現(xiàn)代有軌電車(chē)路口控制策略分析

董立偉?閻東生

摘 要：本文對(duì)現(xiàn)代有軌電車(chē)的路口控制策略進(jìn)行分析，首先介紹了平交路口和路權(quán)形式，然后分析了城市有軌電車(chē)交叉路口控制器和智能交通之間的接口形式，接下來(lái)分析了有軌電車(chē)各個(gè)交叉路口系統(tǒng)的信息交互流程，并對(duì)其路口控制策略進(jìn)行分析，最后分析了三亞有軌電車(chē)路口優(yōu)先控制策略的實(shí)際應(yīng)用。希望通過(guò)本次的分析，可以為有軌電車(chē)路口控制效果的提升提供相應(yīng)參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代城市交通;有軌電車(chē);路口控制

1 平交路口

對(duì)于城市交通而言，平交路口屬于其瓶頸地帶，機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)以及行人從四面八方匯集到此處，很容易形成大量的干擾甚至沖突。就現(xiàn)代的城市有軌電車(chē)而言，其運(yùn)行過(guò)程中會(huì)通過(guò)很多復(fù)雜的平交路口，且這些平交路口大多屬于共享路權(quán)，這就為城市有軌電車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全埋下了比較大的風(fēng)險(xiǎn)隱患[1]。就當(dāng)今的城市有軌電車(chē)運(yùn)行來(lái)講，平交路口通?？梢园凑账姆N主要的形式進(jìn)行劃分，其一是路中直行，其二是路測(cè)直行，其三是路中轉(zhuǎn)路中，其四是路中轉(zhuǎn)路測(cè)。

在進(jìn)行城市有軌電車(chē)路口控制策略的研究過(guò)程中，平交路口具體的類型對(duì)于其信號(hào)相位控制策略具體選擇可起到?jīng)Q定性作用。

2 路權(quán)形式

在現(xiàn)代城市有軌電車(chē)的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，可供其選擇的路權(quán)形式主要有三種，其一是共享路權(quán)，其二是半封閉路權(quán)，其三是封閉路權(quán)。作為一種新型的交通方式，現(xiàn)在有軌電車(chē)在進(jìn)行路權(quán)形式選擇的過(guò)程中應(yīng)該對(duì)城市公共交通方面的需求進(jìn)行全面、綜合地考慮，并充分注重城市道路的布局，這樣才可以和其他的交通方式之間實(shí)現(xiàn)良好融合。

2.1 共享路權(quán)形式

在現(xiàn)代城市有軌電車(chē)的線路中，所實(shí)行的封閉并不是物理形式上的封閉，而是和其他的路面交通形式混合使用。但是在交叉路口的選擇過(guò)程中，有軌電車(chē)需要遵循普通的交通信號(hào)，或者是具有一定的優(yōu)先權(quán)。

2.2 半封閉路權(quán)形式

就目前的城市有軌電車(chē)線路來(lái)看，大多采用的是地面敷設(shè)法來(lái)進(jìn)行線路建設(shè)，其基礎(chǔ)設(shè)施十分簡(jiǎn)單、便捷、經(jīng)濟(jì)，不會(huì)對(duì)其他的交通形式造成多大影響，可以和當(dāng)今城市中的道路布局實(shí)現(xiàn)良好結(jié)合[2]。半封閉路權(quán)形式的應(yīng)用不僅可以讓城市有軌電車(chē)自身的優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，同時(shí)也可以保障其他道路車(chē)輛的正常通行，在投資方面也更具經(jīng)濟(jì)性。

2.3 全封閉路權(quán)形式

全封閉路權(quán)形式就是將城市有軌電車(chē)和其他的交通方式全部隔離開(kāi)來(lái)，進(jìn)而形成一種與其他交通互不干擾的完全獨(dú)立路權(quán)形式。通過(guò)全封閉路權(quán)形式的應(yīng)用，可進(jìn)一步提升城市有軌電車(chē)的運(yùn)行速度，增加其運(yùn)行的實(shí)時(shí)性、便捷性和安全性。

本次所研究的城市有軌電車(chē)路口控制策略主要針對(duì)共享路權(quán)形式以及半封閉路權(quán)形式的路口控制策略進(jìn)行分析。

3 城市有軌電車(chē)交叉路口控制器和智能交通之間的接口形式分析

在城市有軌電車(chē)的運(yùn)行過(guò)程中，其交叉路口控制器和智能交通之間的接口形式有三種，其一是干接點(diǎn)，其二是串口通信，其三是網(wǎng)口通信，就目前的城市有軌電車(chē)而言，其交叉路口控制器和智能交通之間主要采用的接口形式是干接點(diǎn)以及網(wǎng)口通信方式。

3.1 干接點(diǎn)方式的應(yīng)用

在干接點(diǎn)方式的應(yīng)用過(guò)程中，可借助于繼電器來(lái)進(jìn)行城市有軌電車(chē)和智能交通這兩者之間的電氣隔離，交通信號(hào)控制器將會(huì)借助于采集繼電器中的干接點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)有關(guān)信息的獲取，以此來(lái)度交叉路口是否有相應(yīng)的請(qǐng)求發(fā)送進(jìn)行判斷，并判斷是否有列車(chē)離開(kāi)的信息。如果交叉路口控制器處在被吸起的工作狀態(tài)，則說(shuō)明此時(shí)的交叉路口控制器正處在正常的工作狀態(tài)之下;如果交叉路口控制器落下，則表明此時(shí)的交叉路口控制器已經(jīng)出現(xiàn)了故障。如果信號(hào)優(yōu)先請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)處于吸起狀態(tài)，則說(shuō)明交叉路口此時(shí)正有優(yōu)先請(qǐng)求信號(hào)發(fā)出，如果信號(hào)優(yōu)先請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)處于落下?tīng)顟B(tài)，則說(shuō)明交叉路口此時(shí)并沒(méi)有優(yōu)先請(qǐng)求信號(hào)發(fā)出。

3.2 網(wǎng)口通信方式的應(yīng)用

在網(wǎng)口通信方式的應(yīng)用過(guò)程中，城市有軌電車(chē)和智能交通這兩者之間將采用報(bào)文的方式來(lái)達(dá)到交互作用。在具體應(yīng)用過(guò)程中，交叉路口控制器會(huì)將請(qǐng)求信息發(fā)送給交通信號(hào)控制器，如果發(fā)送了優(yōu)先請(qǐng)求信息，則說(shuō)明有軌電車(chē)已經(jīng)離開(kāi)了路口。同時(shí)，交通信號(hào)控制器也會(huì)將相應(yīng)的返回信息發(fā)送給交通路口控制器，比如交叉路口的綠燈剩余時(shí)間、紅燈剩余時(shí)間、紅燈提前時(shí)間以及綠燈延遲時(shí)間。

4 有軌電車(chē)在各個(gè)交叉路口通過(guò)時(shí)各個(gè)系統(tǒng)的信息交互

當(dāng)有軌電車(chē)在各個(gè)交叉路口通過(guò)的過(guò)程中，交叉路口各個(gè)系統(tǒng)的信息將會(huì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)交互的過(guò)程，其交互流程大概可以按照以下的幾個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行劃分：

4.1 有軌電車(chē)通過(guò)時(shí)，其中的車(chē)載子系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)接近交叉路口的信標(biāo)進(jìn)行讀取，以此來(lái)獲悉有軌電車(chē)接下來(lái)將要在交叉路口通過(guò);

4.2 有軌電車(chē)中的車(chē)載子系統(tǒng)會(huì)將一個(gè)“有軌電車(chē)已經(jīng)接近”的信號(hào)發(fā)送給交叉路口控制器;

4.3 在交叉路口控制器接收到有軌電車(chē)發(fā)送來(lái)的接近信號(hào)之后，其子系統(tǒng)會(huì)立即對(duì)有軌電車(chē)的具體接近信息進(jìn)行采集，然后將一個(gè)優(yōu)先請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送給交通信號(hào)控制器;

4.4 在交通信號(hào)控制器接收到了這個(gè)優(yōu)先請(qǐng)求信號(hào)之后，會(huì)立刻將優(yōu)先信息反饋信息發(fā)送出去;

4.5 在接收到來(lái)自交通信號(hào)控制器的優(yōu)先反饋信息之后，交叉路口控制器將會(huì)以此為依據(jù)來(lái)決定是不是將允許通過(guò)的信息發(fā)送給有軌電車(chē);

4.6 在有軌電車(chē)離開(kāi)交叉路口時(shí)，交叉路口控制器會(huì)對(duì)其離開(kāi)路口的信息進(jìn)行讀取，以此來(lái)判斷有軌電車(chē)是不是已經(jīng)離開(kāi)了交叉路口;

4.7 當(dāng)交叉路口控制器讀取到了有軌電車(chē)已經(jīng)離開(kāi)該交叉路口的信息時(shí)，會(huì)將這個(gè)信息發(fā)送到交通信號(hào)控制器;

4.8 在交通信號(hào)控制器接收到有軌電車(chē)已經(jīng)離開(kāi)的信息之后，會(huì)將開(kāi)放其他交通的指令發(fā)送給交叉路口控制器，此時(shí)綠燈亮起，其他交通恢復(fù)通行。

5 有軌電車(chē)路口控制策略分析

在對(duì)有軌電車(chē)進(jìn)行路口控制的過(guò)程中，主要的情形有兩種，第一種是正常狀態(tài)下的路口控制，第二種是故障狀態(tài)下的路口控制。

5.1 正常狀態(tài)下的有軌電車(chē)路口控制策略

5.1.1 綠燈延長(zhǎng)控制

在具體的路口控制過(guò)程中，如果檢測(cè)到有軌電車(chē)將會(huì)在綠燈的末期才能到達(dá)交叉路口，而且在信號(hào)正常的情況下并不能從交叉路口通過(guò)，此時(shí)需要將該方向的綠燈信號(hào)時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，以此來(lái)保障有軌電車(chē)可以順利地從交叉路口通過(guò)，但是不可以超出最大的綠燈時(shí)長(zhǎng)。通過(guò)綠燈延長(zhǎng)策略，可讓該相位公交車(chē)延誤情況得以有效避免，但是這種方式將會(huì)讓其他相位的擁堵情況更加嚴(yán)重，同時(shí)也會(huì)讓該交叉路口后續(xù)的交通負(fù)擔(dān)加重，如果該交叉路口上的車(chē)流量比較大，這樣的控制策略也會(huì)進(jìn)一步加大該交叉路口的擁堵情況[3]。比如，在上下班高峰期的時(shí)間段內(nèi)，如果在某交叉路口應(yīng)用到了綠燈延長(zhǎng)控制策略，就會(huì)導(dǎo)致一些相位出現(xiàn)車(chē)輛排隊(duì)過(guò)長(zhǎng)的情況，進(jìn)而產(chǎn)生路面擁堵，并在該交叉路口上增加人均延誤時(shí)間。因此，該策略僅僅在相位優(yōu)先請(qǐng)求比較集中的交叉路口才適用。

5.1.2 綠燈提前控制策略

在經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有軌電車(chē)將會(huì)在紅燈相位才能到達(dá)該交叉路口的情況下，可將與之沖突方向的綠燈提前結(jié)束。當(dāng)有軌電車(chē)來(lái)到交叉路口時(shí)，需要的相位應(yīng)該是目前綠燈的下個(gè)相位，如果當(dāng)前的綠燈時(shí)間未超過(guò)最小時(shí)間，可以將剩余的綠燈時(shí)間改成最小時(shí)間和已運(yùn)行時(shí)間之差;如果已超出最小時(shí)間，則應(yīng)該將剩余的時(shí)間改成車(chē)輛在較差路口通過(guò)的平均時(shí)間;如果剩余時(shí)間比修改時(shí)間短，則不需要進(jìn)行修改。通過(guò)該方法，可以讓每一個(gè)相位上的有軌電車(chē)都可以在交叉路口快速通過(guò)，保持各個(gè)相位的優(yōu)先平均。但是該策略將會(huì)讓各個(gè)相位信號(hào)周期內(nèi)的車(chē)輛通行數(shù)減少。因此該策略不可以在車(chē)流量比較大的情況下應(yīng)用，以免大幅度降低交叉路口通行能力。

5.1.3 電車(chē)離去路口

在有軌電車(chē)借助于GPS/BD進(jìn)行位置獲取并離開(kāi)了交叉路口時(shí)，電車(chē)會(huì)將離開(kāi)信息發(fā)送給調(diào)度管理系統(tǒng)，調(diào)度管理系統(tǒng)會(huì)將離開(kāi)信息發(fā)送到路口信號(hào)系統(tǒng)，最后由路口信號(hào)系統(tǒng)將信息發(fā)送給公交信號(hào)控制器。在接收到有軌電車(chē)已經(jīng)離去的信息之后，公交信號(hào)控制器會(huì)立即將優(yōu)先信號(hào)結(jié)束，讓該交叉路口的其他交通恢復(fù)正常。在這一路權(quán)模式之下，公交信號(hào)控制器只有在接收到有軌電車(chē)離開(kāi)的信息之后才可以將信號(hào)燈恢復(fù)正常。

5.2 故障狀態(tài)下的有軌電車(chē)路口控制策略

5.2.1 司機(jī)進(jìn)行人工處理

在臨近路口的區(qū)域內(nèi)會(huì)進(jìn)行人工按鈕的設(shè)置，所以在故障情況下，司機(jī)可以在有軌電車(chē)將要到達(dá)該區(qū)域時(shí)手動(dòng)觸發(fā)該按鈕，并根據(jù)實(shí)際的紅綠燈信息從交叉路口通過(guò)。在手動(dòng)按鈕的觸發(fā)過(guò)程中，智能交通信號(hào)會(huì)按照默認(rèn)值首先將優(yōu)先信號(hào)關(guān)閉，以此來(lái)保障故障路口的秩序。

5.2.2 有軌電車(chē)專用相位的插入

在有軌電車(chē)的運(yùn)行過(guò)程中，如果交叉路口位置的檢測(cè)設(shè)備或者是控制系統(tǒng)發(fā)生了故障，可以在每間隔幾個(gè)相位的正常循環(huán)之后，將一個(gè)有軌電車(chē)專用相位插入其中，以此來(lái)為有軌電車(chē)從該交叉路口的正常通過(guò)提供出足夠的便利條件。這樣的控制策略在有站臺(tái)的路口條件下十分適用，在行駛到該區(qū)域之后，有軌電車(chē)可以在站臺(tái)等待通行，此時(shí)不需要在該交叉路口進(jìn)行任何的接口工作[4]。在前后車(chē)輛從該交叉路口通過(guò)的過(guò)程中，如果前面的車(chē)輛為啞車(chē)。后面的車(chē)輛處于正常運(yùn)行狀態(tài)，在實(shí)際的運(yùn)行中，可以按照后面車(chē)輛具體的接近時(shí)間來(lái)借助于交叉路口控制器的信息發(fā)送實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)控制器的控制。在此過(guò)程中，司機(jī)可以根據(jù)具體的信號(hào)燈指示來(lái)控制有軌電車(chē)形式。

6 三亞有軌電車(chē)路口優(yōu)先控制策略的實(shí)際應(yīng)用

三亞現(xiàn)代有軌電車(chē)示范線工程南起于勝利路與建港路交叉口，北止于三亞火車(chē)站，途經(jīng)三亞河?xùn)|路高檔住宅區(qū)、金雞嶺路居住區(qū)、三亞灣路濱海旅游服務(wù)帶及解放路商業(yè)區(qū)，連接了三亞火車(chē)站和三亞汽車(chē)站。有軌電車(chē)線路途經(jīng)路段平交路口多達(dá) 20 個(gè)，在不影響道路車(chē)輛運(yùn)行的前提下建設(shè)高效、安全的平交路口信號(hào)控制子系統(tǒng)對(duì)提升有軌電車(chē)運(yùn)能、保障交通安全方面至關(guān)重要。路口優(yōu)先信號(hào)控制子系統(tǒng)構(gòu)成圖如下圖一所示：

在具體的路口優(yōu)先控制策略實(shí)施過(guò)程中，以勝利路優(yōu)先策略為例進(jìn)行說(shuō)明，勝利路為主干路，規(guī)劃雙向四車(chē)道，有軌電車(chē)路中敷設(shè)。有軌電車(chē)與路口直行同信號(hào)。綜合考慮周邊小區(qū)、人流量等實(shí)際情況，在路口控制過(guò)程中，借助于干接點(diǎn)和網(wǎng)口這兩種形式向智能交通控制系統(tǒng)來(lái)發(fā)送優(yōu)先信號(hào)，在接收到了優(yōu)先信號(hào)之后，智能控制系統(tǒng)會(huì)按照實(shí)際的道路情況來(lái)決定有軌電車(chē)是否可以優(yōu)先通過(guò)，在此過(guò)程中，有軌電車(chē)需要按照智能交通反饋的信息在交叉路口通過(guò)，在新建街、躍進(jìn)街、和平街、光明街等推薦使用綠燈提前控制;新風(fēng)街、迎賓路、金雞嶺路推薦使用綠燈延長(zhǎng)控制。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在城市有軌電車(chē)的運(yùn)行過(guò)程中，路口控制策略對(duì)電車(chē)的運(yùn)行效率及其運(yùn)行安全都將起到?jīng)Q定性作用。因此在具體的有軌電車(chē)交叉路口控制策略的實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)全面分析交叉路口的形式和有軌電車(chē)的路權(quán)形式，對(duì)有軌電車(chē)和各個(gè)交叉路口控制系統(tǒng)之間的交互加以科學(xué)設(shè)置，然后根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)選擇合理的有軌電車(chē)交叉路口控制策略，在保障有軌電車(chē)順利通行的基礎(chǔ)上使其和其他交通之間實(shí)現(xiàn)良好融合。這樣才可以保障城市交通質(zhì)量和交通效率，減輕交通擁堵為城市居民帶來(lái)的不便，促進(jìn)城市交通事業(yè)和城市經(jīng)濟(jì)的良好穩(wěn)定發(fā)展。

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