现代有轨电车平交路口优先控制策略研究

现代有轨电车平交路口优先控制策略研究李峥【摘要】现代有轨电车因其高效、零排放、造价低等优势越来越受到人们的青睐，但由于电车在路面上行驶的特点，在平交路口潜在着与社会车辆混行的不利因素，从而对电车的运营效率带来一定的负面影响。若电车在平交路口处延误的时间较短，便可以吸引更大的客流，更大程度的发挥大容量载客和快速运行的有利优势。本文详述了现代有轨电车平交路口优先控制系统的一种基本策略，为今后一些城市规划、建设、运营有轨电车项目提供相关的理论依据。【关键词】优先控制；平交路口；交通信号；有轨电车【Abstract】TheLRThasbecomemoreandmorepopularbecauseofhigh-efficient,zerorelease,lowercostsandsomanyadvantages.WhilesomenegativeeffectshashappenedtotheoperationefficiencymaybecauseoftheLRTrunningontheroad,somenegativefactorsofrunningmixedwithothervehiclesonthecrossing.ItwillattractlargepassengersflowingandgivingplaytotheadvantagesoflargecapacityandfastoperationiftheLRTcansavethedelayedtimeonthelevelcrossing.ThistextisgoingtotalkaboutabasicstrategyofmoderntramprioritycontrolsystemonthelevelcrossingwhichwillproviderelevanttheoreticalbasisontheurbanplanningandtheLRTprojects.1.引言随着我国城市化进程的不断加速，城市轨道交通行业也迎来了快速发展的契机。地铁、轻轨、有轨电车、磁悬浮列车等多种轨道运营方式为人们的出行提供了更加快捷、便利、多样性的选择，尤其是对经济总量、城市人口、地质环境等因素要求较低的现代有轨电车受到了很多城市的青睐[1]。据有关数据显示，在有轨电车运行延误中，约80%来自平交路口的停等延误。若电车没有优先通行权，其运营效率、运行速度、准点率都难以得到保障。另外，从电车本身性能考虑，电车的加减速性能相对于社会车辆差，需要提前制动；但是，有轨电车的信号优先系统也会造成其他相位社会车辆的延误有所增加，导致交通服务水平下降。综上所述，介于多方面的利弊分析，为有轨电车提供优先通过信号智能化交通控制系统势在必行，与此同时，该系统也须顾及到如何尽量削弱对社会车辆延误带来的不良影响。2.系统功能及组成平交路口优先控制系统用来实现有轨电车经过某些平交路口优先通过的功能。该系统由优先请求子系统和道路交通信号控制子系统两部分构成。其中，优先请求子系统主要负责有轨电车的定位检测，并根据电车到达路口的早晚点信息向道路交通信号控制系统提出优先等级申请；道路交通信号控制系统根据此申请判断是否具备开放有轨电车优先的条件，并相应地调整和控制道路交通信号灯、有轨电车专用信号灯，指示电车司机按灯行驶。2.1优先请求子系统优先请求子系统由有轨电车感应环线、有轨电车专用信号灯、平交路口信号控制器（无岔路口）或道岔控制器（有岔路口）共同组成。其中在路口处前后预埋有轨电车感应环线，通过地对车的通信，系统可据此实现电车精确定位的功能；并且可以实现车地通信功能，可以将优先等级等信息发送至平交路口信号控制器（无岔路口）或道岔控制器（有岔路口），再通过接口将优先等级信息发送至道路交通信号控制子系统。2.2道路交通信号控制子系统道路交通信号控制子系统根据优先请求子系统提出的有轨电车优先等级，通过在平交路口各方向预埋的感应环线来采集社会车流量。进行逻辑分析后，确认是否给予电车优先通行的权利，即并非所有的平交路口都会给予电车优先权。结合已建设BRT车辆在平交路口的优先权案例经验，总结出该系统允许电车优先控制的条件。1）正线与支路：即平交路口处与有轨电车正线相位相反的为支路，社会车流量明显低于正线的车流量，采用绝对优先的控制方式。道路交通信号控制系统对有轨电车保持通行，支路的社会车辆禁止通行，待感应环线检测到电车完全经过平交路口后，再对支路开启绿灯。2）正线与次干路：即平交路口处与有轨电车正线相位相反的为次干路，社会车流量稍小于正线的车流量，采用相对优先的控制方式。当电车临近平交路口时，道路交通信号控制系统会分情况给予优先请求：当交通信号灯为红灯或者黄灯时，继续保持红、黄灯的情况不变；当交通信号灯已为绿灯时，则延长绿灯时间，直到电车完全通过路口。3）正线与主干路：即平交路口处与有轨电车正线相位相反的为主干路，此时不再建议采用相对优先和绝对优先两种方式，而应当确定有轨电车通过该路口需要的最少时间为多少，采用常规信号控制，使得有轨电车顺利通过。道路交通信号控制子系统由道路交通信号控制器、道路交通信号灯、社会车辆感应环线构成。其与优先请求子系统互相配合工作，构成了平交路口优先控制系统。该系统的整体示意图见图1。图1.平交路口优先控制系统设计示意图3.系统工作原理3.1优先请求工作原理当电车到达和驶离平交路口时，为实现道路交通信号控制系统为有轨电车优先开放通过信号，系统必须能识别电车的到达和驶离信息。在路口前方将设置“预告”、“起动”、“停止”3个感应环线；在路口后方将设置1个“清空”感应环线。优先请求子系统具有为有轨电车通过提高优先请求的功能，优先请求可以根据实际运营情况的不同分为1、2、3、4四级：1级代表无优先，当电车提前或准点到达或列车晚点大于10分钟的时候采用；2级优先，当电车晚点小于2分钟时采用；3级优先高于2级优先，当电车晚点大于2分钟小于10分钟时采用；4级优先高于3级优先，当因某种特殊原因控制中心需要接管专用信号灯控制权时采用；当路口信号控制器接到命令后，向道路交通信号控制系统提出绝对优先请求。3.2信号实时调整基本方案当路口有轨电车信号优先控制实施“信号随动”方案时，各路口交通信号的实时调整是基于绿灯延长、红灯缩短、插入相位三种方法衍生的，根据有轨电车实时到达时刻与当前信号控制所处的阶段具体定制，而且应在保证相交道口相位的最小绿灯、保证相位间的安全绿灯间隔的前提下实现。3.2.1绿灯延长当有轨电车在路口通行相位（绿灯）末尾到达时，系统延长该通行相位长度，让有轨电车顺利通过；3.2.2红灯缩短当有轨电车在非通行相位到达时，系统提前开启通行相位（绿灯早亮），尽量让有轨电车优先通过。3.3.3插入相位当检测到有轨电车在某非通行相位到达时，在当前相位结束后插入一个专供有轨电车通行的特殊相位，其时长按仅供有轨电车全车通过计算。当插入相位结束后，继续执行被插入相位打断的后续相位，按照原有相位顺序运行。3.3有岔平交路口实例有轨电车正线在平交路口处分成有岔路口与无岔路口两类。相对于无岔路口而言，有岔平交路口的优先控制系统较为复杂些，在设备上增加了进路表示器，道岔控制器。需要电车司机确认道岔进路表示器与有轨电车专用信号灯都正确开放时，方可执行启动操作。有岔平交路口优先控制流程如下：有岔平交路口设置同时设置进路表示器及平交路口专用信号灯（共用一个灯杆）。系统工作原理如下：电车经停车站时，根据早晚点信息确定优先等级；电车通过“预告”检测环路上方时，将优先等级、方向信息、预计停站时间（若需要）等发送至平交路口道岔控制器；平交路口道岔控制器将方向信息，电车位置信息、优先等级信息发送至道路交通信号控制系统；道路交通信号控制系统根据路口背景服务水平确定是否给予优先，平交路口道岔控制系统需根据响应信息判断是否排路：情况1:如果优先请求得到确认响应，道岔控制器立即进行排路，满足联锁条件时，锁闭进路，点亮进路表示器相应灯位。情况2：如果优先请求得到等待响应，道岔控制器不做排路动作，有轨电车进路表示器表示为无进路状态。当进路表示器开放允许信号后，将该状态信息反馈至道路交通信号控制系统；道路交通信号控制系统进行相位冲突检测后，点亮有轨电车专用信号灯及道路交通信号灯；司机瞭望路况，驾车进入路口，道路交通信号控制系统延时关闭有轨电车专用信号灯；当车载控制系统检测到“出清”环路时，平交路口道岔控制器将该位置信息发送至道路交通信号控制系统，道路交通信号控制系统恢复正常的车辆服务；当因有轨电车未获得路口优先通过权等原因，列车在“停止线”环路停车后，司机可通过操作车载“优先请求”按钮向道路交通信号控制系统重新发送路口优先通过请求。4.结语将平交路口优先控制系统投入到实际的有轨电车工程中，对电车的运营效率、准点率及运行速度都有了可靠保障。本文设计了一种有轨电车平交路口优先控制的方法，即采用由优先请求子系统和道路交通信号控制子系统相结合的方案进行优先控制，电车在路口前完成优先通行的请求，道路交通控制子系统根据逻辑分析后进行优先权的开放与关闭。既优化了有轨电车运营时效率低的弊端，同时也尽量降低了对社会车辆的不良干扰。参考文献[1]李峥、宋爽.基于BP神经网络的现代有轨电车土建工程价估算[J].北京.管理学家，2014..02[2]孙吉良.现代有轨电车信号系统及技术关键的研究[J].北京.城轨交通；2013.08[3]何春光.快速公交_BRT_交叉口信号优先系统研究[J].新疆农业大学；2013.06[4]肖秀春.干道协调下公交信号优先方法研究[J].广州.华南理工大学；2012.06