現代有軌電車路口控制策略分析

摘 要：現代有軌電車是未來城市軌道交通發展的重要方向，通過實施交叉口優先控制策略對提高有軌電車的運行效率具有重要意義。基于此，本文首先介紹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交叉路口各系統信息交互流程，最后探討有軌電車交叉路口優先控制方式及其具體應用。

關鍵詞：有軌電車;交叉路口;優先控制策略

中圖分類號：U491.232 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）25-0130-02

1 有軌電車發展歷程及特點

1881年，德國人馮·西門子在柏林鋪設了第一條電車軌道，采用電能牽引，出現傳統定義的有軌電車。1890年至1920年，有軌電車在全球發展廣泛。但在20世紀50年代，由于機動性差、噪聲污染等原因，有軌電車線路被陸續拆除。20世紀70年代末，有軌電車憑借其新技術帶來的噪音低、振動小、節省能源、與城市景觀協調的優勢重新回到人們的視線[1]。

現代有軌電車運量適中，速度適中，同時具有較高的舒適性和耐用，而且相對地鐵來說投資低。近年來，我國城市化進程逐漸加快，城市人口大幅增長對城市客運產生了巨大壓力。而我國城市環境污染、交通擁堵問題也十分嚴峻，發展公交運輸受到抑制，因此，最近幾年國內很多城市開始規劃建設現代有軌電車系統。目前，國內開通現代有軌電車系統的城市有南京、廣州、蘇州、沈陽及淮安等，正在規劃中的城市有30多個。

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、串口通信及網口通信三種方式，主要采取干接點和網口方式。

采用干接點方式時，雙方通過繼電器進行電器隔離，交通信號控制器通過采集繼電器干接點狀態獲取相關信息，判斷交叉路口是否發送了請求或者列車的離去信息，交叉路口控制器工作狀態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。信號優先請求節點吸起表示交叉路口控制器發出了信號優先請求，落下表示交叉路口控制器沒有發出信號優先請求。電車離去吸起節點表示交叉路口控制器發出了電車離去信號，落下表示交叉路口控制器沒有發出電車離去信號。

采用網口方式時，雙方通過報文進行交互，交叉路口控制器向交通信號控制器請求信息：優先請求，電車離開路口;交通信號控制器向交叉路口控制器返回信息：路口紅燈剩余時間、路口綠燈剩余時間、路口綠燈延時時間、路口紅燈提前時間。

3 有軌電車通過交叉路口各系統信息交互流程

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

4 有軌電車交叉路口控制方式

有軌電車通過路口的方式分為正常情況下的控制方式和故障狀態下的控制方式兩種。

4.1 正常情況下的路口控制方式

4.1.1 綠燈延長通過路口。當檢測到的電車是在綠燈末期到達，且正常信號下無法通過交叉路口時，延長本方向綠燈信號（但不能超過最大綠燈時間），使電車順利通過交叉路口。“綠燈延長”策略能減少本相位的公交車輛的延誤，但是會加大其他相位的擁堵程度和加重后繼交叉路口的負擔，在交叉路口車流量較多時，會加大交叉路口的擁堵程度。例如，在上下班高峰期，“綠燈延長”策略會使某些相位的車輛排隊過長，造成路面擁堵，反而加大交叉路口的人均延誤。“綠燈延長”策略適用于相位優先請求相對集中的交叉路口。

4.1.2 綠燈提前通過路口。當檢測到的電車是在紅燈相位到達時，提前結束沖突方向的綠燈信號。電車到達交叉口，但所需相位是當前綠燈相位的下一個相位，如果綠燈運行時間沒有超過最小綠燈時間，則將綠燈剩余時間修改成最小綠燈時間和當前已運行時間的差;如果綠燈運行時間已經超過最小綠燈時間，則將綠燈的剩余時間修改為m（m是車輛通過交叉路口的平均時間），若綠燈剩余時間小于將要修改的時間則不做修改。此策略使電車能提前通過交叉路口，稱之為“綠燈提前”。“綠燈提前”策略能讓每個相位的電車較快地通過交叉路口，對每一個相位的優先相對平均，但會減少每個信號周期的通行車輛數，因此在車流量較多時，如上下班時，這種策略會使交叉路口的通行能力急劇下降。

4.1.3 電車離去路口。當電車通過GPS/BD獲取位置離開路口時，電車通知調度管理系統，再由調度管理系統通知道口信號系統，將電車離去信息通知公交信號控制器。公交信號控制器收到電車離去信息，即可結束優先信號，恢復道口正常信號秩序。在絕對路權模式下，公交信號控制器收到列車離去信息，才會恢復交通信號系統信號燈至正常狀態。

4.2 故障下有軌電車路口控制方式

當有軌電車在運行過程中出現了檢測設備或者控制系統故障時，可以采取兩種方式進行處理。

第一種：司機人工處理。在接近路口區域設置人工按鈕，當電車即將到達接近區域時，司機下車手動觸發按鈕，然后依據紅綠燈信息駛離路口，手動按鈕觸發時智能交通信號將依據默認值自動關閉優先信號，從而保障路口正常秩序。

第二種：在有軌電車接近檢測設備或控制系統出現故障時，也可采用每隔數個正常相位循環后，插入一個有軌電車專用相位，以便電車能通過路口。這種設置適合于路口有站臺的情況，電車可在站臺等待，這種情況下交叉路口不需要做任何接口工作。前后車通過路口時，若出現前車啞車后車正常的情況，可根據后車接近時間，由交叉路口控制器發送接近信息給交通信號控制器，然后司機按照信號燈行駛。

5 路口優先控制策略在麒麟有軌電車上的應用

南京麒麟科技創新園現代有軌電車一號線工程起點位于馬群綜合客運樞紐，線路沿馬群南路、芝嘉東路和滄麒東路敷設，沿線跨越繞城高速公路、寧蕪鐵路和仙西聯絡線，途徑百水芊城社區、南灣營、麒麟商務區、中央公園以及王五莊等區域，全線12個交叉路口，兩處人行過軌。考慮到麒麟有軌電車的周邊均為成熟的小區，人口眾多，因此設計為相對路權，所以在兩處人行過軌區域設置絕對路權，通過無線感應方式進行列車路口區域的識別，然后通過干接點方式和網絡兩種方式將優先信號發送給智能交通控制系統，由智能交通系統依據道路情況給予有軌電車優先通過，有軌電車依據智能交通反饋的信息通過路口。其中運糧河東路-光華路路口相位設計如圖1所示。

6 結語

有軌電車路口控制方式決定了有軌電車的運行效率與安全，也是現代有軌電車的生命力所在。從既有的幾條國內有軌電車線路可以看出，凡是交叉路口控制方式解決得當的城市，有軌電車運行效率都比較高。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：

[1]孫吉良.現代有軌電車信號系統及技術關鍵的研究[J].鐵路通信信號工程技術，2013（4）：55-59.