現代有軌電車信號系統中的關鍵技術探討

張帆

摘? ? 要：近年來，隨著社會的發展，現代有軌電車在國內大中城市發展迅速，車輛、供電、信號控制等各項技術日趨成熟，但如何合理開展現代有軌電車研究仍顯不足，前期研究未充分考慮線路客流及運營成本，規劃建設未能有效處理與其他交通方式的銜接關系，造成多數有軌電車線路在運營中出現客流低、運營嚴重虧損、競爭力難以提升、事故頻發等問題。結合成都有軌電車蓉2號線現代有軌電車示范線規劃建設研究經驗，總結提煉切實可行的有軌電車研究體系，為后續有軌電車項目建設提供借鑒。

關鍵詞：現代有軌電車信號系統;關鍵技術

1? 引言

隨著我國城鎮化進程的不斷加快，城市軌道交通事業得到迅速發展。有軌電車作為一種城市輕型軌道交通運行方式，以經濟、便捷、環保、節約等優勢逐步得到應用。信號控制系統作為現代有軌電車運營的基礎條件，起到保證運行安全、提高運行效率的重要作用。因有軌電車運行環境特殊，與地面車輛與行人易存在路權沖突，其信號控制方式方面與其他類型軌道交通存在差異。

2? 信號系統主要特點

有軌電車具有多種路權形式，一般分為：專有路權、混合路權和共享路權。專有路權和共享路權形式應用較少，一般選擇混合路權方式。在混合路權形式下，有軌電車信號系統的主要特點：①道岔一般采用集中或分散自動控制，并具有車載遠程遙控和道旁控制功能;②具有路口優先權控制功能;③無自動駕駛功能，一般采用車載監督下的人工駕駛;④具有運營調度管理功能，但相對簡單;⑤正線多采用埋入式轉轍機，環境防護等級要求高。

3? 現代有軌電車信號系統中的關鍵技術探討

3.1? 現代有軌電車的路權

現代有軌電車沿著特定的軌道運行，其軌道可以設置在高架、地面和地下，線路比較靈活，在地面運行時不可避免地會與社會車輛存在共同通過平交路口的問題，此時現代有軌電車的路權直接影響著行車效率和交通壓力。有軌電車的路權一般分為三種：獨立路權、半獨立路權和非獨立路權。①獨立路權不允許和社會車輛混跑，屬于完全封閉的專用軌道，一般為高架橋、地下隧道或地面周圍完全封閉的通道。這種獨立路權的運營模式與地鐵類似，同時有軌電車的運行速度也能達到很高以滿足更高要求的運行間隔，此時為保障安全，不能仍依賴于司機目視行車，建議信號系統可以考慮增加ATP功能，同時相應增加軌旁設備和車載設備。對于最小2min的行車間隔要求，甚至可以考慮增加ATO系統以滿足相應需求。②半獨立路權是通過在有軌電車線路周圍設置柵欄等方式實現其運行通道的獨立，但有軌電車與其他交通仍存在共用平交路口，影響交通擁堵狀況。這種路權模式沒有獨立路權的有軌電車速度快，但考慮到存在較長的封閉路段，建議必要時加入點式ATP系統，實現對司機駕駛時的超速防護功能，以保障行車安全。③非獨立路權是有軌電車線路完全與車輛、行人混行，運行速度較低，依靠司機目視行車，完全由司機保障行車安全，運行效率比較低，因此一般采用傳統的有軌電車信號系統，僅對路口和道岔區實施防護。

3.2? 路口優先控制系統

該系統可分為定時信號控制和感應信號控制。定時信號控制是在每個固定信號周期內增加有軌電車專用相位，達到有軌電車優先控制的目的;感應信號控制根據路口的通行條件、交通流量、建設成本等因素綜合考慮，其控制方式分為絕對優先方式、相對優先方式和部分優先方式三種。絕對信號優先對橫向車流影響嚴重，僅適用于交通流量較小的路口;相對信號優先綜合考慮列車位置、速度、安全制動距離等因素，能夠兼顧有軌電車與社會車輛的通行效率，應用較廣;部分信號優先是有選擇地為有軌電車車輛提供優先信號的策略，該策略的實現前提條件是控制系統必須提供額外的附加信息，以此來判斷哪一種車輛可以在交叉路口可以得到優先通行，這同時也無形中增加了應用的成本。

3.3? 運營調度

現代有軌電車運營調度是運營管理、行車指揮、監督及報警管理和運營統計的總稱。①運營管理：控制中心根據運營要求制定運營計劃，編輯時刻表，并將當日運行計劃時刻表下載至車輛基地終端，車輛基地根據該時刻表組織有軌電車運營;②行車指揮：系統通過現代有軌電車定位系統接收所有在線有軌電車的位置信息，經處理后將有軌電車所在位置動態顯示在綜合表示屏及調度員工作站，調度員根據當日運行時刻表對在線有軌電車進行行車指揮;③監督及報警管理：系統內的主要設備具有自診斷功能，一旦檢測到設備故障，該故障信息即可在控制中心調度員終端給出相應報警信息;④運營統計：根據運營計劃和通過現代有軌電車定位設備采集的有軌電車位置、時間及車次號等信息進行運營統計并生成相應報表。運營統計功能還可包括有軌電車管理及有軌電車修程統計等。車輛基地聯鎖可采用計算機聯鎖設備，能對車輛基地內的調車作業進行集中控制，實現車輛基地內進路上的道岔、信號機和軌道區段的聯鎖功能，在保證車輛基地內調車及出/入基地作業安全的同時向控制中心發送各種表示信息。

3.4? 智能車載控制技術

為進一步增加系統的安全性和可用性，智能車載控制系統還增加了超速防護、后溜檢測和防護、遙控計軸復位等功能。車載通過接收地面環線上傳的速度限制信息，對列車進行超速防護。當列車速度接近限速時，車載控制系統給出聲音報警，若速度持續增大并超過限速時，車載控制系統輸出最大常用制動，直至列車速度低于限速時，才停止輸出最大常用制動。車載主機根據車載顯控終端上的司機激活操作確定列車的主控端，據此判斷列車的運行方向，如果列車的運行方向與此不一致，車載控制系統判斷列車處于后溜狀態，輸出最大常用制動，并給出聲光報警，最大程度上防止列車后溜。當列車運行方向與主控端方向一致時，停止輸出最大常用制動。因外界干擾等原因造成列車出清，但計軸仍報告占用時，司機確認道岔區域無列車占用時，可點擊車載顯控終端上的計軸復位，此時車載信號系統通過環線，將計軸復位命令下達至地面控制系統，由地面控制系統將相應的計軸進行復位。

3.5? 車地信息傳輸

現代有軌電車通過道岔時，需要提供列車與軌旁道岔控制箱的無線傳輸通道以實現列車對道岔的遙控功能。這種車地信息傳輸通常采用基于感應環線的傳輸和基于無線擴頻的傳輸方式。基于感應環線的方式需在道床上設置感應電纜環線，可實現車地雙向通信，是一種局部通信方式，安裝在軌道中間，不易受到破壞，但當遙控道岔時，司機對列車所處的位置不好把控。基于無線擴頻的傳輸方式是采用2.4GHz或5.8GHz頻段的車地通信，這種方式抗干擾能力強，誤碼率低，同時軌旁只需安裝無線發送接收天線和設備，但這種方式需要列車在接近道岔時先建立與控制箱的連接才能實現對道岔的遙控，因此存在一定的延時。這兩種方式在成本上基本持平，需根據具體線路條件和運營需求進行比選。

4? 結語

綜上所述，現代有軌電車具有經濟美觀、節能環保和運量適中等特點，我們必須結合有軌電車線路的運行場景和工程條件等需求，同時針對各關鍵技術進行對比分析，才能設計出真正適用于不同有軌電車線路的可靠的信號系統方案，以保障運營安全和效率。

參考文獻：

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