現代有軌電車交叉口信號配時方案研究

摘要：現代有軌電車具有地鐵和公共汽車兩種交通方式的特點，路口交通信號的相位、周期與延誤、道路交叉口信號配時等設計指標都直接影響其運營質量。文章根據沈陽市渾南新區現代有軌電車系統的基本情況，提出了不同相交等級交叉口的信號配時方案，并選取三種典型交叉口開展實例分析。希望通過文章的闡述，為今后有軌電車信號控制的相關研究提供參考。

關鍵詞：現代有軌電車;交叉口;信號配時參數;交通工具;信號控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：U482 文章編號：1009-2374（2015）02-0102-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0148

現代有軌電車具有地鐵和公共汽車兩種交通方式的特點，與地鐵運行方式相比，路口交通信號的相位、周期與延誤、道路交叉口信號配時等設計指標都直接影響其運營質量。沈陽渾南新區現代有軌電車一期工程是我國首個運營的現代有軌電車工程，需要在多種交通方式參與的交叉路口進行科學的信號配時，這是一項具有開創性的研究。該工程全長約59km，站點65個，共4條線。渾南新區現代有軌電車采右側行車制，線路為不封閉的雙線線路，軌道正線道路全部為城市主干路，平面交叉的道路包括主干路31條、次干路58條及支路56條，產生相交路口145個。有軌電車的主要參數為：車體為兩節車廂（長60m），車體寬26.5m，最大行駛速度70km/h，道岔最大行駛速度20km/h，列車交叉口平均車速30km/h，列車構造速度80km/h，旅行速度目標大于20km/h，平均啟動加速度1m/s2（0～30km/h）和0.5m/s2（30～70km/h），平均制動減速度大于1.1m/s2（70～0km/h）。有軌電車的動力性能和車輛尺寸和社會車輛顯著不同，城市道路等級不同，其交通特征也不相同，因此要根據實際情況來設置一套信號配時方案。

1 主要研究內容

全文以渾南新區現代有軌電車一期工程為例，科學合理利用交叉口的時間資源，對常規社會車輛和有軌電車在交叉口信號配時的策略進行研究。在渾南新城道路網剛建設完畢時，不能使用流量閾值來制定控制方案，線網流量不穩定，最終決定根據軌道與相交道路的等級，來確定信號配時方案。配時方案研究的主要內容包括：（1）制定各相交等級交叉口信號配時原則及方案;（2）根據有軌電車行駛特性，確定配時方案的參數計算公式;（3）選取典型交叉口，進行實例計算。

2 信號配時方案的重點

2.1 主主相交

在主主相交路口，道路交通流量和電車正線的交通流量相當，相交道路等級最高，在確定配時方案時，要突出體系現代有軌電車和地面交通的相互聯合，選用常規周期的運行方式。

2.2 主次相交

道路交通流量比電車正線交通流量小，但相差不多，相交的次干路道路等級較高，要處理好電車軌道所在主干路與次干路地面交通的關系，降低次干路交通的延誤，在制定方案時，有軌電車享有優先通行權，采用增加主干路方向綠燈時間的信號方式。

2.3 主支相交

道路交通流量比電車正線交通流量小很多，相交支小路道路等級低，采用主干路采用絕對信號優先的控制方式，即半感應信號控制的方案。

3 信號配時方案的確定

3.1 主主交叉口的配時方案

使用常規信號控制的手段，輸入參數的計算步驟如下：計算有軌電車最小綠燈時間→確定各相位綠燈時間（采用反饋機制的定周期配時方案）→得出方案。為確保在交叉口有軌電車順利通過，要計算有軌電車通過的最小綠燈時間，在制定方案時，要確保相位綠燈時間比最小綠燈時間大。有軌電車在交叉口時，開啟與加速通過過程中需要分階段完成：在速率0～30km/h時，a1=lm/s2，加速行駛時間t1;在速率30～40km/h時，以a2=0.5m/s2加速，行駛時間t2;然后以最大行駛速率40km/h勻速行駛，行駛時間t3。連續n輛電車通過時，按照如下公式進行最小行駛時間的計算：

nl電車+l交叉口+（n-1）h=0.5a1t12+（8.3t2+0.5a2t22）+vmaxt3

a1t1=8.3;vmax=8.3+a2t2;tmin=tl+l2+t3

式中：l交叉口——電車自停止線到對向停止線的距離;l電車——車長，取60m;vmax——通過交叉口為綠燈時電車的最大車速，取40km/h;a——電車加速度;h——電車間的車頭間距;tmin——n輛電車直行通過交叉口的最小時間。

3.2 主次交叉口的配時方案

在主次交叉口，要在絕對信號優先配時方案的基礎上，采用有條件優先的配時方案，對有軌電車信號轉變過程中附加了一定條件。該方式較綠燈提前的信號切換優先模式更適用于我國的交通現狀。在相交口進口道上設置檢測器，電車達到相交口前，通過路口交通信號優先系統判斷后，采用增加綠燈相位時間的方法，轉變信號時，按照進口道有軌電車的需求進行。輸入參數的計算步驟如下：計算有軌電車初始綠燈時間→計算有軌電車綠燈延長時間→確定各相位綠燈時間→得出方案。交叉口計算有軌電車綠燈延遲時間方案如圖1：

圖1 計算有軌電車綠燈延遲時間方案

主次相交路口的初始綠燈時間要達到電車運行的最小綠時的要求，在初始綠時馬上要結束時，位于進口道的檢測器會測出后續車輛到達時間，這時要增加綠燈時間，即有軌電車以給定的速率從停止線通過到交叉道路沖突點的時間，這個距離包括停止線和沖突點的距離及電車車長之和。增加綠燈時間的計算公式如下：

T0=（l電車+l）/v

式中：l——電車停止線到相交道路沖突點的距離;t0——綠燈延長時間;v——電車進入相交口進口道是綠燈時的平均車速，取30km/h;l電車——電車車長，取60m。

3.3 主支交叉口的配時方案

在主支交叉口，對電車信號控制采用絕對信號優先的控制模式，在支小路和電車線路相交的平交路口，對主干道采用優先通行的綠燈信號，此時支小路采用紅燈信號，當位于支小路進口道的檢測設備檢測到有機動車到達時，信號燈轉變為支小路的綠色信號。輸入參數的步驟如下：計算主干道有軌電車最小綠時→計算支小路最小綠時→計算單位綠燈延長時間→計算支小路最大綠時。信號周期的控制思路：主干道有軌電車持續綠燈放行→a支小路感應車輛到達后啟動綠燈→根據初始綠燈后車輛的到達延長綠時→直至到達最大綠時后轉至主路綠燈相位→轉至a。在最小綠時的基礎上，在支小路如有機動車輛持續經過，綠時增加4s，最大綠時小于1.5倍的初始綠時。

4 信號配時方案的實例

根據研究結果，選取三個有代表性的交叉路口，主支相交為全運北路-白塔大街東側路路口、主次相交為沈中大街-全運路路口、主主相交為全運南路-白塔大街路口。根據上面的計算公式，對有軌電車經過交叉口的最小綠時和電車的綠燈延長時間進行計算。在每個信號周期內，使用四相位配時方案，根據電車車輛數和運營方案來對信號周期進行控制。把路口類型、流量、相位分配方式、最小綠時等參量輸入到Synchro系統中，通過運行軟件調整配時方案并得出交叉口的延誤評價結果。

表1 全線145個相交口的配時結果分析表

相交口

類型 行車窗口

數（對/h） 信號周

期/s 路口服務

水平/級 電車方

向延誤/s

主-主 36 100 C 31.6

主-次 40 90 C 27.4

主-支 55 65 B 15.3

5 效果評價

沈陽有軌電車成功地實現了城市公共交通系統骨干的功能定位，渾南新區的道路網設計要求22對/h的通行，實際36對/h行車，達到了設計功能要求。根據各相交道路的不同等級、交通運行特征、城市道路現狀，確定了相應的配時方案，使有軌電車的運輸能力得到充分發揮，運行效益顯著。

作者簡介：孫峰（1982-），男，遼寧沈陽人，供職于沈陽渾南現代有軌電車運營有限公司，研究方向：設備維護與

管理。

（責任編輯：陳 倩）