現代有軌電車信號系統中的關鍵技術探討

閻東生?董立偉

摘 要：隨著我國科學技術的快速發展，交通運輸行業也發生了翻天覆地的變化，一代一代先進的交通運輸工具走進人們的生活中。但現代城市交通運輸中，有軌電車始終占有著重要的位置。曾幾何時，有軌電車已經淡出人們的視野，被很多現代交通運輸工具取代。但如今，有軌電車重獲新生，特別是近幾年有軌電車的發展十分迅速，并且在現代交通體系中扮演者舉足輕重的角色。與地鐵、輕軌相比，有軌電車的信息控制系統和控制策論具有很大的特殊性，本文將對現代有軌電車路口控制策略進行深入的分析，以推動我國有軌電車的持續發展。

關鍵詞：現代有軌電車;信號系統;控制技術

自有軌電車誕生以來，使得世界各國的公共交通運輸工具發生了巨大的變化，一時間有軌電車得到了繁榮的發展。但隨著技術的革新、科技的發展，有軌電車也遇到了絕跡的窘境，但在今天現代有軌電車又再一次登上了新時代的舞臺，迎接著偉大的復興，煥發出勃勃生機?，F代有軌電車的交叉口優先控制策略是提高運行效率的關鍵之處，因此對現代有軌電車路口控制策略進行分析具有重要的現實意義。

1 現代有軌電車的概述

1.1 現代有軌電車的定義

有軌電車也稱路面電車，簡稱為電車。它是指在軌道上形式的輕型軌道交通工具，現代有軌電車是采用的電力驅動方式，在運行過程中不會產生廢氣排放問題，因此是當代無污染的環保交通工具之一。有軌電車在類別上屬于輕鐵類，通常情況下，一輛有軌電車設有5節車廂，這是為了減少電車行駛時對道路空間的占用量。自我國使用有軌電車以來，我國現代有軌電車的發展規模已經十分的龐大，使現代有軌電車的形式得到了進一步的豐富。

1.2 現代有軌電車的優缺點

現代有軌電車共有五大優點。第一，建筑成本低。對于我國現代的中型城市來講，現代有軌電車是實用廉宜的公共交通工具。第二，建設難度低。現代有軌電車屬于路面電車，因此不需要在地下挖掘特殊隧道。第三，安全系數高。與其他公共交通工具相比，現代有軌電車發生交通意外的幾率更低。第四，環保系數高?，F代有軌電車是采用電力驅動，在行駛過程中不會產生廢氣，可以做到無污染。第五，可共同使用車道。雖然現代有軌電車需要占用路面修建電車軌道但，一般情況下現代有軌電車的軌道都是采用槽型軌，不會影響路面汽車的正常使用，因此能夠實現汽車和有軌電車共用車道。

現代有軌電車共有三大缺點。第一，行駛速度慢。與輕軌和地鐵相比，現代有軌電車的行駛速度較慢。第二，載客能力小。與輕軌和地鐵相比，現代有軌電車的車廂數數較少，因此載客量遠遠小于地鐵和輕軌的載客量。第三，架設電纜占道。與其他公共交通工具相比，現代有軌電車需要使用架空電纜。

1.3 現代有軌電車的特點

按照現代有軌電車的走行系統對其進行劃分可以分為兩種制式，一是鋼輪鋼軌，二是膠輪導軌。此處以鋼輪鋼軌制式的現代有軌電車為主對其特點進行分析，現代有軌電車主要具有三大特點。第一，技術成熟、可靠性高。現如今現代有軌電車已經遍布全球，有軌電車的系統技術已經達到十分成熟的地步，具有較高的可靠性。第二，適應性強，靈活性強?，F代有軌電車在城市道路中表現出了較強的適應性，而多種技術的綜合應用又使得現代有軌電車具有更強的靈活性。第三，安全舒適，節能環保?，F代有軌電車沿著軌道行駛，速度慢使其更加穩定，從而降低人為因素風險。此外，現代有軌電車的緊急制動具有減速大、制動迅速的特點，因此在緊急情況下也可以保證行車的安全?，F代有軌電車在節能環保方面具有很大的優勢，能耗低、無廢氣排放、噪音小是現代有軌電車復興的根源。同時現代有軌電車使用可循環材料，使其更加節能環保。

2 現代有軌電車信號控制系統結構和功能

在現代有軌電車的信號控制系統中，主要的組成部分包括交叉路口控制子系統、交叉路口運營調度和指揮子系統、智能車載控制子系統以及路口優先控制子系統。以下是對現代有軌電車信號控制系統的功能分析：

2.1 交叉路口控制子系統

交叉路口控制子系統在現代有軌電車的運行安全中發揮著核心性作用，該子系統的應用功能主要表現在以下幾個方面：第一，有軌電車接近檢測功能，通過該系統，可以對有軌電車是否駛近進行檢測，如果檢測到有軌電車接近，借助于該系統也可以為其自動辦理進路。第二，道旁控制道岔功能，借助于該系統，可以進行良好的道岔防護工作，并實現有軌電車的進路辦理與解鎖處理。第三，借助于該系統，可以將相應的進路狀態信息發送給有軌電車，同時也可以將相應的進路狀態信息發送給運營調度和指揮子系統。第四，如果該系統出現故障，系統將會將自身的故障狀態報警信息發送給運營調度和指揮子系統，且在未發生故障的情況下也可向其發送自身的實時狀態信息。

2.2 交叉路口運營指揮和調度子系統

在現代有軌電車的運行過程中，交叉路口運營指揮和調度子系統可以為其通暢運行提供關鍵性的保障，該子系統的應用功能主要表現在以下的幾個方面：第一，該系統可以顯示出有軌電車線路的實時狀態。第二，通過該系統，可以對有軌電車的實時運行狀態進行監控。第三，借助于該系統，可以對有軌電車的運行時刻表進行管理和編制。第四，借助于該系統，可以準確地計算出有軌電車的到站時間、提前時間和晚點時間。第五，該系統可以顯示和記錄有軌電車相應的操作信息和報警信息。第六，該系統可以和其他的外部系統之間進行接口。第七，該系統也具備系統時鐘功能。

2.3 智能車載子系統

智能車載子系統的主要功能表現在以下的幾個方面：第一，通過該系統的應用，可以對有軌電車進行精準的定位，并對其實時運行速度進行測量，同時，借助于系統中的GPRS，可以將獲取到的有軌電車位置信息和速度信息發送到交叉路口運營調度和指揮子系統。第二，通過該系統，可以對控制終端以及司機所輸入的相應命令信息進行接收，在有軌電車從環線區域中通過時，該系統會將接收到的指令信息發送到交叉路口控制子系統以及路口優先選擇子系統。以此來實現相應的進路辦理以及優先通過。第三，借助于該系統，可以對交叉路口進行人工遙控。第四，在有軌電車接近交叉路口區域時，該系統會將交叉路口區段內的實時狀態呈現在有軌電車內的人機交互界面上。第五，該系統可顯示出有軌電車的實施運行速度、限速情況以及預計到站時間等的各項信息。

2.4 路口優先選擇子系統

在現代有軌電車的運行過程中，路口優先選擇系統是保障其準時率和運行效率的關鍵系統，該系統的功能主要表現在以下幾個方面：第一，借助于該系統，可以對有軌電車是否接近進行檢測，在檢測到有軌電車接近時，該系統可以將優先通過請求及時發送給公路信號燈控制系統。第二，借助于該系統，可以實現對交叉路口占用情況的檢測，如果交叉路口正在被占用，該系統可以將禁止通行的命令發送給公交信號燈控制系統。第三，借助于該系統，可以對信號機顯示進行控制，同時也可以將信號機的實時狀態信息發送給有軌電車。

3 現代有軌電車信號系統的控制技術

在現代有軌電車的信號系統應用過程中，最主要的控制技術就是對有軌電車在交叉路口的通行進行控制，在保障有軌電車通行順暢性的基礎上保障其他車輛的順利通行。

3.1 正常情況下現代有軌電信號系統控制技術

在對正常情況下現代有軌電車路口控制策略進行分析時，主要通過綠燈延長通過路口、綠燈提前通過路口、有軌電車離去路口這三種策略進行控制。

首先，綠燈延長通過路口。當現代有軌電車在行駛過程中檢測到電車到達路口時是綠燈末期，正常行駛下無法順利通過該路口時，需要對綠燈信號進行延長，以保證有軌電車能夠順利通過路口。綠燈延長控制策略能夠使本項為的公交車輛延誤減少，但同時也會使其他相位的擁堵情況加重，在路口車流量較大時還會增加后繼路口的負擔。若是在城市上下班高峰時間使用綠燈延長策略會使其他相位的車輛出現排隊過長、路面擁堵的狀況，直接加劇路口的延誤時間。因此綠燈延長策略并不適用于上下班高峰期，只適用于相對集中的交叉路口。

其次，綠燈提前通過路口。當現代有軌電車在行駛過程中檢測到電車到達路口時是紅燈相位，需要將沖突方向的綠燈信號提前結束。當有軌電車到達路口時，所使用的相位是綠燈相位的下一個相位，這時綠燈所運行的時間小于最小綠燈時間，那么就將綠燈的剩余時間調整為最小綠燈時間和當前已運行時間之間的差值;若綠燈運行時間大于最小綠燈時間，則將綠燈剩余的時間調整為車輛通過路口的平均時間;如果綠燈剩余時間比要調整的時間小時，則不做任何調整。上述這些操作就是綠燈提前通過路口的策略，綠燈提前策略就是為了讓任何一個相位的有軌電車能夠快速通過交叉路口，但這種方法會使每個信號周期通過的車輛數量減少，因此在車流量較大時，綠燈提前策略會降低交叉路口的通行能力。

最后，電車離去路口。當現代有軌電車利用GPS/BD 技術讀取到電車離開路口位置時，就會通知調度管理系統，隨后經調度管理系統將信息發送到道口信號系統，然后通知公交信號控制器。當公交信號控制器接收到該信息時就會立即結束信號優先請求，使路口恢復正常運行秩序。

3.2 故障下現代有軌電車信號系統控制技術

當現代有軌電車運行時設備或者控制系統發生故障時，可以通過司機人工處理和插入一個有軌電車專用相位兩種策略進行處理。

首先，司機人工處理。將人工按鈕設計在路口的附近區域，這樣在有軌電車接近該區域時，司機就可以下車自行觸發人工按鈕，然后按照路口的紅綠燈信情況通過路口即可。當司機觸發手動按鈕時，智能交通信號就會按照默認值關閉優先請求信號，以維護路口的正常運行秩序。

其次，插入一個有軌電車專用相位。當有軌電車檢測設備或控制系統發生故障時，可以通過每隔數個正常相位后插入一個有軌電車專用相位，使有軌電車使用該相位能夠順利通過路口。這種控制策略非常適合設有站臺的路口，這樣有軌電車就可以在站臺內等待，不需要交叉路口進行任何接口工作。當電車前后的車輛通過路口時，發生前車壓車后車正常情況時，可以參照后車的接近時間，通過

交叉路口控制器將后車的接近時間信息發送給交通信號控制器，隨后司機就可以根據信號燈進行正常行駛。

在城市交通運輸中，現代有軌電車安全、高效地通過路口是電車運營調度中的重要工作，只有處理好電車路口優先通行，才能夠使有軌電車實現良好的運營效率和經濟效益?，F代有軌電車路口控制策略不僅可以保障有軌電車的運行效率，還能夠提高有軌電車的運行安全。希望通過本文的論述，可以對現代有軌電車的發展帶來幫助，使其在城市軌道交通中發揮的作用越來越大，以便更好的解決我國城市交通擁堵問題。

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