現代有軌電車路口控制策略分析

董立偉?閻東生

摘 要：本文對現代有軌電車的路口控制策略進行分析，首先介紹了平交路口和路權形式，然后分析了城市有軌電車交叉路口控制器和智能交通之間的接口形式，接下來分析了有軌電車各個交叉路口系統的信息交互流程，并對其路口控制策略進行分析，最后分析了三亞有軌電車路口優先控制策略的實際應用。希望通過本次的分析，可以為有軌電車路口控制效果的提升提供相應參考。

關鍵詞：現代城市交通;有軌電車;路口控制

1 平交路口

對于城市交通而言，平交路口屬于其瓶頸地帶，機動車、非機動車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。就現代的城市有軌電車而言，其運行過程中會通過很多復雜的平交路口，且這些平交路口大多屬于共享路權，這就為城市有軌電車的運營安全埋下了比較大的風險隱患[1]。就當今的城市有軌電車運行來講，平交路口通?？梢园凑账姆N主要的形式進行劃分，其一是路中直行，其二是路測直行，其三是路中轉路中，其四是路中轉路測。

在進行城市有軌電車路口控制策略的研究過程中，平交路口具體的類型對于其信號相位控制策略具體選擇可起到決定性作用。

2 路權形式

在現代城市有軌電車的運營過程中，可供其選擇的路權形式主要有三種，其一是共享路權，其二是半封閉路權，其三是封閉路權。作為一種新型的交通方式，現在有軌電車在進行路權形式選擇的過程中應該對城市公共交通方面的需求進行全面、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現良好融合。

2.1 共享路權形式

在現代城市有軌電車的線路中，所實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程中，有軌電車需要遵循普通的交通信號，或者是具有一定的優先權。

2.2 半封閉路權形式

就目前的城市有軌電車線路來看，大多采用的是地面敷設法來進行線路建設，其基礎設施十分簡單、便捷、經濟，不會對其他的交通形式造成多大影響，可以和當今城市中的道路布局實現良好結合[2]。半封閉路權形式的應用不僅可以讓城市有軌電車自身的優勢得以充分發揮，同時也可以保障其他道路車輛的正常通行，在投資方面也更具經濟性。

2.3 全封閉路權形式

全封閉路權形式就是將城市有軌電車和其他的交通方式全部隔離開來，進而形成一種與其他交通互不干擾的完全獨立路權形式。通過全封閉路權形式的應用，可進一步提升城市有軌電車的運行速度，增加其運行的實時性、便捷性和安全性。

本次所研究的城市有軌電車路口控制策略主要針對共享路權形式以及半封閉路權形式的路口控制策略進行分析。

3 城市有軌電車交叉路口控制器和智能交通之間的接口形式分析

在城市有軌電車的運行過程中，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，其二是串口通信，其三是網口通信，就目前的城市有軌電車而言，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以及網口通信方式。

3.1 干接點方式的應用

在干接點方式的應用過程中，可借助于繼電器來進行城市有軌電車和智能交通這兩者之間的電氣隔離，交通信號控制器將會借助于采集繼電器中的干接點來實現有關信息的獲取，以此來度交叉路口是否有相應的請求發送進行判斷，并判斷是否有列車離開的信息。如果交叉路口控制器處在被吸起的工作狀態，則說明此時的交叉路口控制器正處在正常的工作狀態之下;如果交叉路口控制器落下，則表明此時的交叉路口控制器已經出現了故障。如果信號優先請求節點處于吸起狀態，則說明交叉路口此時正有優先請求信號發出，如果信號優先請求節點處于落下狀態，則說明交叉路口此時并沒有優先請求信號發出。

3.2 網口通信方式的應用

在網口通信方式的應用過程中，城市有軌電車和智能交通這兩者之間將采用報文的方式來達到交互作用。在具體應用過程中，交叉路口控制器會將請求信息發送給交通信號控制器，如果發送了優先請求信息，則說明有軌電車已經離開了路口。同時，交通信號控制器也會將相應的返回信息發送給交通路口控制器，比如交叉路口的綠燈剩余時間、紅燈剩余時間、紅燈提前時間以及綠燈延遲時間。

4 有軌電車在各個交叉路口通過時各個系統的信息交互

當有軌電車在各個交叉路口通過的過程中，交叉路口各個系統的信息將會實現一個交互的過程，其交互流程大概可以按照以下的幾個步驟來進行劃分：

4.1 有軌電車通過時，其中的車載子系統會自動對接近交叉路口的信標進行讀取，以此來獲悉有軌電車接下來將要在交叉路口通過;

4.2 有軌電車中的車載子系統會將一個“有軌電車已經接近”的信號發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發送來的接近信號之后，其子系統會立即對有軌電車的具體接近信息進行采集，然后將一個優先請求信號發送給交通信號控制器;

4.4 在交通信號控制器接收到了這個優先請求信號之后，會立刻將優先信息反饋信息發送出去;

4.5 在接收到來自交通信號控制器的優先反饋信息之后，交叉路口控制器將會以此為依據來決定是不是將允許通過的信息發送給有軌電車;

4.6 在有軌電車離開交叉路口時，交叉路口控制器會對其離開路口的信息進行讀取，以此來判斷有軌電車是不是已經離開了交叉路口;

4.7 當交叉路口控制器讀取到了有軌電車已經離開該交叉路口的信息時，會將這個信息發送到交通信號控制器;

4.8 在交通信號控制器接收到有軌電車已經離開的信息之后，會將開放其他交通的指令發送給交叉路口控制器，此時綠燈亮起，其他交通恢復通行。

5 有軌電車路口控制策略分析

在對有軌電車進行路口控制的過程中，主要的情形有兩種，第一種是正常狀態下的路口控制，第二種是故障狀態下的路口控制。

5.1 正常狀態下的有軌電車路口控制策略

5.1.1 綠燈延長控制

在具體的路口控制過程中，如果檢測到有軌電車將會在綠燈的末期才能到達交叉路口，而且在信號正常的情況下并不能從交叉路口通過，此時需要將該方向的綠燈信號時間適當延長，以此來保障有軌電車可以順利地從交叉路口通過，但是不可以超出最大的綠燈時長。通過綠燈延長策略，可讓該相位公交車延誤情況得以有效避免，但是這種方式將會讓其他相位的擁堵情況更加嚴重，同時也會讓該交叉路口后續的交通負擔加重，如果該交叉路口上的車流量比較大，這樣的控制策略也會進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間段內，如果在某交叉路口應用到了綠燈延長控制策略，就會導致一些相位出現車輛排隊過長的情況，進而產生路面擁堵，并在該交叉路口上增加人均延誤時間。因此，該策略僅僅在相位優先請求比較集中的交叉路口才適用。

5.1.2 綠燈提前控制策略

在經檢測發現有軌電車將會在紅燈相位才能到達該交叉路口的情況下，可將與之沖突方向的綠燈提前結束。當有軌電車來到交叉路口時，需要的相位應該是目前綠燈的下個相位，如果當前的綠燈時間未超過最小時間，可以將剩余的綠燈時間改成最小時間和已運行時間之差;如果已超出最小時間，則應該將剩余的時間改成車輛在較差路口通過的平均時間;如果剩余時間比修改時間短，則不需要進行修改。通過該方法，可以讓每一個相位上的有軌電車都可以在交叉路口快速通過，保持各個相位的優先平均。但是該策略將會讓各個相位信號周期內的車輛通行數減少。因此該策略不可以在車流量比較大的情況下應用，以免大幅度降低交叉路口通行能力。

5.1.3 電車離去路口

在有軌電車借助于GPS/BD進行位置獲取并離開了交叉路口時，電車會將離開信息發送給調度管理系統，調度管理系統會將離開信息發送到路口信號系統，最后由路口信號系統將信息發送給公交信號控制器。在接收到有軌電車已經離去的信息之后，公交信號控制器會立即將優先信號結束，讓該交叉路口的其他交通恢復正常。在這一路權模式之下，公交信號控制器只有在接收到有軌電車離開的信息之后才可以將信號燈恢復正常。

5.2 故障狀態下的有軌電車路口控制策略

5.2.1 司機進行人工處理

在臨近路口的區域內會進行人工按鈕的設置，所以在故障情況下，司機可以在有軌電車將要到達該區域時手動觸發該按鈕，并根據實際的紅綠燈信息從交叉路口通過。在手動按鈕的觸發過程中，智能交通信號會按照默認值首先將優先信號關閉，以此來保障故障路口的秩序。

5.2.2 有軌電車專用相位的插入

在有軌電車的運行過程中，如果交叉路口位置的檢測設備或者是控制系統發生了故障，可以在每間隔幾個相位的正常循環之后，將一個有軌電車專用相位插入其中，以此來為有軌電車從該交叉路口的正常通過提供出足夠的便利條件。這樣的控制策略在有站臺的路口條件下十分適用，在行駛到該區域之后，有軌電車可以在站臺等待通行，此時不需要在該交叉路口進行任何的接口工作[4]。在前后車輛從該交叉路口通過的過程中，如果前面的車輛為啞車。后面的車輛處于正常運行狀態，在實際的運行中，可以按照后面車輛具體的接近時間來借助于交叉路口控制器的信息發送實現對交通信號控制器的控制。在此過程中，司機可以根據具體的信號燈指示來控制有軌電車形式。

6 三亞有軌電車路口優先控制策略的實際應用

三亞現代有軌電車示范線工程南起于勝利路與建港路交叉口，北止于三亞火車站，途經三亞河東路高檔住宅區、金雞嶺路居住區、三亞灣路濱海旅游服務帶及解放路商業區，連接了三亞火車站和三亞汽車站。有軌電車線路途經路段平交路口多達 20 個，在不影響道路車輛運行的前提下建設高效、安全的平交路口信號控制子系統對提升有軌電車運能、保障交通安全方面至關重要。路口優先信號控制子系統構成圖如下圖一所示：

在具體的路口優先控制策略實施過程中，以勝利路優先策略為例進行說明，勝利路為主干路，規劃雙向四車道，有軌電車路中敷設。有軌電車與路口直行同信號。綜合考慮周邊小區、人流量等實際情況，在路口控制過程中，借助于干接點和網口這兩種形式向智能交通控制系統來發送優先信號，在接收到了優先信號之后，智能控制系統會按照實際的道路情況來決定有軌電車是否可以優先通過，在此過程中，有軌電車需要按照智能交通反饋的信息在交叉路口通過，在新建街、躍進街、和平街、光明街等推薦使用綠燈提前控制;新風街、迎賓路、金雞嶺路推薦使用綠燈延長控制。

7 結語

綜上所述，在城市有軌電車的運行過程中，路口控制策略對電車的運行效率及其運行安全都將起到決定性作用。因此在具體的有軌電車交叉路口控制策略的實施過程中，應全面分析交叉路口的形式和有軌電車的路權形式，對有軌電車和各個交叉路口控制系統之間的交互加以科學設置，然后根據實際的情況來選擇合理的有軌電車交叉路口控制策略，在保障有軌電車順利通行的基礎上使其和其他交通之間實現良好融合。這樣才可以保障城市交通質量和交通效率，減輕交通擁堵為城市居民帶來的不便，促進城市交通事業和城市經濟的良好穩定發展。

參考文獻：

[1]鄧嘉成.有軌電車平交路口優先策略優化思考[J].智能城市，2020（5）：138-139.

[2]譚庭浪.現代有軌電車路口信號的相位控制策略[J].城市軌道交通研究，2018（11）：146-148.

[3]袁魁浩，吳文亮，湯左淦.不同信號控制條件下的平交路口有軌電車運行策略對比研究[J].河南科學，2018，（12）：1986-1993.

[4]聶元凱.有軌電車路口綜合控制系統方案研究[J].工程建設與設計，2019（12）：71-73.