新城中運量公共交通實踐研究
——以臨港新片區(qū)為例

李 兵，高亮全

上海臨港交通有限公司

0 引 言

臨港新片區(qū)國土空間規(guī)劃指出，到2035年新片區(qū)人口將達到250萬，產(chǎn)業(yè)發(fā)展GDP實現(xiàn)萬億。隨著新片區(qū)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和人口的快速導入，需要構建多層次的公共交通體系，發(fā)展大中運量公交系統(tǒng)，提升公共交通服務水平。通過中運量系統(tǒng)能夠強化各組團間的聯(lián)系，同時能夠帶動沿線發(fā)展，改善投資環(huán)境，由于臨港定位的特殊性，需要中運量系統(tǒng)來支撐未來交通快速增長的需求。

臨港新片區(qū)軌道交通匱乏，現(xiàn)狀僅有軌道交通 16 號線運行，規(guī)劃軌道交通網(wǎng)絡仍覆蓋不足，難以提升臨港新片區(qū)整體公共交通運營效率。根據(jù)《上海市浦東新區(qū)國土空間總體規(guī)劃（2017—2035）》、《臨港新片區(qū)國土空間規(guī)劃》，規(guī)劃6條105 km中運量公交線路，構建臨港新片區(qū)大中運量骨干網(wǎng)，其中T1線能夠填補現(xiàn)狀臨港新片區(qū)中運量空白。

中運量公交環(huán)保性能優(yōu)于常規(guī)公交，相比普通燃油公交，中運量公交人均百公里能耗節(jié)約30%～45%，節(jié)能環(huán)保效益明顯，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 臨港新片區(qū)中運量公交關鍵技術

臨港中運量T1示范線（見圖1）經(jīng)由南匯新城鎮(zhèn)、泥城鎮(zhèn)，項目影響區(qū)包含環(huán)湖功能區(qū)、居住島、大學城、高新區(qū)、物流園區(qū)、自貿(mào)區(qū)、蘆潮港社區(qū)、重裝備園區(qū)和泥城社區(qū)。線路沿線經(jīng)過多個居住區(qū)、大學、工業(yè)區(qū)，通過項目的開發(fā)能夠提供品質(zhì)較高的公共交通服務，滿足臨港新片區(qū)居民出行需求，緩解軌道交通16號線服務不足，顯著縮短就業(yè)居民通勤所需時間，帶動沿線組團發(fā)展。

圖1 臨港中運量 T1示范線沿線區(qū)域分析

數(shù)字軌道電車（DRT，Digital Rapid Transit）有別于傳統(tǒng)的有軌電車。它是一種有軌電車新形態(tài)，除了具有現(xiàn)代有軌電車的特點外，它還利用地埋無源磁釘形成數(shù)字化磁標簽為虛擬軌道，以自導向膠輪電車為車輛載體，是采用軌道交通運營模式的新型輕量化、智能化的交通制式。

1.1 公交專用道設置研究

專用道布置將直接影響到中運量建成后的道路通行能力、運營車速、客運能力、換乘條件、道路交通安全性能等系統(tǒng)特性，車道方案設計是中運量系統(tǒng)設計中的重要部分。車道布置需要在比較車道布設方式、運營組織、以及道路改造等多種因素后進行確定。因此，專用道的布置需結合臨港現(xiàn)狀道路總體建設方案、斷面布置型式以及中運量的運營管理方式綜合進行考慮，才能得出適合臨港中運量T1線實際情況的車道方案（見表2）。

表2 專用道布置方式比選表

①路中專用道方案：中運量車輛行駛于路中專用道，站臺也布設于路中，車輛根據(jù)站臺形式不同，可采用左側(cè)開門或右開門， 避免了中運量車輛與社會車輛之間的相互干擾及沖突， 車輛交通組織較為簡單，對沿線單位出入口影響小，同時對道路遠期改造影響小。中運量的運營條件得到極大改善，行車速度可以提高，配車數(shù)也可相應減少。

②路側(cè)專用道方案：中運量線路采用路側(cè)布設方案，車輛右側(cè)開門，在道路路側(cè)布設公交站臺，與普通公交方式相類似，有助于與其它交通方式的銜接。車輛交通組織較為復雜，受機動車、公交車以及地塊開口影響。

· DRT 受其它車輛右轉(zhuǎn)影響和沿線地塊開口影響大；

· 社會車輛右轉(zhuǎn)受 DRT 車輛影響大；

· 容易被其它車輛違規(guī)占用；

· 與常規(guī)公交共用港灣站臺，變道進站互有干擾；

· 車輛的運行對路側(cè)的交通方式會產(chǎn)生一定的影響。

從運營角度分析：路中專用道布局較路側(cè)布局對中運量線路整體運行系統(tǒng)更有利，道路交通組織方便，與其他交通相互干擾小，運輸效率高。

從換乘的角度分析：路側(cè)布局更方便與普通常規(guī)公共交通系統(tǒng)的換乘銜接，但在運營過程中，受到常規(guī)公交干擾較多，運營速度相對較低。

經(jīng)過比較，結合沿線道路的建設實際，選取路中專用道方案。在保證社會車輛擁有單向兩車道通行的基礎上，共規(guī)劃中運量專用道19 km。將中央分隔帶的空間做為站臺，專用道緊靠中央分隔帶布置。

1.2 運營方案

中運量運營模式分為封閉式線路運營模式、開放式運營模式和混合式運營模式。根據(jù)公交走廊的客流規(guī)模及特征、中運量專用道的利用效率等綜合因素，臨港中運量T1示范線采用開放式運營模式。

表1 城市主要軌道交通中運量制式比較

臨港中運量T1線選擇站站停、小交路、點到點以及大站快線四種組合的營運模式。其中站站停為常規(guī)運營組織形式，滿足中運量正常服務需求；大站快線可滿足客流較多，上下車隊的人員密集站點乘客快速轉(zhuǎn)移需求；點到點可緩解客流需求、節(jié)約車輛電能；小交路可滿足泥城鎮(zhèn)至滴水湖客流需求，泥城鎮(zhèn)乘客可與軌道交通16號線實現(xiàn)快速換乘。

①點到點運營：滴水湖首末站—鴻音廣場臨時停保場，近期線路長度20.9 km（規(guī)劃線路長度21.7 km），停靠沿線1處首末站、1處臨時停保場。

②小交路運營：滴水湖首末站—水華路車輛段，長度8.1 km，停靠1處首末站，5組沿線中途站。

③大站快線運營：滴水湖首末站—鴻音廣場臨時停保場，近期線路長度20.9 km（規(guī)劃線路長度21.7 km），停靠1處首末站、1處停保場、8組沿線中途站。

④站站停運營：滴水湖首末站—鴻音廣場臨時停保場，近期線路長度20.9 km（規(guī)劃線路長度21.7 km），停靠1處首末站、1處停保場、18組沿線中途站。

結合臨港中運量T1線需求與站點建設進度，開設初年與運營初期，采用點到點、小交路與大站快線三種組合運營方式。遠期采用點到點、小交路、大站快線與站站停四種組合的運營方式。

1.3 中運量信號優(yōu)先系統(tǒng)

路口信號優(yōu)先是影響DRT中運量車輛運行時間的重要因素，通過信號優(yōu)先系統(tǒng)的應用，可以有效提高 DRT中運量車輛的運行速度和效率。本工程在存在地面交叉口的路口設置信號優(yōu)先系統(tǒng)。信號優(yōu)先系統(tǒng)在原有路口智能控制信號機的基礎上增設信號優(yōu)先控制主機和 DRT 中運量車輛檢測設備，實現(xiàn) DRT中運量車輛信號優(yōu)先。對于部分尚未安裝信號機的路口，增設自適應交通信號機及信號燈，以實現(xiàn)對該路口通行秩序的維護和 DRT 中運量車輛的優(yōu)先通行。

信號優(yōu)先控制策略分為三類：被動優(yōu)先、主動優(yōu)先和實時優(yōu)先（見表3）。

表3 中運量信號優(yōu)先控制策略的常見優(yōu)先措施表

①被動優(yōu)先——不考慮交叉口是否有中運量車輛到達，根據(jù)中運量運行特征和歷史數(shù)據(jù)，針對離線方案進行優(yōu)化，不需要車輛檢測/優(yōu)先申請生成系統(tǒng)；

②主動優(yōu)先——為檢測到的特定車輛提供優(yōu)先，包括相位延長、提前激活相位、中運量車輛專用相位等多種方法；

③實時優(yōu)先——基于實時檢測數(shù)據(jù)提供信號優(yōu)先的同時，以某一指標為目標對控制方案進行優(yōu)化，優(yōu)化指標可以是人總延誤、車均延誤或者一些指標的組合。

被動優(yōu)先控制策略，不需要車輛檢測數(shù)據(jù)，以車輛的歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)，因此適合于發(fā)車頻率高、流量大、乘客出行需求較為穩(wěn)定的情況；而當車流量比不高時，該策略通常會使交叉口的總體運行效率降低。盡管被動優(yōu)先控制策略存在一定局限，但實施簡單，且費用節(jié)省，所以在國內(nèi)很多城市得到廣泛的應用。

主動優(yōu)先控制策略，基于實時檢測數(shù)據(jù)，為特定車輛提供優(yōu)先。它伴隨信號優(yōu)先控制研究的誕生而出現(xiàn)，是早期的研究重點，研究成果豐富，也是目前實踐中最常用的控制策略。主動優(yōu)先控制策略一般用于單點交叉口，因此常常打斷相鄰交叉口間社會車輛的信號協(xié)調(diào)。同時由于信號優(yōu)先策略相對獨立，即在給予信號優(yōu)先時較少考慮社會車輛的運行狀態(tài)，因此主動優(yōu)先控制策略尚不能對中運量車輛與社會車輛的運行效益進行合理平衡與協(xié)調(diào)。這些缺陷驅(qū)動了實時優(yōu)先策略研究的開展。

實時優(yōu)先控制策略，在基于實時檢測數(shù)據(jù)為中運量車輛提供信號優(yōu)先的同時，以某一指標為目標對信號方案進行優(yōu)化。一方面，對主動優(yōu)先所遇到的中運量車輛與社會車輛效益平衡等問題有了深入研究；另一方面，開拓了基于邏輯規(guī)則、數(shù)學模型等的優(yōu)化模式。實時優(yōu)先策略中，中運量車輛延誤最小化仍是最主要的研究目標，通常將時刻表偏移作為是否需要進行優(yōu)先的依據(jù)。

T1中運量公交系統(tǒng)采用主動優(yōu)先控制策略，實現(xiàn)整體交通效率的最優(yōu)化。根據(jù)路口交通組織的特點，信號優(yōu)先的觸發(fā)條件將結合調(diào)度指令和車輛的早、晚點信息，對將要晚點的中運量車輛給予優(yōu)先信號。信號優(yōu)先的車輛采用車載GPS+短程通信技術實現(xiàn)車輛的身份識別和信號優(yōu)先的觸發(fā)。

1.4 數(shù)字軌道系統(tǒng)

數(shù)字軌道是對傳統(tǒng)軌道交通物理鋼軌的虛擬化、數(shù)字化替代，以沿線埋設的磁標簽（或稱磁釘）為基礎設備，支撐電車受虛擬軌道的約束而實現(xiàn)自導向的行駛。除了循跡導向功能之外，數(shù)字軌道同時提供了全程定位、電子地圖、虛擬道岔等功能，與行車控制和管理系統(tǒng)配套，實現(xiàn)了輕量、精確、敏捷的新型中運量捷運系統(tǒng)。

數(shù)字軌道列車運行管理系統(tǒng)按地域劃分主要由數(shù)字軌道子系統(tǒng)、中心子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)、路口優(yōu)先子系統(tǒng)構成。系統(tǒng)構成圖如圖2所示。

圖2 中運量數(shù)字軌道系統(tǒng)原理圖

①數(shù)字軌道子系統(tǒng)：編碼數(shù)字化的虛擬軌道和電子地圖構成數(shù)字軌道子系統(tǒng)。以安裝于路面的磁釘為載體，磁釘按照一定的設計規(guī)則沿線路鋪設安裝，形成具有編碼屬性的虛擬軌道，并經(jīng)編碼數(shù)字化后構成數(shù)字軌道；裝載有運行管理系統(tǒng)的列車沿數(shù)字軌道運行，通過傳感器不間斷讀取編碼化的磁釘信息，形成電子地圖。支撐系統(tǒng)實現(xiàn)列車定位、場景前瞻、循跡自動導向、虛擬進路控制、輔助駕駛等列車運行控制功能。

圖3 磁釘埋設側(cè)視圖

數(shù)字軌道使用永磁體作為軌道的磁源介質(zhì)，采用柱狀磁釘為磁源的具體形式。為了保證磁釘不被破壞，降低數(shù)字磁釘軌道的維護成本，在路面上進行打孔，然后埋入磁釘與填充劑以保證磁釘?shù)膭偠龋畛鋭┠桃院髴撆c路面端面平齊，保證磁釘與路面之間不會出現(xiàn)相對位移。

②中心子系統(tǒng)：布置在控制中心，由服務器、工作站、接口設備、網(wǎng)絡設備及必要的輔助設備組成。中心子系統(tǒng)可實現(xiàn)列車調(diào)度的人機操作、行車指揮控制、列車運行監(jiān)控和運行管理系統(tǒng)維護等功能。

③車載子系統(tǒng)：由車載控制器、傳感器（列車定位、測速等輔助功能傳感器）、運行管理系統(tǒng)顯示器和車地通信等設備組成。車載子系統(tǒng)是在基礎級（具備列車超速預警、紅燈預警、障礙物防撞提示等基本安全防護功能）有軌電車信號車載子系統(tǒng)基礎上，新增列車輔助駕駛及循跡自動導向的功能。

④路口信號優(yōu)先子系統(tǒng)：分布于信號優(yōu)先的路口，可由信號優(yōu)先控制器和信號機等設備組成實現(xiàn)路口優(yōu)先功能，與車載子系統(tǒng)相結合實現(xiàn)路口運行駕駛策略控制功能。

圖4 磁釘埋設俯視圖

2 結 語

臨港新片區(qū)T1線的建設不僅能方便居民出行，緩解城市交通壓力，還可節(jié)約在途時間、減少疲勞、減少交通事故、促使土地升值。此外，對完善周邊大型居住區(qū)和工業(yè)、商業(yè)區(qū)的交通功能，改善居民交通出行結構，減少機動車出行，改善地區(qū)道路交通狀況都有積極的貢獻。

項目的建設還具有改善地區(qū)的投資環(huán)境、居住環(huán)境，減少城市環(huán)境污染，有利于增加就業(yè)等社會效益。