現(xiàn)代有軌電車與交通信號系統(tǒng)接口方案分析

劉海軍 趙正平

(1.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 北京 100045;2.浙江萬全信號設(shè)備有限公司 浙江臺州 317500)

現(xiàn)代有軌電車與交通信號系統(tǒng)接口方案分析

劉海軍1趙正平2

(1.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 北京 100045;2.浙江萬全信號設(shè)備有限公司 浙江臺州 317500)

根據(jù)沈陽市渾南新區(qū)現(xiàn)代有軌電車信號系統(tǒng)與交通信號系統(tǒng)接口的實(shí)際建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于有軌電車信號控制現(xiàn)狀，分析適用于我國主干道與主干道相交路口、主干道與次干道相交路口、主干道與支小路相交路口等路口處有軌電車交通信號絕對優(yōu)先、有軌電車交通信號相對優(yōu)先、有軌電車與道路交通信號互相獨(dú)立的三種信號控制方案，并對三方案的優(yōu)缺點(diǎn)、各方案選擇原則、接口內(nèi)容、接口設(shè)備構(gòu)成等做對比分析。

現(xiàn)代有軌電車;交通信號;接口方案;信號優(yōu)先

1 信號系統(tǒng)接口概述

現(xiàn)代有軌電車是介于公共汽車和地鐵之間的新型軌道交通方式。其作為一種中等運(yùn)量的城市軌道交通系統(tǒng)，具有綜合造價(jià)低、建設(shè)周期較短、道路適應(yīng)性強(qiáng)、噪聲低、無污染、美觀舒適、系統(tǒng)配置靈活、使用方便等特點(diǎn)，可提高人們出行水平和質(zhì)量，故現(xiàn)代有軌電車在各種中等運(yùn)量軌道交通制式中脫穎而出。與地鐵運(yùn)營環(huán)境不同，現(xiàn)代有軌電車的運(yùn)營組織受制于城市道路交叉口的交通信號系統(tǒng)的影響。有軌電車信號系統(tǒng)與交通信號系統(tǒng)接口方案及路口交通信號本身的相位配時(shí)、周期和延誤等設(shè)計(jì)參數(shù)直接影響電車的運(yùn)營間隔和運(yùn)營速度。歐洲國家的有軌電車運(yùn)營時(shí)刻表與路口信號燈協(xié)調(diào)，信號優(yōu)先方案比公交車更有保證。在德國，有軌電車線路密集區(qū)域單獨(dú)設(shè)有一套有軌電車信號燈，與路口車輛信號燈分立，兩套系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，

同時(shí)保證有軌電車的信號優(yōu)先。考慮到我國交通發(fā)展現(xiàn)狀，如何在多種交通形式參與的平交路口上進(jìn)行合理的信號接口方案選擇，從而保證現(xiàn)代有軌電車的高效運(yùn)營，是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。下面以沈陽市渾南新區(qū)現(xiàn)代有軌電車信號系統(tǒng)與交通信號系統(tǒng)接口的實(shí)際建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對有軌電車信號系統(tǒng)與交通信號系統(tǒng)構(gòu)成、接口方案、優(yōu)缺點(diǎn)等分別敘述、比較并總結(jié)。

2 信號系統(tǒng)接口方案

根據(jù)有軌電車的線路建設(shè)條件，有軌電車線路上會有多處與公共交通的平交路口，同時(shí)也會存在有軌電車自身互相交叉的路口，如圖1所示。交叉路口處，社會車輛右轉(zhuǎn)一般及早分流至交通道路右側(cè)，可直接右轉(zhuǎn)或根據(jù)交通燈顯示右轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)的社會車輛不會與同側(cè)交叉直行車輛沖突。而有軌電車線路由于設(shè)置在交通道路中心，有軌電車右轉(zhuǎn)必須切斷兩方向的直行相位，故交通信號系統(tǒng)必須為有軌電車單獨(dú)設(shè)置右轉(zhuǎn)信號燈。

圖1 交叉路口

有軌電車信號系統(tǒng)與交通信號系統(tǒng)接口方案根據(jù)工程實(shí)際需求可分為3種控制方式。

2.1 有軌電車交通信號絕對優(yōu)先

路口控制模式絕對優(yōu)先要求保證有軌電車通過路口的優(yōu)先權(quán)。當(dāng)有軌電車接近該路口時(shí)，通過設(shè)置一定距離的感應(yīng)設(shè)備(如標(biāo)簽)把列車接近信息傳至交通燈控制箱，提前開放綠色信號燈，使去往任何運(yùn)行方向(直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn))的有軌電車基本不減速(按規(guī)定的路口通過速度)通過該路口。通過路口后，再通過設(shè)置在一定距離的感應(yīng)設(shè)備(如標(biāo)簽)把列車離去信息傳至交通燈控制箱，絕對優(yōu)先終止，綠燈結(jié)束。此種方式控制效率很高，有利于提高有軌電車運(yùn)行效率，但對社會車輛交通秩序影響較大。

2.2 有軌電車交通信號相對優(yōu)先

有軌電車交通信號相對優(yōu)先主要是綠燈延時(shí)或紅燈縮短。當(dāng)有軌電車通過交叉路口時(shí)，有軌電車到達(dá)且需要右轉(zhuǎn)方向運(yùn)行時(shí)，有軌電車接口設(shè)備將有軌電車行車的右轉(zhuǎn)方向在特定地點(diǎn)或特定時(shí)間發(fā)送給道路交通信號控制器，交通信號控制器根據(jù)當(dāng)時(shí)的顯示情況作出判斷。如有軌電車右轉(zhuǎn)燈為禁止紅燈信號，則有軌電車等待綠燈信號，交通信號控制器控制有軌電車來車方向的紅燈周期適當(dāng)縮短。如有軌電車右轉(zhuǎn)燈為通行綠燈信號，則綠燈延時(shí)，直至列車通過路口且通過設(shè)置在地面的離去感應(yīng)設(shè)備(如信標(biāo))反饋回離去信息，結(jié)束綠燈延時(shí)。對于有軌電車的直行和左轉(zhuǎn)，有軌電車可以和社會車輛一樣按照正常的交通信號指示運(yùn)行或同樣采用直行、左轉(zhuǎn)綠燈延時(shí)，此種方式控制效率較高。由于右綠燈延時(shí)對社會車輛路口通過率影響較小，也有利于提高有軌電車運(yùn)行效率。此方案在有軌電車自身交叉的路口可能存在先到的有軌電車前進(jìn)方向?yàn)榧t燈，而另一方向后到的有軌電車前進(jìn)方向?yàn)榫G燈，但由于先到的有軌電車已經(jīng)占用了敵對的道岔區(qū)段，故后到的有軌電車需要等待兩個(gè)綠燈相位的情況。對此，可采用車載設(shè)備設(shè)置控制權(quán)釋放按鈕，當(dāng)先序列車到來且運(yùn)營方向(直行或左轉(zhuǎn))交通燈為紅燈時(shí)，司機(jī)根據(jù)現(xiàn)場情況，可按壓控制權(quán)釋放按鈕，讓交叉方向的后序有軌電車及時(shí)通過。

2.3 有軌電車與道路交通信號獨(dú)立

有軌電車正線信號系統(tǒng)與交通信號兩套系統(tǒng)獨(dú)立，沒有任何關(guān)聯(lián)，交通路口布置如圖2所示。道路交通系統(tǒng)需為有軌電車專門設(shè)置右轉(zhuǎn)交通燈，特設(shè)的右轉(zhuǎn)交通燈與交叉方向干道的左轉(zhuǎn)交通燈為完全相同相位。司機(jī)到達(dá)道岔接近區(qū)段后根據(jù)行車計(jì)劃辦理進(jìn)路，當(dāng)有軌電車計(jì)劃需要右轉(zhuǎn)時(shí)，在有軌電車進(jìn)路開放的情況下等待右轉(zhuǎn)信號;當(dāng)交通燈信號系統(tǒng)開放左轉(zhuǎn)信號，同時(shí)交通信號燈系統(tǒng)給出交叉方向干道的右轉(zhuǎn)信號，有軌電車在特設(shè)的有軌電車專用燈位的指引下，安全通過。

圖2 交通路口布置

此種控制方式實(shí)施容易，對社會車輛無影響，且充分利用左轉(zhuǎn)相位配時(shí)，但行車效率相對會降低。司機(jī)行車需要兼顧進(jìn)路開放信號和交通信號行車。

3 信號系統(tǒng)接口方案的優(yōu)缺點(diǎn)

有軌電車的車輛尺寸和動力性能明顯有別于常規(guī)公交和小汽車，考慮到不同等級的城市道路具有不同的交通特征，所以需要分別選用有軌電車信號系統(tǒng)與交通信號系統(tǒng)接口方案，3種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1所示。

表1 3種控制方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

相交道路根據(jù)等級相交主要分為主干道與主干道相交路口、主干道與次干道相交路口、主干道與支小路相交路口(軌道正線所在的道路均為城市主干道)。根據(jù)3種控制方案優(yōu)缺點(diǎn)及3類交叉口流量的組成特性不同，各自選擇的方案也不盡相同。一般主干道與主干道相交路口可選方案3：有軌電車與道路交通信號獨(dú)立;主干道與次干道相交路口可選方案2：有軌電車主干道交通信號相對優(yōu)先，或采用右轉(zhuǎn)優(yōu)先和綠燈延時(shí)兩種方式混合搭配使用;主干道與支小路相交路口可選方案1：有軌電車交通信號絕對優(yōu)先。具體方案在工程實(shí)施時(shí)可根據(jù)方案的優(yōu)缺點(diǎn)、道路等級、交管部門意見、車流量等具體情況靈活選擇交叉路口控制方式。

4 現(xiàn)代有軌電車與交通信號系統(tǒng)的接口方案

沈陽渾南新區(qū)現(xiàn)代有軌電車一期工程共有4條線，全長約59 km，設(shè)車站65個(gè)。軌道正線所在的道路均為城市主干道，并與31條主干道、58條次干道和56條支路平面交叉，形成145個(gè)平交路口，其中有軌電車交通信號絕對優(yōu)先7處，交通信號相對優(yōu)先路口綠燈延時(shí)73處，其他為有軌電車與道路交通信號獨(dú)立或未設(shè)交通信號路口。當(dāng)然，每個(gè)交叉路口最終的控制方案也可根據(jù)后期的運(yùn)營需求調(diào)整相應(yīng)的方案。由于各設(shè)置信號控制方案的路口或預(yù)留路口，其有軌電車信號系統(tǒng)交叉路口控制設(shè)備基本相同，如需修改其控制方案，只需修改有軌電車交通信號接口設(shè)備和交通信號控制系統(tǒng)的軟件即可。

渾南新區(qū)現(xiàn)代有軌電車全線不單獨(dú)設(shè)置交通信號。有軌電車信號系統(tǒng)本身的進(jìn)路表示器僅表示進(jìn)路的開放狀態(tài)，不指示交叉路口有軌電車的通行權(quán)，交叉路口處有軌電車完全遵守交通信號。交通信號系統(tǒng)為有軌電車單獨(dú)設(shè)置右轉(zhuǎn)信號燈，下掛“有軌電車”藍(lán)底白字反光標(biāo)志牌。

渾南新區(qū)現(xiàn)代有軌電車一期工程信號系統(tǒng)交叉路口控制設(shè)備由車載設(shè)備、地面設(shè)備、接口設(shè)備組成。所有設(shè)備應(yīng)采用熱備冗余結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，交通路口接口系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。圖中交叉路口控制設(shè)備根據(jù)設(shè)置在地面的冗余信標(biāo)，判斷接近路口或離去路口信息，再根據(jù)各列車的進(jìn)路方向，判斷電車運(yùn)行方向(有岔路口)，經(jīng)無線傳輸至有軌電車交通信號接口設(shè)備，接口設(shè)備邏輯運(yùn)算后將此綜合判斷信息采用無源干接點(diǎn)傳送給交通信號控制箱，交通信號系統(tǒng)根據(jù)顯示現(xiàn)狀、相位參數(shù)、信號配時(shí)等控制相應(yīng)的燈位和顯示信號。

5 結(jié)語

圖3 交通路口接口系統(tǒng)構(gòu)成

當(dāng)前，我國混合交通是城市交通最為顯著的特點(diǎn)。多種交通流在交叉口交會易造成擁堵。因此，照搬歐洲有軌電車在平交路口的控制策略，盲目追求有軌電車的優(yōu)先通行權(quán)并不明智。決策者可根據(jù)各方案的優(yōu)缺點(diǎn)、道路等級、交管部門意見、車流量等具體情況靈活選擇交叉路口控制方式。這樣既能符合我國城市道路現(xiàn)狀和交通運(yùn)行特性，又充分發(fā)揮有軌電車的運(yùn)輸能力和優(yōu)勢，會取得良好的運(yùn)營效益，從而滿足城市居民出行要求，加快實(shí)現(xiàn)城市交通現(xiàn)代化的步伐。

［1］李際勝，姜傳治.有軌電車線站布置及交通組織設(shè)計(jì)［J］.城市軌道交通研究，2007(5)：38 －41.

［2］王灝，田振清，周楠森，等.現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)研究與實(shí)踐［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］趙正平，吳正中.沈陽市渾南新城現(xiàn)代有軌電車一期工程信號系統(tǒng)與交通信號系統(tǒng)接口協(xié)議書［G］.溫嶺：浙江萬全信號設(shè)備有限公司，2012.

［4］李盛，楊曉光.現(xiàn)代有軌電車與道路交通的協(xié)調(diào)控制方法［J］.城市軌道交通研究，2005(4)：43－46.

［5］沈陽渾南新區(qū)現(xiàn)代有軌電車一期工程招標(biāo)文件［G］.沈陽，2012.

［6］北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院，北京地下鐵道運(yùn)營有限責(zé)任公司，北京交通大學(xué).GB/T 12758—2004城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件［S］.北京：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2008.

Modern Tram and Traffic Signal System of Interface Scheme Analysis

Liu Haijun1Zhao Zhengping2
(1.Beijing Urban Construction Design ＆ Development Group Co.，Ltd.，Beijing 100045;2.Zhejiang Wanquan Signal Equipment Co.，Ltd.，Taizhou，Zhejiang 317500)

By referring to the engineering practice of the interface scheme for the modern tram signal system and the traffic signal system at Hunnan District，Shengyang and the practices of other domestic and foreign trams，the interface scheme applicable to China at trunk roads and trunk road intersections，trunk roads and subordinate road intersections，trunk roads and branch road intersections etc.was studied.The scheme should include three signal control schemes：absolute priority for the tram traffic signal，relative priority for the tram traffic signal and independent control of the tram traffic signal and the traffic signal.The selection principle，structure，interface equipment，interface content of each scheme were introduced.

modern tram;traffic signal;interface scheme;signal priority

U482.1 U282

A

1672－6073(2014)02－0119－03

10.3969/j.issn.1672 －6073.2014.02.030

2013－11－05

2013－12－20

劉海軍，男，工學(xué)學(xué)士，工程師，從事高鐵、地鐵和有軌電車信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究，pmbc@sina.com

(

馮 超)