代磊磊 何廣進(jìn) 劉東波 華璟怡

（公安部交通管理科學(xué)研究所，214151，無(wú)錫∥第一作者，副研究員）

現(xiàn)代有軌電車作為新型公共交通工具，已得到各政府管理部門和城市規(guī)劃部門的重視。與常規(guī)公共汽車相比，現(xiàn)代有軌電車具有高性能、乘車空間舒適、低噪音、低污染、對(duì)周圍環(huán)境影響小等特點(diǎn)；與地鐵相比，現(xiàn)代有軌電車具有造價(jià)低廉、換乘便捷等特點(diǎn)。截止目前，全國(guó)8個(gè)城市已開通運(yùn)營(yíng)、近10個(gè)城市正在建設(shè)、40余個(gè)城市開始規(guī)劃現(xiàn)代有軌電車［1］。

由于在城市道路上運(yùn)行的現(xiàn)代有軌電車需要占用一定的道路資源，且在運(yùn)行時(shí)與其他道路交通方式存在沖突和干擾［2］。因而決定了其在交通控制方面，即在與汽車時(shí)間通行權(quán)的矛盾處理上不同于其他城市軌道交通。為減少?zèng)_突，提高現(xiàn)代有軌電車沿線的通行效率，需對(duì)現(xiàn)代有軌電車（以下簡(jiǎn)為“有軌電車”）在道路路口的交通信號(hào)進(jìn)行優(yōu)先控制設(shè)計(jì)。

1 有軌電車通過(guò)路口時(shí)的信息交互

有軌電車在道路路口通行時(shí)，由遠(yuǎn)到近通過(guò)設(shè)置4組檢測(cè)器（預(yù)告、接近、進(jìn)入、駛離）來(lái)獲取通行的位置信息，如圖1所示。由圖1可知，通過(guò)觸發(fā)檢測(cè)器向道路交通信號(hào)控制機(jī)（TSC）發(fā)送請(qǐng)求，TSC將相應(yīng)的控制結(jié)果反饋給有軌電車信號(hào)控制器（RJC），以實(shí)現(xiàn)有軌電車專用信號(hào)燈的開啟和關(guān)閉。

按照信號(hào)優(yōu)先的控制要求，RJC和TSC之間的交互信息按功能作用可分為請(qǐng)求/反饋、狀態(tài)、安全3類信號(hào)，不同位置的檢測(cè)器給出的請(qǐng)求反饋信號(hào)亦有所不同。反饋信號(hào)主要包括：有軌電車優(yōu)先控制功能開啟/關(guān)閉信號(hào)、有軌電車接近預(yù)告信號(hào)、有軌電車接近請(qǐng)求信號(hào)、有軌交叉口占用信號(hào)、有軌電車控制器故障信號(hào)、信號(hào)機(jī)嚴(yán)重故障狀態(tài)信號(hào)以及與有軌電車放行沖突綠燈點(diǎn)亮信號(hào)，如圖2所示。

圖1 有軌電車優(yōu)先控制檢測(cè)器設(shè)置示意圖

圖2 有軌電車信號(hào)控制器與信號(hào)機(jī)交互信號(hào)

2 有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制方式

有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制方式分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，主動(dòng)式信號(hào)優(yōu)先控制方式基于檢測(cè)信息進(jìn)行自動(dòng)控制，被動(dòng)式信號(hào)優(yōu)先控制方式基于排班計(jì)劃靜態(tài)設(shè)置?；诩扔械挠熊夒娷囃ㄐ形恢眯畔⒌膶?shí)時(shí)檢測(cè)，本文采用主動(dòng)式信號(hào)優(yōu)先控制方式?？紤]到有軌電車絕對(duì)優(yōu)先對(duì)社會(huì)交通的影響很大，最終確定采用主動(dòng)式的部分優(yōu)先控制方式［3］。

2.1 有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制流程

基于有軌電車路口實(shí)時(shí)交互信息的類型，通過(guò)將檢測(cè)器敷設(shè)在有軌電車請(qǐng)求點(diǎn)、停車線內(nèi)側(cè)及出口駛離處進(jìn)行檢測(cè)，響應(yīng)有軌電車請(qǐng)求和判斷有軌電車等待和駛離狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)先和反饋控制。有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制流程如圖3所示。

2.1.1 有軌電車接近預(yù)告信號(hào)預(yù)調(diào)整

該階段可對(duì)接收到有軌電車接近預(yù)告信號(hào)和接近請(qǐng)求信號(hào)之間的時(shí)間進(jìn)行預(yù)先分配調(diào)整，并完成非請(qǐng)求相位的時(shí)間調(diào)整以及有軌電車專用待定相位的觸發(fā)。當(dāng)有軌電車觸發(fā)接近預(yù)告檢測(cè)器，TSC即可收到有軌電車預(yù)告請(qǐng)求信號(hào)。針對(duì)于預(yù)告請(qǐng)求信號(hào)，TSC對(duì)當(dāng)前運(yùn)行相位到有軌電車放行相位之間的相位時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)有軌電車到達(dá)交叉口的預(yù)估時(shí)間，進(jìn)行相關(guān)相位時(shí)間的預(yù)計(jì)算，使有軌電車的放行相位綠燈時(shí)間覆蓋有軌電車通過(guò)交叉口時(shí)間，盡量滿足不停車通過(guò)。對(duì)于有軌電車的預(yù)告請(qǐng)求信號(hào)，TSC不進(jìn)行反饋處理。

2.1.2 有軌電車接近請(qǐng)求信號(hào)確認(rèn)調(diào)整

圖3 有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制流程

該階段為收到接近請(qǐng)求信號(hào)到進(jìn)入交叉口之前的時(shí)間段，在“接近預(yù)告信號(hào)預(yù)調(diào)整階段”的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有軌電車不停車通過(guò)交叉口的判斷、調(diào)整修正。該階段主要針對(duì)接近預(yù)告檢測(cè)器到接近請(qǐng)求檢測(cè)器之間的不確定干擾進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)判斷，采取縮短紅燈、延長(zhǎng)綠燈的方法能夠滿足有軌電車不停車通行時(shí)，TSC對(duì)接近請(qǐng)求信號(hào)作出請(qǐng)求反饋，提示駕駛?cè)瞬扇∠鄳?yīng)操作，否則不進(jìn)行任何反饋。

2.1.3 交叉口占用出清調(diào)整與安全處理

該階段結(jié)合有軌電車的進(jìn)入和有軌電車在交叉口的通行時(shí)間參數(shù)，確定有軌電車進(jìn)入交叉口的后續(xù)最短時(shí)間。當(dāng)有軌電車放行時(shí)間將要結(jié)束時(shí)，判斷車輛是否已經(jīng)離開交叉口，若沒有離開，進(jìn)行適當(dāng)延長(zhǎng)，確保有軌電車安全駛離。但當(dāng)有軌電車在交叉口出現(xiàn)異常情況，如交通事故、車輛異常等，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，依然未收到有軌電車出清信號(hào)以及優(yōu)先功能關(guān)閉信號(hào)，TSC將進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)向交通控制指揮中心和RJC發(fā)送異常信號(hào)。

2.2 有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制方式

當(dāng)請(qǐng)求信號(hào)觸發(fā)請(qǐng)求優(yōu)先相位，此時(shí)有軌電車信號(hào)基本響應(yīng)優(yōu)先控制方式有3種：綠燈延長(zhǎng)、紅燈縮短及插入相位［4-5］，分別對(duì)應(yīng)不同的控制情境和請(qǐng)求點(diǎn)。

2.2.1 綠燈延長(zhǎng)

若有軌電車請(qǐng)求的相位與當(dāng)前執(zhí)行的相位為同一個(gè)相位，且當(dāng)前相位剩余的時(shí)間無(wú)法滿足請(qǐng)求有軌電車安全通過(guò)的要求（即小于設(shè)定的最短綠燈時(shí)間）時(shí)，則需對(duì)當(dāng)前執(zhí)行的相位時(shí)間進(jìn)行延長(zhǎng)，并對(duì)是否超過(guò)最長(zhǎng)綠燈時(shí)間進(jìn)行判斷，如符合要求，則對(duì)當(dāng)前相位時(shí)間延長(zhǎng)，以滿足有軌電車的通過(guò)需求。

2.2.2 紅燈縮短

若有軌電車請(qǐng)求的相位與當(dāng)前執(zhí)行的相位不處于同一個(gè)相位，則需要在滿足當(dāng)前相位和隨后非請(qǐng)求相位運(yùn)行最小綠燈時(shí)間的基礎(chǔ)上，提前結(jié)束當(dāng)前和隨后的非請(qǐng)求相位，并以盡可能快的速度執(zhí)行有軌電車請(qǐng)求的相位。

2.2.3 插入相位

若有軌電車請(qǐng)求的相位與當(dāng)前執(zhí)行的相位不處于同一個(gè)相位，則在滿足當(dāng)前相位運(yùn)行最小綠燈時(shí)間的基礎(chǔ)上，提前結(jié)束當(dāng)前相位，并將請(qǐng)求的相位作為下一個(gè)將要執(zhí)行的相位。

3 案例應(yīng)用

蘇州高新區(qū)有軌電車1號(hào)線由龍安路站開始，經(jīng)太湖大道站、建林路站、華山路站、湘江路站、何山路站、珠江路站及金山路站至蘇州樂(lè)園站，全線18.19 km，沿線共17個(gè)路口，初期設(shè)置10個(gè)車站。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和跟車調(diào)查，本線路實(shí)施信號(hào)優(yōu)先控制后，有軌電車各道路路口的不停車通過(guò)率平均可達(dá)86.02%（見圖4），有軌電車行程時(shí)間由49 min縮短至41 min，平均速度由21.7 km/h提高到25.6 km/h，有效地提高了有軌電車道路路口通行效率。

圖4 蘇州高新區(qū)有軌電車1號(hào)線路口不停車通過(guò)率

4 結(jié)語(yǔ)

基于有軌電車路口通行位置信息的實(shí)時(shí)交互，本文設(shè)計(jì)了有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制流程，以及不同情境下的信號(hào)優(yōu)先控制方式。將上述策略及方法應(yīng)用于蘇州高新區(qū)有軌電車1號(hào)線，結(jié)果表明：該方法保證了有軌電車在平交路口的優(yōu)先通行，有軌電車路口不停車通過(guò)率得到了有效保障，平均速度也獲得了很大提高。但有軌電車作為道路交通方式的一種，同時(shí)需要兼顧其他道路交通方式的通行權(quán)益，且選擇與關(guān)聯(lián)路口的協(xié)同控制，這也是選擇部分信號(hào)優(yōu)先控制方式的重要原因。

［1］ 代磊磊，劉東波，何廣進(jìn)，等.現(xiàn)代有軌電車平交路口信號(hào)優(yōu)先與協(xié)同控制的實(shí)踐［C］∥第十屆中國(guó)智能交通年會(huì)優(yōu)秀論文集.北京：第十屆中國(guó)智能交通年會(huì)學(xué)術(shù)委員會(huì)，2015：364.

［2］ 李盛，楊曉光.現(xiàn)代有軌電車與道路交通的協(xié)調(diào)控制方法［J］.城市軌道交通研究，2005（4）：43.

［3］ SUN Z L，DAI L L，HE G J.Signal priority control methods of modern tram at intersections［C］∥Rroceedings of the Fifth International Conference on Transportation Engineering.Reston：Virginia American Society of Ciril Engineers，2015：520.

［4］ 李凱，毛勵(lì)良，張會(huì)，等.現(xiàn)代有軌電車交叉口信號(hào)配時(shí)方案研究［J］.都市軌道交通，2013，26（2）：104.

［5］ 王舒祺.現(xiàn)代有軌電車交叉路口優(yōu)先控制管理方法研究綜述［J］.城市軌道交通研究，2014（6）：17.