現(xiàn)代有軌電車信號(hào)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1、<p>　　現(xiàn)代有軌電車信號(hào)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要根據(jù)現(xiàn)代有軌電車工程的特點(diǎn)系統(tǒng)分析了信號(hào)系統(tǒng)基本構(gòu)成與功能。結(jié)合工程需要重點(diǎn)分析了道岔控制系統(tǒng)和路口優(yōu)先控制系統(tǒng)的原理和實(shí)施方案，可供類似工程信號(hào)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞現(xiàn)代有軌電車 信號(hào)系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì) </p><p>　　Abstract: According t

2、o the characteristics of the modern tram project, the basic structure and functions of the signal system were analyzed. Combined with the project, the principles and plans for the control system in main line turnouts and

3、 the signal priority control system in intersection were analyzed in detail, which are beneficial for the signal system design for the similar engineering project. </p><p>　　Key words: modern tram; signal sy

4、stem; plan design </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1引言 </b></p><p>　　現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)是在傳統(tǒng)有軌電車基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型快速公共交通系統(tǒng)，具有工程造價(jià)低、建設(shè)周期短、運(yùn)營(yíng)組織靈活、乘坐舒適快捷、節(jié)能環(huán)保等諸多特點(diǎn)。根據(jù)《城市公共交通分類標(biāo)

5、準(zhǔn)》有軌電車系統(tǒng)屬于中低運(yùn)量等級(jí)（客運(yùn)能力0.6～1萬人次/h），介于常規(guī)公交與地鐵輕軌之間的地面快速公共交通工具，是對(duì)地鐵輕軌大運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)有效補(bǔ)充，在國(guó)內(nèi)大中城市公共交通中開始逐步實(shí)施。現(xiàn)代有軌電車與地鐵等中大運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)相比有如下特點(diǎn)。 </p><p>　　1)一般采用部分專用路權(quán)，半封閉運(yùn)行，交叉路口處信號(hào)優(yōu)先，保證運(yùn)行速度和安全。 </p><p>　　2）線路以地面線

6、路為主，車站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)模小，附屬設(shè)施投資和運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)小。 </p><p>　　3）車輛以低地板有軌電車為主，轉(zhuǎn)彎半徑小（曲線半徑最小可在20m以下）、噪音和振動(dòng)小、車輛舒適美觀、節(jié)能環(huán)保，是城市中一道靚麗的風(fēng)景線，突顯“現(xiàn)代”氣息。 </p><p>　　4）車輛最高運(yùn)行速度一般為70km/h,旅行速度25km/h左右，車輛運(yùn)行以人工駕駛為主。 </p><p&g

7、t;　　信號(hào)系統(tǒng)是保障軌道交通運(yùn)行安全和運(yùn)行效率的重要基礎(chǔ)設(shè)施，使得列車在保障安全運(yùn)行的前提下實(shí)現(xiàn)線路的最大運(yùn)能。常規(guī)地鐵信號(hào)系統(tǒng)至少包括列車自動(dòng)監(jiān)控（ATS）、列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CBI）和列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO）等子系統(tǒng)【1】。若將其完全移植到現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)中，不僅沒有有效解決有軌電車半專用路權(quán)的安全行車問題，而且造成投資浪費(fèi)，沒有體現(xiàn)出現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)。本文結(jié)合廣州海珠環(huán)島線工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析現(xiàn)代有軌電車的

8、信號(hào)系統(tǒng)方案。 </p><p><b>　　2 系統(tǒng)構(gòu)成 </b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)代有軌電車線路部分專用路權(quán)，交叉路口優(yōu)先，運(yùn)行速度較低，列車運(yùn)行人工駕駛為主的特點(diǎn)，其信號(hào)系統(tǒng)主要由調(diào)度管理系統(tǒng)、道岔控制系統(tǒng)、路口優(yōu)先控制系統(tǒng)和車輛段控制系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。 </p><p>　　圖1 現(xiàn)代有軌電車信號(hào)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

9、</p><p><b>　　3調(diào)度管理系統(tǒng) </b></p><p>　　調(diào)度管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)行車指揮、調(diào)度營(yíng)運(yùn)計(jì)劃管理、配車計(jì)劃管理、車輛運(yùn)行監(jiān)控、監(jiān)督及報(bào)警管理、運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)、司乘考勤、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。 </p><p>　　為實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)列車的自動(dòng)監(jiān)視功能，需對(duì)全線列車進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。由于正線除道岔區(qū)段以外的區(qū)域進(jìn)行列車定位僅為實(shí)現(xiàn)中心的監(jiān)視

10、而不涉及行車安全，因此，定位方案推薦采用有軌電車和快速公交工程中常用的全球定位系統(tǒng)（GPS）方案。 </p><p>　　調(diào)度中心設(shè)備主要包括系統(tǒng)主機(jī)、GPS后臺(tái)處理器、調(diào)度員工作站、運(yùn)行圖工作站、培訓(xùn)工作站、與其他系統(tǒng)的接口設(shè)備、電源分配柜及打印機(jī)等。 </p><p><b>　　4道岔控制系統(tǒng) </b></p><p>　　道岔控制系統(tǒng)是

11、保障有軌電車行車控制、行車安全、高效作業(yè)的重要控制設(shè)備。有軌電車工程正線道岔主要設(shè)置在起點(diǎn)站、中間站、終點(diǎn)站折返渡線及進(jìn)出車輛段的岔線上。 </p><p>　　正線道岔控制可以分為地面手動(dòng)控制、地面電動(dòng)控制和車載無線控制三種?，F(xiàn)代有軌電車工程采用部分專用路權(quán)，車輛行進(jìn)依據(jù)地面交通信號(hào)（紅綠燈），列車采用人工駕駛模式，正線道岔控制一般采用車載無線控制方式。 </p><p>　　4.1道岔

12、控制工作原理 </p><p>　　在岔前、岔后直股、岔后側(cè)股旁安裝無源電子標(biāo)簽，將區(qū)段分為接近區(qū)段和道岔區(qū)段。地面控制設(shè)備不斷向空中廣播控制單元控制范圍內(nèi)的道岔信息，列車接近道岔區(qū)段時(shí)，收到地面道岔控制設(shè)備的信息，司機(jī)發(fā)送道岔控制請(qǐng)求，如果請(qǐng)求成功表示該列車獲得道岔控制權(quán)，地面控制設(shè)備能夠?qū)λ鶎?duì)應(yīng)的道岔進(jìn)行操作，否則不能進(jìn)行操作。 </p><p>　　當(dāng)列車運(yùn)行至道岔區(qū)段標(biāo)簽時(shí)，列車讀

13、出道岔區(qū)段標(biāo)簽，系統(tǒng)鎖閉道岔并開放進(jìn)路信號(hào)，此時(shí)道岔不能被任何列車操作。當(dāng)列車再次讀到道岔區(qū)段標(biāo)簽時(shí)進(jìn)路出清，道岔解鎖，可以被其他具有控制權(quán)的列車操作。 </p><p>　　4.2系統(tǒng)構(gòu)成與功能 </p><p>　　道岔控制系統(tǒng)由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，詳見表1；車地之間通過無線通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。 </p><p>　　表1 道岔控制系統(tǒng)構(gòu)成及功能 </p

14、><p>　　5 路口優(yōu)先控制系統(tǒng) </p><p>　　有軌電車屬于地面快速公交，無論是否設(shè)置專用路權(quán)，在通過路口時(shí)均存在與社會(huì)車輛共同行使的情況，與其它車道之間存在著平面交叉，因此要受路口信號(hào)的控制，有可能會(huì)紅燈停車。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在常規(guī)公交的運(yùn)行延誤中，交叉口延誤占總延誤的50%～60%。因此若不解決有軌電車在交叉口的延誤問題，運(yùn)行車速難以保證。為充分發(fā)揮有軌電車快捷、運(yùn)量大的特點(diǎn)，應(yīng)設(shè)

15、置路口信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)。 </p><p>　　5.1路口優(yōu)先工作原理 </p><p>　　在距各平交路口進(jìn)口一定距離處設(shè)置檢測(cè)器，當(dāng)有軌電車進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的“判定范圍”內(nèi)時(shí)，車載設(shè)備結(jié)合車輛位置信息、車速和已知的交叉口位置信息等，計(jì)算出有軌電車預(yù)計(jì)到達(dá)交叉口的時(shí)刻，并將信息以一定時(shí)間間隔傳遞到交通信號(hào)控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)決定優(yōu)先策略，然后向信號(hào)機(jī)發(fā)出指令以實(shí)現(xiàn)有軌電車無阻滯、快速、安全通

16、過交叉口的目的。該系統(tǒng)所需的設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小，僅需要在各進(jìn)口公交專用道內(nèi)設(shè)置檢測(cè)器即可；另外，其信號(hào)優(yōu)先控制策略靈活，可適用于多種情況下的優(yōu)先控制，是目前許多國(guó)家和地區(qū)廣泛采用的路口信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)。路口信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。 </p><p>　　圖2路口優(yōu)先控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 </p><p>　　有軌電車的路口信號(hào)優(yōu)先與交通信號(hào)控制系統(tǒng)具有密切的關(guān)系，信號(hào)優(yōu)先的請(qǐng)求信

17、息由有軌電車發(fā)出，而如何響應(yīng)和處理則由交通信號(hào)控制系統(tǒng)執(zhí)行。因此交通信號(hào)控制系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性直接影響到有軌電車信號(hào)優(yōu)先的效果。 </p><p>　　若有軌電車沿線的交叉口信號(hào)控制為單點(diǎn)控制，即相鄰交叉口之間沒有協(xié)調(diào)，當(dāng)信號(hào)機(jī)對(duì)有軌電車優(yōu)先請(qǐng)求信號(hào)做出響應(yīng)時(shí)，無法獲知當(dāng)前社會(huì)車輛的需求情況以及各不同方向的交通需求情況，更重要的是由于相鄰交叉口之間的信號(hào)控制沒有協(xié)調(diào)關(guān)系，有可能出現(xiàn)連續(xù)多個(gè)路口都要改變當(dāng)前的信號(hào)

18、方案，因此這種情況下做出的信號(hào)優(yōu)先可能會(huì)對(duì)社會(huì)車輛和相交道路造成較大的影響，有軌電車的優(yōu)先也不能完全保證，路口紅燈停車的概率也難以降低。 </p><p>　　根據(jù)國(guó)內(nèi)外各大城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展過程，建議交通信號(hào)控制系統(tǒng)采用區(qū)域協(xié)調(diào)自適應(yīng)信號(hào)控制系統(tǒng)，以大幅提高交通管理的水平和交通信號(hào)控制的效率。 </p><p>　　5.2信號(hào)優(yōu)先方案 </p><p>

19、;　　信號(hào)優(yōu)先方案主要有插入相位、綠燈延長(zhǎng)、紅燈縮短等三種基本優(yōu)先方案。 </p><p>　　插入相位：當(dāng)檢測(cè)到有軌電車在某非通過相位到達(dá)時(shí)，在非通過相位中插入一個(gè)請(qǐng)求相位，使得有軌電車提前通過。插入相位結(jié)束后仍然回到原相位，按照原有相位順序運(yùn)行。 </p><p>　　綠燈延長(zhǎng)：當(dāng)有軌電車在有軌電車通行相位（綠燈）末尾到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)延長(zhǎng)該有軌電車通行相位長(zhǎng)度，讓有軌電車順利通過。 <

20、;/p><p>　　紅燈縮短：當(dāng)有軌電車在非通過通行相位達(dá)到時(shí)，系統(tǒng)提前開啟有軌電車通行相位（綠燈早亮），盡量讓有軌電車優(yōu)先通過。 </p><p>　　6 車輛段控制系統(tǒng) </p><p>　　車輛段主要承擔(dān)列車的停放、檢修、試車、洗車等作業(yè)。為保證列車進(jìn)出車輛段以及段內(nèi)調(diào)車作業(yè)的行車安全，提高運(yùn)行效率，與常規(guī)城市軌道交通類似，車輛段一般設(shè)置計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)道岔、

21、信號(hào)機(jī)、軌道區(qū)段間的聯(lián)鎖，列車空閑/占用檢測(cè)設(shè)備采用計(jì)軸或軌道電路。 </p><p><b>　　7 結(jié)論 </b></p><p>　　信號(hào)系統(tǒng)是保障現(xiàn)代有軌電車安全、可靠和高效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)系統(tǒng)，主要由調(diào)度管理系統(tǒng)、道岔控制系統(tǒng)、路口優(yōu)先控制系統(tǒng)和車輛段控制系統(tǒng)等系統(tǒng)構(gòu)成。其系統(tǒng)功能和構(gòu)成的選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代有軌電車工程部分專用路權(quán)、人工駕駛和運(yùn)行速度較低等特點(diǎn)合理

22、配置，在滿足安全可靠的前提下盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)成和功能配置，充分利用社會(huì)公共資源，降低系統(tǒng)的初期投資和運(yùn)營(yíng)成本。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] GB 50157?2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2003：128-137． </p><p>　　[2] 唐淼，馬韻. 現(xiàn)代有軌電車在城