌電車中的車載子系統(tǒng)會將一個“有軌電車已經(jīng)接近”的信號發(fā)送給交叉路口控制器;

4.3 在交叉路口控制器接收到有軌電車發(fā)送來的接近信號之后，其子系統(tǒng)會立即對有軌電車的具體接近信息進行采集，然后將一個優(yōu)先請求信號發(fā)送給交通信號控制器;

4.4 在交通信號控制器接收到了這個優(yōu)先請求信號之后，會立刻將優(yōu)先信息反饋信息發(fā)送出去;

4.5 在接收到來自交通信號控制器的優(yōu)先反饋信息之后，交叉路口控制器將會以此為依據(jù)來決定是不是將允許通過的信息發(fā)送給有軌電車;

4.6 在有軌電車離開交叉路口時，交叉路口控制器會對其離開路口的信息進行讀取，以此來判斷有軌電車是不是已經(jīng)離開了交叉路口;

4.7 當(dāng)交叉路口控制器讀取到了有軌電車已經(jīng)離開該交叉路口的信息時，會將這個信息發(fā)送到交通信號控制器;

4.8 在交通信號控制器接收到有軌電車已經(jīng)離開的信息之后，會將開放其他交通的指令發(fā)送給交叉路口控制器，此時綠燈亮起，其他交通恢復(fù)通行。

5 有軌電車路口控制策略分析

在對有軌電車進行路口控制的過程中，主要的情形有兩種，第一種是正常狀態(tài)下的路口控制，第二種是故障狀態(tài)下的路口控制。

5.1 正常狀態(tài)下的有軌電車路口控制策略

5.1.1 綠燈延長控制

在具體的路口控制過程中，如果檢測到有軌電車將會在綠燈的末期才能到達交叉路口，而且在信號正常的情況下并不能從交叉路口通過，此時需要將該方向的綠燈信號時間適當(dāng)延長，以此來保障有軌電車可以順利地從交叉路口通過，但是不可以超出最大的綠燈時長。通過綠燈延長策略，可讓該相位公交車延誤情況得以有效避免，但是這種方式將會讓其他相位的擁堵情況更加嚴重，同時也會讓該交叉路口后續(xù)的交通負擔(dān)加重，如果該交叉路口上的車流量比較大，這樣的控制策略也會進一步加大該交叉路口的擁堵情況[3]。比如，在上下班高峰期的時間段內(nèi)，如果在某交叉路口應(yīng)用到了綠燈延長控制策略，就會導(dǎo)致一些相位出現(xiàn)車輛排隊過長的情況，進而產(chǎn)生路面擁堵，并在該交叉路口上增加人均延誤時間。因此，該策略僅僅在相位優(yōu)先請求比較集中的交叉路口才適用。

5.1.2 綠燈提前控制策略

在經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)有軌電車將會在紅燈相位才能到達該交叉路口的情況下，可將與之沖突方向的綠燈提前結(jié)束。當(dāng)有軌電車來到交叉路口時，需要的相位應(yīng)該是目前綠燈的下個相位，如果當(dāng)前的綠燈時間未超過最小時間，可以將剩余的綠燈時間改成最小時間和已運行時間之差;如果已超出最小時間，則應(yīng)該將剩余的時間改成車輛在較差路口通過的平均時間;如果剩余時間比修改時間短，則不需要進行修改。通過該方法，可以讓每一個相位上的有軌電車都可以在交叉路口快速通過，保持各個相位的優(yōu)先平均。但是該策略將會讓各個相位信號周期內(nèi)的車輛通行數(shù)減少。因此該策略不可以在車流量比較大的情況下應(yīng)用，以免大幅度降低交叉路口通行能力。

5.1.3 電車離去路口

在有軌電車借助于GPS/BD進行位置獲取并離開了交叉路口時，電車會將離開信息發(fā)送給調(diào)度管理系統(tǒng)，調(diào)度管理系統(tǒng)會將離開信息發(fā)送到路口信號系統(tǒng)，最后由路口信號系統(tǒng)將信息發(fā)送給公交信號控制器。在接收到有軌電車已經(jīng)離去的信息之后，公交信號控制器會立即將優(yōu)先信號結(jié)束，讓該交叉路口的其他交通恢復(fù)正常。在這一路權(quán)模式之下，公交信號控制器只有在接收到有軌電車離開的信息之后才可以將信號燈恢復(fù)正常。

5.2 故障狀態(tài)下的有軌電車路口控制策略

5.2.1 司機進行人工處理

在臨近路口的區(qū)域內(nèi)會進行人工按鈕的設(shè)置，所以在故障情況下，司機可以在有軌電車將要到達該區(qū)域時手動觸發(fā)該按鈕，并根據(jù)實際的紅綠燈信息從交叉路口通過。在手動按鈕的觸發(fā)過程中，智能交通信號會按照默認值首先將優(yōu)先信號關(guān)閉，以此來保障故障路口的秩序。

5.2.2 有軌電車專用相位的插入

在有軌電車的運行過程中，如果交叉路口位置的檢測設(shè)備或者是控制系統(tǒng)發(fā)生了故障，可以在每間隔幾個相位的正常循環(huán)之后，將一個有軌電車專用相位插入其中，以此來為有軌電車從該交叉路口的正常通過提供出足夠的便利條件。這樣的控制策略在有站臺的路口條件下十分適用，在行駛到該區(qū)域之后，有軌電車可以在站臺等待通行，此時不需要在該交叉路口進行任何的接口工作[4]。在前后車輛從該交叉路口通過的過程中，如果前面的車輛為啞車。后面的車輛處于正常運行狀態(tài)，在實際的運行中，可以按照后面車輛具體的接近時間來借助于交叉路口控制器的信息發(fā)送實現(xiàn)對交通信號控制器的控制。在此過程中，司機可以根據(jù)具體的信號燈指示來控制有軌電車形式。

6 三亞有軌電車路口優(yōu)先控制策略的實際應(yīng)用

三亞現(xiàn)代有軌電車示范線工程南起于勝利路與建港路交叉口，北止于三亞火車站，途經(jīng)三亞河?xùn)|路高檔住宅區(qū)、金雞嶺路居住區(qū)、三亞灣路濱海旅游服務(wù)帶及解放路商業(yè)區(qū)，連接了三亞火車站和三亞汽車站。有軌電車線路途經(jīng)路段平交路口多達 20 個，在不影響道路車輛運行的前提下建設(shè)高效、安全的平交路口信號控制子系統(tǒng)對提升有軌電車運能、保障交通安全方面至關(guān)重要。路口優(yōu)先信號控制子系統(tǒng)構(gòu)成圖如下圖一所示：

在具體的路口優(yōu)先控制策略實施過程中，以勝利路優(yōu)先策略為例進行說明，勝利路為主干路，規(guī)劃雙向四車道，有軌電車路中敷設(shè)。有軌電車與路口直行同信號。綜合考慮周邊小區(qū)、人流量等實際情況，在路口控制過程中，借助于干接點和網(wǎng)口這兩種形式向智能交通控制系統(tǒng)來發(fā)送優(yōu)先信號，在接收到了優(yōu)先信號之后，智能控制系統(tǒng)會按照實際的道路情況來決定有軌電車是否可以優(yōu)先通過，在此過程中，有軌電車需要按照智能交通反饋的信息在交叉路口通過，在新建街、躍進街、和平街、光明街等推薦使用綠燈提前控制;新風(fēng)街、迎賓路、金雞嶺路推薦使用綠燈延長控制。

7 結(jié)語

綜上所述，在城市有軌電車的運行過程中，路口控制策略對電車的運行效率及其運行安全都將起到?jīng)Q定性作用。因此在具體的有軌電車交叉路口控制策略的實施過程中，應(yīng)全面分析交叉路口的形式和有軌電車的路權(quán)形式，對有軌電車和各個交叉路口控制系統(tǒng)之間的交互加以科學(xué)設(shè)置，然后根據(jù)實際的情況來選擇合理的有軌電車交叉路口控制策略，在保障有軌電車順利通行的基礎(chǔ)上使其和其他交通之間實現(xiàn)良好融合。這樣才可以保障城市交通質(zhì)量和交通效率，減輕交通擁堵為城市居民帶來的不便，促進城市交通事業(yè)和城市經(jīng)濟的良好穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻：

[1]鄧嘉成.有軌電車平交路口優(yōu)先策略優(yōu)化思考[J].智能城市，2020（5）：138-139.

[2]譚庭浪.現(xiàn)代有軌電車路口信號的相位控制策略[J].城市軌道交通研究，2018（11）：146-148.

[3]袁魁浩，吳文亮，湯左淦.不同信號控制條件下的平交路口有軌電車運行策略對比研究[J].河南科學(xué)，2018，（12）：1986-1993.

[4]聶元凱.有軌電車路口綜合控制系統(tǒng)方案研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（12）：71-73.