城市軌道交通車(chē)輛運(yùn)行控制技術(shù)研究進(jìn)展

程輝

摘要：隨著城市生活節(jié)奏的加快，廣大居民對(duì)軌道交通出行效率、舒適度、準(zhǔn)點(diǎn)率的要求越來(lái)越高。目前減小列車(chē)行車(chē)間距、提高行車(chē)效率、改善列車(chē)通過(guò)能力、低能耗、高度智能是城市軌道交通車(chē)輛運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。安全、高效、可靠的城市軌道交通車(chē)輛運(yùn)行控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)列車(chē)高速度、高密度、有秩序地運(yùn)行有著非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;運(yùn)行控制;行車(chē)組織;城軌車(chē)輛;列控系統(tǒng)

引言

安全系統(tǒng)能夠有效降低人車(chē)碰撞風(fēng)險(xiǎn)，但其對(duì)交通流長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)的影響有待探究。運(yùn)用NetLogo軟件，基于智能體建模思想設(shè)置車(chē)輛和行人運(yùn)動(dòng)模式，選擇平均車(chē)速波動(dòng)情況和車(chē)輛等待時(shí)間、行人等待時(shí)間、行人速度分布評(píng)估傳統(tǒng)車(chē)輛、行人檢測(cè)系統(tǒng)車(chē)輛和人車(chē)通訊系統(tǒng)研究車(chē)輛運(yùn)行時(shí)的交通流穩(wěn)定性和通行效率。

1有軌電車(chē)線(xiàn)路運(yùn)行效率的影響因素

有軌電車(chē)系統(tǒng)是人、車(chē)、線(xiàn)路及環(huán)境相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)。本文將運(yùn)行效率影響因素歸為車(chē)站、路段、交叉口3類(lèi)。其中：車(chē)站是有軌電車(chē)線(xiàn)路上供車(chē)輛到發(fā)、通過(guò)和折返等作業(yè)的分界點(diǎn)，有軌電車(chē)需要在車(chē)站辦理停車(chē)作業(yè);交叉口是有軌電車(chē)線(xiàn)路在道路信號(hào)控制影響下形成的特殊分界點(diǎn)，有軌電車(chē)可能需要在交叉口停車(chē)等待綠燈通行;路段是車(chē)站與車(chē)站、車(chē)站與交叉口之間連接的主要通道。是構(gòu)建有軌電車(chē)線(xiàn)路運(yùn)行效率評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)。1）車(chē)站。有軌電車(chē)車(chē)站按布設(shè)型式可分為側(cè)式、島式、島側(cè)混合式。其中：側(cè)式站臺(tái)設(shè)置在上下行線(xiàn)路的兩側(cè);島式站臺(tái)設(shè)置在上下行線(xiàn)路之間;混合式站臺(tái)通常用于換乘站。根據(jù)站臺(tái)位于交叉口進(jìn)出口道的位置，有軌電車(chē)車(chē)站還可分為進(jìn)口道站臺(tái)和出口道站臺(tái)。應(yīng)結(jié)合每個(gè)車(chē)站的實(shí)際情況進(jìn)行有軌電車(chē)的線(xiàn)路設(shè)計(jì)，同時(shí)充分利用有軌電車(chē)的靈活性和多樣性，最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。2）交叉口。與傳統(tǒng)的城市軌道交通線(xiàn)路不同，有軌電車(chē)一般運(yùn)行在城市的地面道路上，因而在通過(guò)道路平交交叉口時(shí)會(huì)受到道路交叉口信號(hào)控制系統(tǒng)的影響，需要根據(jù)交叉口信號(hào)指示決定車(chē)輛通行或停車(chē)等待。交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，有軌電車(chē)運(yùn)行延誤的80%來(lái)自于交叉口的停車(chē)等待。交叉口限制了有軌電車(chē)的行車(chē)效率，使得有軌電車(chē)的運(yùn)行速度較低，從而影響了有軌電車(chē)的服務(wù)質(zhì)量。

2軌道交通車(chē)輛運(yùn)行控制技術(shù)

2.1基本行車(chē)閉塞技術(shù)

①人工閉塞：通過(guò)人工設(shè)置閉塞機(jī)，列車(chē)司機(jī)從發(fā)車(chē)站取出路簽，到達(dá)接車(chē)站后交出路簽，才能解除閉塞。這種閉塞制式效率太低，現(xiàn)已基本淘汰;②半自動(dòng)閉塞：通過(guò)人工進(jìn)行聯(lián)絡(luò)手續(xù)辦理，在車(chē)站進(jìn)站處和出站處分別安裝一段不少于25m的專(zhuān)用軌道電路，將專(zhuān)用軌道電路和信號(hào)機(jī)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)信號(hào)機(jī)顏色的變化來(lái)判斷區(qū)間是否空閑，從而實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)閉塞;③自動(dòng)閉塞：將站間劃分為若干個(gè)裝設(shè)軌道電路的閉塞分區(qū)，在每個(gè)閉塞分區(qū)入口處設(shè)置信號(hào)機(jī)，借助軌道電路將列車(chē)和信號(hào)機(jī)聯(lián)系起來(lái)，信號(hào)機(jī)的顯示隨列車(chē)位置的變化而變換。基本行車(chē)閉塞法采用的是固定閉塞制式。這種制式的控制采用模擬信號(hào)進(jìn)行軌道信息的處理，根據(jù)列車(chē)的特點(diǎn)、線(xiàn)路情況、速度等級(jí)等來(lái)確定閉塞區(qū)間的長(zhǎng)度，最小的行車(chē)間隔距離就是列車(chē)的閉塞分區(qū)?；拘熊?chē)閉塞方法從安全方面講至少包涵三個(gè)方面：可靠的列車(chē)定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng);可靠的信息傳輸系統(tǒng);可靠的列車(chē)間隔控制系統(tǒng)。這三個(gè)方面任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都有可能導(dǎo)致行車(chē)事故的發(fā)生。目前各國(guó)廣泛采用固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)，通過(guò)軌道電路、信號(hào)機(jī)等組成信息傳輸系統(tǒng)，將列車(chē)位置傳輸給列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)及司機(jī)，控制列車(chē)運(yùn)行速度，保證各列車(chē)保持一定的間隔距離，防止列車(chē)進(jìn)入前方占用閉塞區(qū)間。

2.2交通流穩(wěn)定性

在仿真中改變道路限速值，車(chē)輛智能體行駛速度也相應(yīng)改變。傳統(tǒng)車(chē)輛和行人檢測(cè)系統(tǒng)車(chē)輛瞬時(shí)平均車(chē)速均處于波動(dòng)狀態(tài)，并且道路限速值越大，平均車(chē)速的波動(dòng)越大。道路限速值的高低一定程度上體現(xiàn)了車(chē)速大小，車(chē)速較大時(shí)，車(chē)輛為避讓行人而產(chǎn)生的加減速幅度也隨之較大。在限速值相同時(shí)，行人檢測(cè)系統(tǒng)車(chē)輛速度波動(dòng)比傳統(tǒng)車(chē)輛更大，也就是說(shuō)，傳統(tǒng)車(chē)輛車(chē)流更穩(wěn)定，這可能是因?yàn)樾腥藱z測(cè)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)范圍較大，導(dǎo)致車(chē)輛過(guò)早開(kāi)始減速，留給行人過(guò)街的時(shí)間足夠充足甚至過(guò)長(zhǎng)，引起后續(xù)車(chē)輛減速排隊(duì)。人車(chē)通訊系統(tǒng)車(chē)輛平均速度在持續(xù)下降一段時(shí)間后逐步趨于穩(wěn)定，限速值越大，車(chē)輛智能體行駛速度越大，需要越長(zhǎng)時(shí)間減速，平均車(chē)速越晚達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，然而這種穩(wěn)定狀態(tài)是異常的，很難恢復(fù)至原有狀態(tài)。這是因?yàn)槿塑?chē)通訊系統(tǒng)在接收到行人過(guò)街信息后盡可能讓出路權(quán)，讓行人順利過(guò)街，當(dāng)行人之間未出現(xiàn)可通過(guò)間隙時(shí)，車(chē)輛則一直停車(chē)等待，以致產(chǎn)生擁堵。

2.3建立健全機(jī)車(chē)故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)

傳統(tǒng)形式的機(jī)車(chē)故障診斷多依靠專(zhuān)業(yè)人員利用專(zhuān)業(yè)工具對(duì)機(jī)車(chē)進(jìn)行逐一排查，這種形式已經(jīng)逐漸滿(mǎn)足不了機(jī)車(chē)發(fā)展的需求，不具備時(shí)效性。結(jié)合傳感技術(shù)與信息化技術(shù)的機(jī)車(chē)故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)能夠記錄機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，并將其儲(chǔ)存與數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用傳感器對(duì)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，若發(fā)現(xiàn)較大的差異性，系統(tǒng)可迅速發(fā)出警報(bào)，地面控制中心可通過(guò)警報(bào)內(nèi)容快速鎖定故障位置，并采取針對(duì)性的解決措施，若是軟件方面的問(wèn)題，應(yīng)可通過(guò)信息化技術(shù)進(jìn)行自我修復(fù)。此外，機(jī)車(chē)故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能能夠?qū)收闲畔⒓捌浣夥欧椒ㄟM(jìn)行收集、整理與分類(lèi)儲(chǔ)存，以此來(lái)為后續(xù)的故障處理提供更多的解決依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

安全系統(tǒng)的發(fā)展越來(lái)越能夠改善行人安全性，但這些先進(jìn)系統(tǒng)在交通流運(yùn)行質(zhì)量和通行效率方面的性能并不是越來(lái)越好的，例如，行人檢測(cè)系統(tǒng)車(chē)輛也許并不利于交通流的穩(wěn)定;人車(chē)通訊系統(tǒng)的普及也許會(huì)嚴(yán)重影響車(chē)輛通行效率，加劇城市擁堵。決策者應(yīng)認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并采取措施規(guī)避這些缺陷。很多輔助駕駛系統(tǒng)試圖通過(guò)目標(biāo)檢測(cè)功能和圖像處理技術(shù)來(lái)達(dá)到行人檢測(cè)和避撞目的。而從仿真試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)?shù)缆愤\(yùn)行狀況不同時(shí)，不同系統(tǒng)的各個(gè)性能指標(biāo)無(wú)法在同一條件下取得最優(yōu)值，而需要從道路管理功能方面結(jié)合路段交通流的實(shí)際運(yùn)行情況，綜合評(píng)價(jià)不同系統(tǒng)的性能。

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