網絡化運營下的有軌電車信號系統特點研究

陸怡然 李建全

（卡斯柯信號有限公司，上海 200071）

0 引言

隨著城市建設規模的擴大和運營線路的增加，城市軌道交通在公共交通和城市發展中的作用日益重要，城市軌道交通出現了網絡化協調發展的趨勢。現代有軌電車因其具有造價低、建設周期短、節能環保等優勢，近幾年得到了快速發展。中運量的現代有軌電車具有同樣的網絡化發展趨勢，當一個城市或一個區域的現代有軌電車線網達到一定規模，基本覆蓋城市或局部覆蓋城市的某一特定區域時，將進入網絡化運營階段，提升運營效率、實現資源共享，從而產生網絡效應。當現代有軌電車線網達到一定規模后，網絡化運營及互聯互通等需求也將會越來越明顯[1]。

1 網絡化運營需求特點

1.1 隨客流變化靈活調整線路

當有軌電車線路形成線網后，可通過對線路的調整，發揮線網運營的優勢，迅速滿足客流的非預期、突變式的變化。例如，在線路沿線的居民小區、公共設施隨區域建設進程發生客流量、客流方向變化時，有軌電車的運營可以此為導向，有針對性地對線路增、減或對發車頻率進行調整。以沈陽渾南為例，火車南站建成后，有軌電車運營公司立即根據客流需求的變化，調整新增了由火車南站發車的T4、T7線等。這種靈活的線路調整方式類似于公交運營的模式，能以非常小的代價滿足城市發展過程中不斷變化的公共交通出行需求。

1.2 靈活調度到站與停站時間

當多條線路的列車在共線段交匯運營時，由于前后車的早晚點關系是系統無法預知的，因此，當某線路運營中出現晚點時，調度需要根據早、晚點的程度進行適當的調整。例如，在線路交匯處的站臺進行扣車等方式，讓晚點嚴重、優先級更高的列車先行通過。不同列車在交匯處相遇時，相對優先級關系不僅取決于早晚點的程度，也與平交路口的實時相位狀態相關。優先級的高低，需要結合調度的需求，針對早晚點程度和平交路口實時相位之間的相對關系，進行綜合評定，以決定列車的先后次序。

1.3 靈活的路口優先通過功能

線網運營過程中，不同線路的交匯處往往位于交通相位復雜、交通流量相對較大的平交路口。這些平交路口往往是區域交通的咽喉，呈現出3個特征。1）高峰、平峰交通流量落差大。2）相位、相序比較特殊。3）對周邊區域的交通影響較大。其多樣性和重要性決定了，為提高平交路口的整體通行效率，這些平交路口需要在不同的運營環境下使用不同的適應性優先策略。在早、晚車輛段出車和入庫時，為保證有軌電車的順利投入運營，通常需要將路口的優先方式調整為絕對優先，而在其他時段，為兼顧社會交通的通行，則可將優先方式改為相對優先。

1.4 根據區域（調度區段）劃分調度員的管理權限

線網化運營因其線路多，區域覆蓋范圍大，一個行調無法同時兼顧所有線路的調度工作。因此，在調度大廳，需要綜合多項行調對線網中的各條線路進行調度、管理。行調權責的劃分原則通常分為按線路劃分或按區域劃分，按線路劃分的情況適用于線路間相對獨立、相關性不大的線網，而按區域劃分則較適用于沈陽渾南有軌電車這樣線路間相關度較大的線網[2]。

在沈陽渾南，為了明確各行調的管理職責，在運營中更高效地發揮各崗位人員地效能，同時又能保證運營管理地準確性，行調時，通常按其所負責的區域被劃分為若干崗位，每個行調崗位需要負責其所管理區域（即調度區段）的行車組織、列車準點運行。例如，沈陽渾南的調度中心有3個行調崗位。如圖1所示，分別負責①、②、③調度區段，每個行調并不會通過區分線路進行管理，當出現需要干預的事件時，例如晚點、手排進路時，行調即根據事件所發生的區域進行干預或操作。

1.5 線網的整體計劃運行圖顯示、編輯

計劃運行圖是調度系統進行行車組織、運營調整的主要依據，類似于國鐵的編圖模式，對整個線網的運行圖進行統一編制，確保所有車站，特別是共線段車站的接發車時間協調合理?？倛D區分工作日、節假日、特殊日等不同的基本計劃，基本計劃編輯完成后存入數據庫，系統每天早上自動按照周計劃創建當天計劃，每個調度區段的行調可選擇顯示其所負責區域的計劃運行圖（各區域的顯示范圍可以通過數據配置設定，既要保證足夠的顯示范圍，又要保證顯示比例最大化，過濾該區域無關的干擾因素），并以此為依據進行調度管理。也可以查看全線網的運行圖總圖，了解全線網的計劃情況。

2 信號系統特點研究

有軌電車信號控制系統可根據以上特定需求開發符合網絡化運營特點的功能、接口。

2.1 調度管理子系統

2.1.1 分布式架構調整

FEP作為DMS核心邏輯處理模塊，在復雜線網的應用場景下，需改為分布式的布置方式，CBI和OLC按照就近原則連接相應的FEP，所有ELS可以連接一套FEP，也可以按照列車所在位置就近連接FEP，不同FEP之間相互同步信息。

2.1.2 軟件容量/性能

重點提升CATS、Gateway、GPC、OTM、GIS等在線軟件的處理效率，利用分線程、分CPU的方式充分使用硬件資源，滿足復雜線網的容量及性能要求。

2.1.3 多視圖靈活配置

為適應復雜線網下分區域的管理模式，GPC、OTM、GIS應支持靈活的視圖配置方式，可以支持數據靈活配置全景圖、細景圖、區段圖等多種視圖，以此滿足用戶的不同需求。區段圖中的顯示范圍可以通過數據配置設定，既要保證足夠的顯示范圍，又要保證顯示比例最大化，過濾該區域無關的干擾因素。

2.1.4 G I S地圖功能

復雜線網的大屏顯示以GIS地圖為主，增加OLC路口信號機、道路交通信號機的狀態、社會交通實時信息顯示等，增加與中心級交控中心的接口功能，支持多層次的顯示需求。

2.1.5 主備中心功能

增加主備中心功能，當主用中心故障時，備用中心可以接管控制權，完成主用中心的所有功能，增強系統可用性。

圖1 調度區段示意圖

2.2 路口優先子系統

為實現線路交匯處的早、晚點/優先級管理，系統應具備自動根據列車早、晚點程度（可配置）及列車位置，對線路交匯處進路排列的先后次序進行管理。通過控制進路的先后次序，完成列車先后次序的調整。

2.3 車載子系統

2.3.1 支持全線網的線路數據地圖

在有軌電車線網中，需要隨客流變化靈活調整線路，每列車每日的運行區域都有可能不同，應保持車載線路地圖的高度靈活性。保存全線網的車載線路地圖，以便在有臨時調度需求時，快速滿足列車更換運行區域的需求，直接在新的線路運行區域內定位。

2.3.2 支持全線網運行的路徑信息

支持全線的路徑信息，保障車載能夠靈活切換當日的運營計劃。線路臨時產生調整且中心更新計劃后，車載能夠從全線網的路徑中識別出新的運行路徑，及時應用新的運行計劃行車。

2.4 綜合通信

由于在規劃和建設線網運營線路時，通常采取分階段實施的方式，部分區域可先行建設。因此，考慮到這種分階段實施的線網線路特點，在設計骨干網架構時，可按分區域接入的方式進行設計，各區域分別獨立成環，在物理上使用單獨的光纜接入中心的核心三層交換機，中心的核心三層交換機在建設初期，就要考慮并預留足夠的接入條件，在IP設計地址規劃時也應充分考慮不同區域、子系統間的網段隔離和路由便利性。另外，為了節省光纜成本，后建區域的光纜路徑，如果無法直接連接到中心，可根據建設情況，由已建成的區域延伸到后建區域。

3 結語

網絡化運營的行車組織更靈活，能為乘客提供更便捷的出行服務，將吸引更多的乘客。網絡化運營能實現各線路的車輛、場段、控制中心、培訓設施以及運維人員等資源共享，優化運維成本。因此，無論是乘客方還是運營方，都期待建成有軌電車線網。在該背景下，有軌電車信號控制系統應當滿足網絡化運營需求。結合有軌電車線網的特色需求，將網絡化運營的新需求分配到信號控制系統，全面滿足網絡化運營需求，進一步提升系統的綜合性能，將為有軌電車信號系統的發展指明方向。