现代有轨电车平交路口优先协调控制研究

薛 伟

（通号万全信号设备有限公司，北京 100070）

有轨电车行车效率主要受制于路口通过，如果列车频繁在路口前停车，增加启停次数则会降低行车效率。通过有轨电车路口优先控制系统，可以实现有轨电车信号系统与社会交通系统在现地级的接口。提高有轨电车在路口通过效率，保证电车行车准点高效，同时尽可能降低对社会交通影响。路口优先控制方式，主要有以下几种：

1)绝对优先：电车在路口具有最高优先权，大大提高电车通过效率，但对社会交通也造成较大影响；

2)不优先：电车与社会交通在路口按照预先配置的交通信号灯时序，依次通过路口，电车运营不会对社会交通带来影响，但电车运营效率无法得到保证；

3)条件优先：通过设置不同条件和优先等级，以实现电车与社会交通在路口能够在不同场景下，分别给予电车和社会交通不同优先等级，最大程度保证电车与社会交通在路口通过效率的均衡性；

针对以上3种方案，本文主要对条件优先下的路口优先控制方案进行分析与探讨。

现代有轨电车路口优先控制系统主要由优先控制器、信标（环线）、路口专用信号机等构成。

路口优先控制系统典型设备布置与系统结构如图1、2所示。

图1 电车路口优先控制系统典型设备布置图Fig.1 Typical layout of tram priority control system for level crossing

图2 电车路口优先控制系统结构图Fig.2 Structure of tram priority control system

本文主要从路口优先总体控制策略、优先实现流程、电车优先与社会交通控制机接口等3个方面进行具体分析。

1 路口优先控制总体策略

总体控制策略为基于有轨电车与社会交通同步检测下的电车有条件信号优先与社会交通协调控制。

系统在跟踪检测电车位置和时间时，能实时监测社会交通在红灯期间排队与绿灯期间放行情况，并以此为依据判断选择给予电车优先响应等级，在实现电车信号优先通行同时，均衡调节路口社会交通各流向放行时间。在社会交通非饱和时，以保障电车通行效率为控制目标，提高电车不停车通过概率；在社会交通近饱和时，综合考虑电车和社会交通通行状态，给予电车较小优先空间或不优先，均衡各流向放行时间；在社会交通过饱和时，以保障社会交通主流向通行效率为控制目标，防止由于电车优先控制的执行而加剧社会交通拥堵程度。不同电车优先响应等级下的社会交通状态与控制目标如图3所示。

图3 不同电车优先响应等级下的社会交通状态与控制目标Fig.3 Social traffic status and control object under different response levels

2 优先控制实现流程

电车信号优先控制功能实现步骤包括：电车控制异常判断处理、优先请求关闭判断处理、预告请求提前预处理、接近请求修正处理、交叉口占用出清调整与安全处理。需综合考虑电车优先通过需求和社会交通情况，平衡分配路口时间资源，尽可能提高优先请求响应级别和调整速度，确保电车不停车通过或最短时间等待。社会交通信号控制系统针对电车信号优先的响应控制流程如图4所示。

电车优先请求的执行流程各阶段的具体控制方法如下。

1）有轨电车控制异常判断处理

当电车信号控制器一端出现严重故障或信号传输异常，无法按照信号机控制信号显示，社会交通信号控制机不响应电车优先请求，由电车信号控制器对电车信号进行异常处理，电车按照社会车辆信号指示通行，作为普通机动车控制。

图4 有轨电车信号优先响应控制流程Fig.4 Priority response control flow of tram signals

2）优先请求关闭判断处理

当电车信号控制器由于自身原因取消优先请求，社会交通信号控制机不响应电车优先请求，同时不对电车占用路口进行安全控制判断，此时，社会交通信号控制机按照方案中预设信号时间给出电车放行信号。

另外，当电车采用插入相位方式时，取消优先请求控制后，社会交通信号控制机会在此阶段使方案中的电车专用相位有效并自动运行，实现非优先状态下的电车放行控制。

3）预告请求提前预处理

电车到达接近预告点时，社会交通信号控制机接收到电车预告请求后，采用绿灯延长、红灯缩短、插入相位等响应方式，对路口各相位持续时间进行预先分配调整及电车专用相位触发，使电车放行相位绿灯时间尽可能覆盖电车通过路口时间，确保电车不停车通过或最短时间等待。

4）接近请求修正处理

电车到达接近请求点时，社会交通信号控制机在“预告请求提前预处理”基础上，进行电车不停车通过交叉口的判断及各相位持续时间的调整修正。当经过判断能够通过信号优先控制满足电车不停车通行时，社会交通信号控制机给出请求反馈并提示驾驶人采取相应操作，否则不进行任何反馈。

5）交叉口占用出清调整与安全处理

当电车放行相位将要结束但电车仍未进入路口时，社会交通信号控制机给出过渡信号，提醒司机电车通行信号即将结束，需采取相应操作。

当电车放行相位将要结束但电车仍未驶离路口时，适当延长电车放行相位，确保电车安全驶离。但是当电车在交叉口出现异常情况，如交通事故、车辆异常等，经过长时间延长，仍未收到电车出清信息或优先功能关闭信息，社会交通信号控制机将进入保护状态，同时向中心和电车信号控制器发送异常报告。

3 电车优先控制与社会交通控制机接口

社会交通信号控制机优先控制专用模块与有轨电车信号控制器间的信号交互控制结构如图5所示。

图5 有轨电车信号优先与社会交通控制机信息交互Fig.5 Information interaction between tram signal priority and social traffic control equipment

通过电车信号优先控制专用模块，社会交通信号控制机与电车信号控制器之间实现信息交互功能，在控制功能方面，将两个独立的设备进行无缝衔接，从优先请求策略、信号计算处理、电车通行信息等多个方面进行控制和功能实现。其中，优先请求策略、信号计算处理的相关指令交互通过干接点继电器实现，而电车通行信息指令交互则通过通讯线（如RS-485方式）实现。

4 结束语

现代有轨电车路口信号优先方案的选择与实施直接影响电车运营速度及运营效能，是电车规划和建设中必须优先考虑的，本文针对电车在交叉路口处的优先管理与控制研究进行综述分析与探讨，给出电车在交叉路口处优先控制的总体思路。根据路口不同时间、不同场景下的社会交通车流排队情况，综合判断分析是否给予电车路口优先权，从而兼顾有轨电车与社会交通的服务水平，尽可能减少二者在路口优先通行权的冲突问题。