滕 靖，潘煒維，王園園，徐紀(jì)康

（1. 同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201804；2. 同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海 201804；3. 上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，上海 201600）

1 現(xiàn)代有軌電車(chē)概述

1.1 研究背景

現(xiàn)代有軌電車(chē)于20世紀(jì)90年代后期率先在法國(guó)發(fā)展起來(lái)，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，目前世界上已有150多座城市建設(shè)了現(xiàn)代有軌電車(chē)?，F(xiàn)代有軌電車(chē)在我國(guó)公共交通系統(tǒng)中的應(yīng)用尚處于起步發(fā)展階段。目前，長(zhǎng)春、大連、天津、上海、沈陽(yáng)等地已陸續(xù)開(kāi)通有軌電車(chē)線路，其中沈陽(yáng)市渾南新區(qū)有軌電車(chē)已成網(wǎng)運(yùn)行。還有許多城市正在規(guī)劃和建設(shè)有軌電車(chē)系統(tǒng)，如北京、上海、廣州、深圳、珠海、蘇州、武漢、佛山等城市。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前已經(jīng)在建或規(guī)劃的現(xiàn)代有軌電車(chē)線路達(dá)50多條，規(guī)劃總里程超過(guò)2 000 km[1]。

現(xiàn)代有軌電車(chē)是由電氣牽引、輪軌導(dǎo)向的低地板式電動(dòng)車(chē)輛，運(yùn)行在專(zhuān)用軌道上，獨(dú)立路權(quán)的區(qū)段比例高，與道路交通多采用平面交叉形式。通常道路交叉口混合路權(quán)是影響現(xiàn)代有軌電車(chē)通過(guò)能力的主要因素，且由于現(xiàn)代有軌電車(chē)車(chē)站多結(jié)合交叉口設(shè)置，車(chē)組的轉(zhuǎn)向也在交叉口完成，因此對(duì)道路交叉口的設(shè)計(jì)及控制方案優(yōu)化是有軌電車(chē)工程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。此外，有軌電車(chē)的折返形式影響列車(chē)交路的設(shè)置及折返能力，也需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)評(píng)價(jià)。當(dāng)多條有軌電車(chē)線路共線運(yùn)行時(shí)，道岔轉(zhuǎn)換效率往往會(huì)影響過(guò)岔能力，且轉(zhuǎn)換過(guò)程還需要與交叉口信號(hào)切換相適應(yīng)。由此可見(jiàn)上述方面均會(huì)影響有軌電車(chē)線路運(yùn)輸能力，是工程設(shè)計(jì)論證的要點(diǎn)。

基于以上背景，筆者提出了有軌電車(chē)一體化仿真系統(tǒng)來(lái)評(píng)價(jià)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，其特點(diǎn)是將有軌電車(chē)自身運(yùn)行和對(duì)道路交通（機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人交通）等的影響一并分析，既可輸出線路整體服務(wù)指標(biāo)，也可輸出線路局部要素運(yùn)行指標(biāo)，從而有利地支持工程設(shè)計(jì)方案間的比選、設(shè)備的選型及運(yùn)營(yíng)組織方案的優(yōu)化等決策工作。

1.2 相關(guān)研究綜述

在仿真評(píng)價(jià)方法和對(duì)象方面，國(guó)內(nèi)外科研人員對(duì)有軌電車(chē)運(yùn)行仿真評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了卓有成效的研究。王艷榮[2]著重對(duì)未運(yùn)行有軌電車(chē)、運(yùn)行有軌電車(chē)和設(shè)置有軌電車(chē)信號(hào)優(yōu)先的3種交叉口狀態(tài)下社會(huì)車(chē)輛通行延誤進(jìn)行仿真比較。施冰[3]以有軌電車(chē)平面交叉口延誤作為研究對(duì)象，探究了各因素對(duì)交叉口車(chē)輛及有軌電車(chē)延誤的影響大小，為交叉口規(guī)劃設(shè)計(jì)提供控制策略選取建議和參考。劉立龍[4]對(duì)有軌電車(chē)交叉口信號(hào)優(yōu)先控制策略進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以固定配時(shí)信號(hào)控制為基礎(chǔ)，針對(duì)絕對(duì)優(yōu)先、完全優(yōu)先、部分優(yōu)先3種優(yōu)先策略，建立單點(diǎn)交叉口路網(wǎng)仿真模型，模擬探究各種情景下的最佳控制策略，為實(shí)際應(yīng)用提供了參考和建議。章瑀[5]對(duì)有軌電車(chē)交叉口信號(hào)無(wú)優(yōu)先、絕對(duì)優(yōu)先、相對(duì)優(yōu)先、單點(diǎn)平衡控制策略進(jìn)行建模仿真，分析策略評(píng)價(jià)結(jié)果后得出單點(diǎn)平衡策略可以較好地平衡有軌電車(chē)的通行優(yōu)先與交叉口車(chē)輛的排隊(duì)擁堵。吳勝權(quán)等[6]提出了一種分析有軌電車(chē)線路對(duì)城市道路交叉口影響的評(píng)價(jià)方法，通過(guò)仿真模型計(jì)算了交叉口內(nèi)車(chē)輛延誤和排隊(duì)長(zhǎng)度等參數(shù)?？偟膩?lái)說(shuō)，現(xiàn)代有軌電車(chē)運(yùn)行仿真研究重點(diǎn)集中于交叉口設(shè)計(jì)和控制方案的評(píng)價(jià)，相關(guān)理論成果已較為完備；但現(xiàn)有的研究成果多將有軌電車(chē)與常規(guī)地面交通車(chē)輛等同考慮，沒(méi)有將有軌電車(chē)動(dòng)力學(xué)特征、車(chē)體要素特征、道岔轉(zhuǎn)換能力、車(chē)載信號(hào)安全要求等特征要素納入仿真過(guò)程。

在仿真系統(tǒng)研發(fā)方面，有軌電車(chē)的運(yùn)行環(huán)境涉及軌道交通和道路交通兩個(gè)系統(tǒng)，在各自領(lǐng)域里相關(guān)的仿真方法和商用軟件均已成熟。其中軌道交通仿真的代表性軟件有Open track、Railsys等，能較好地模擬高鐵、地鐵等軌道交通的列車(chē)運(yùn)行過(guò)程；道路交通仿真的代表性軟件有Vissim、AIMSUN等，Vissim具備了道路交通全模式仿真能力，其市場(chǎng)占有率和應(yīng)用也最為廣泛。但是面向有軌電車(chē)運(yùn)行特征，具備軌道列車(chē)和道路交通一體化混合仿真能力的軟件系統(tǒng)少有研發(fā)。

2 現(xiàn)代有軌電車(chē)仿真系統(tǒng)架構(gòu)和功能

2.1 仿真系統(tǒng)架構(gòu)

在現(xiàn)代有軌電車(chē)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理決策過(guò)程中，一體化評(píng)價(jià)的需求是突出特點(diǎn)，如：有軌電車(chē)的運(yùn)行分析需要體現(xiàn)道路交通控制對(duì)軌道列車(chē)運(yùn)行過(guò)程的影響；有軌電車(chē)自身運(yùn)行特點(diǎn)對(duì)道路交通控制帶來(lái)的影響，例如最小綠燈時(shí)間、綠燈間隔、信號(hào)優(yōu)先需求等需要結(jié)合軌道列車(chē)的動(dòng)力特點(diǎn)和幾何特點(diǎn)進(jìn)行分析；有軌電車(chē)成網(wǎng)后的運(yùn)營(yíng)特征需要一體化的環(huán)境進(jìn)行整體分析，例如互聯(lián)互通的道岔與道路信號(hào)控制的組合，多線路共用折返站的調(diào)度協(xié)同等。

筆者所提出的一體化仿真系統(tǒng)將道路、交通車(chē)輛、行人以及道路交通控制設(shè)施和軌道列車(chē)、道岔、信號(hào)控制等放在一個(gè)仿真環(huán)境中進(jìn)行模擬。仿真系統(tǒng)由有軌電車(chē)仿真系統(tǒng)和道路交通仿真系統(tǒng)兩部分組成，其中有軌電車(chē)仿真系統(tǒng)（EasyTram）的主要功能是提供軌道列車(chē)的牽引計(jì)算、道岔和信號(hào)狀態(tài)的反饋、停站和折返的計(jì)算；道路交通仿真系統(tǒng)直接采用了Vissim，主要為有軌電車(chē)提供道路交通的運(yùn)行環(huán)境以及交叉口信號(hào)控制方案。EasyTram與Vissim之間通過(guò)通信模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，即EasyTram從Vissim中獲取車(chē)輛位置坐標(biāo)和信號(hào)狀態(tài)等信息，然后通過(guò)有軌電車(chē)運(yùn)行過(guò)程控制模塊控制Vissim中相應(yīng)車(chē)輛的駕駛行為。仿真的步長(zhǎng)時(shí)鐘由 EasyTram控制，具體的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 有軌電車(chē)一體化仿真系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)Fig. 1 Overall structure of the tram integrated simulation system

當(dāng)仿真周期為i時(shí)刻時(shí)，EasyTram的所有邏輯計(jì)算完成后，EasyTram驅(qū)動(dòng)有軌電車(chē)仿真進(jìn)入i+1周期中。同時(shí)，Vissim收到EasyTram的驅(qū)動(dòng)信息后，也進(jìn)入i+1周期中，并將i+1周期中的道路交通車(chē)輛和信號(hào)信息發(fā)送給EasyTram，然后進(jìn)入下一周期的仿真，保證了EasyTram和Vissim的仿真時(shí)鐘周期的同步。

EasyTram由通信接口模塊、有軌電車(chē)運(yùn)行過(guò)程邏輯計(jì)算模塊、界面顯示模塊以及與外部其他硬件通信的擴(kuò)展模塊4部分組成。4個(gè)模塊之間的相互數(shù)據(jù)流關(guān)系如圖2所示，這種模塊設(shè)計(jì)的耦合性較低，便于以后的平臺(tái)擴(kuò)展。

2.1.1 Vissim的通信接口模塊

為了有效展示 EasyTram的控制效果，需要每個(gè)仿真步長(zhǎng)將 EasyTram控制的有軌電車(chē)位置、瞬時(shí)速度等信息輸出到Vissim中同步顯示，所以，該模塊對(duì)于通信的實(shí)時(shí)性和效率有一定的要求。該模塊也是EasyTram系統(tǒng)集成的核心之一。

2.1.2 有軌電車(chē)運(yùn)行過(guò)程邏輯計(jì)算模塊

為了體現(xiàn)有軌電車(chē)的車(chē)輛動(dòng)力性能特征，本模塊基于牽引計(jì)算理論來(lái)自動(dòng)控制有軌電車(chē)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程，但同時(shí)也將車(chē)輛信息、外部的信號(hào)控制、車(chē)站信息、道岔信息、有軌電車(chē)跟車(chē)信息等考慮到牽引力計(jì)算過(guò)程中，以體現(xiàn)有軌電車(chē)運(yùn)行過(guò)程受道路交通設(shè)施影響的隨機(jī)性。

圖2 EasyTram系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)Fig. 2 EasyTram system module design

2.1.3 界面顯示模塊

顯示功能可以實(shí)時(shí)根據(jù)當(dāng)前仿真步長(zhǎng)輸出每個(gè)有軌電車(chē)的運(yùn)行曲線（速度—距離曲線，速度—時(shí)間曲線等）以及有軌電車(chē)的狀態(tài)（加減速、制動(dòng)、跟車(chē)、自由行駛、遇到紅綠燈等）。同時(shí)，還可以實(shí)時(shí)顯示有軌電車(chē)線路中部分關(guān)鍵道岔的整個(gè)變化過(guò)程。輸出功能可以輸出仿真過(guò)程中所有有軌電車(chē)的全過(guò)程信息，包括實(shí)時(shí)的速度、位置、狀態(tài)等。

2.1.4 與外部其他硬件通信的擴(kuò)展模塊

本模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)外部信號(hào)控制信號(hào)優(yōu)先功能，支持外部的設(shè)備控制算法等控制Vissim中的信號(hào)顯示以及 EasyTram中的有軌電車(chē)信號(hào)控制。通過(guò)對(duì)EasyTram中各個(gè)信號(hào)控制車(chē)道以及有軌電車(chē)信號(hào)控制的信號(hào)燈組與外部信號(hào)控制設(shè)備一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)根據(jù)外部信號(hào)控制算法的檢測(cè)要求，在系統(tǒng)中設(shè)置虛擬的車(chē)輛檢測(cè)信息以及有軌電車(chē)優(yōu)先信號(hào)請(qǐng)求發(fā)送信息傳送給外部信號(hào)控制器，經(jīng)外部信號(hào)控制器計(jì)算完成并反饋得到信號(hào)控制方案后返回給 EasyTram系統(tǒng)，對(duì)仿真的社會(huì)車(chē)輛和有軌電車(chē)形成控制效果。

2.2 仿真系統(tǒng)功能

整合軌道交通系統(tǒng)仿真或道路交通系統(tǒng)仿真的能力，形成有軌電車(chē)自成體系的仿真功能。

2.2.1 基于牽引計(jì)算的列車(chē)運(yùn)行控制

以牽引計(jì)算為理論基礎(chǔ)，考慮有軌電車(chē)的車(chē)輛特性、乘客的舒適度、線路的坡度、限速等條件因素以及其他的約束（信號(hào)、道岔、車(chē)站、跟車(chē)等），有軌電車(chē)在道岔區(qū)域按照聯(lián)鎖的規(guī)則來(lái)控制，在區(qū)間按照閉塞的安全間隔距離來(lái)追蹤，從而實(shí)現(xiàn)有軌電車(chē)的全過(guò)程運(yùn)行控制。同時(shí)，將每個(gè)仿真步長(zhǎng)的有軌電車(chē)控制結(jié)果同步實(shí)時(shí)顯示在Vissim中。

2.2.2 基于運(yùn)行圖的運(yùn)行過(guò)程實(shí)現(xiàn)

根據(jù)定義的車(chē)輛數(shù)、運(yùn)行任務(wù)、時(shí)刻表、發(fā)車(chē)間隔、交路等要求，基于全日運(yùn)行圖來(lái)完成全線路運(yùn)行仿真，可以生成每一列車(chē)每一班次運(yùn)營(yíng)任務(wù)的距離—速度曲線等數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行整體綜合評(píng)估，并能直觀展現(xiàn)影響有軌電車(chē)通過(guò)能力的瓶頸環(huán)節(jié)，輸出定量指標(biāo)。

2.2.3 信號(hào)控制策略的評(píng)價(jià)

當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)路口時(shí)，通過(guò)仿真有軌電車(chē)通過(guò)路口的具體情況來(lái)設(shè)計(jì)信號(hào)優(yōu)先功能（采取絕對(duì)優(yōu)先還是相對(duì)優(yōu)先的方案），或者接入外部信號(hào)優(yōu)先控制機(jī)的控制邏輯，可以在設(shè)計(jì)階段對(duì)有軌電車(chē)在信號(hào)優(yōu)先路口的反應(yīng)時(shí)間、通行效率、檢測(cè)器的埋設(shè)位置設(shè)計(jì)等進(jìn)行優(yōu)化，評(píng)價(jià)該信號(hào)控制方案的實(shí)際可行性[7-10]。Vissim中有軌電車(chē)信號(hào)優(yōu)先仿真界面如圖3所示。

2.2.4 線路通過(guò)能力計(jì)算及影響因素評(píng)價(jià)

仿真從有軌電車(chē)出段進(jìn)入正線運(yùn)行開(kāi)始，直至整個(gè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程結(jié)束。定量地評(píng)價(jià)有軌電車(chē)線路的折返能力、通過(guò)能力以及各個(gè)區(qū)間的運(yùn)行時(shí)分等具體指標(biāo)，找出影響線路通過(guò)能力的薄弱環(huán)節(jié)。

圖3 Vissim中有軌電車(chē)信號(hào)優(yōu)先仿真界面Fig. 3 VISSIM simulation interface for the tram signal priority

圖4 有軌電車(chē)全過(guò)程運(yùn)行曲線（距離—速度曲線和距離—加速度曲線）Fig. 4 Running curve of the whole tram process (distance-speed curve and distance-acceleration curve)

2.2.5 專(zhuān)題仿真

對(duì)線路上影響通過(guò)能力的瓶頸段進(jìn)行專(zhuān)題仿真。如仿真有軌電車(chē)在折返區(qū)段的運(yùn)行過(guò)程，充分體現(xiàn)有軌電車(chē)的動(dòng)力特征以及折返區(qū)段的控制行為，評(píng)價(jià)某折返站的折返能力。開(kāi)展針對(duì)有軌電車(chē)首末站、大小交路轉(zhuǎn)換等場(chǎng)景的專(zhuān)題仿真。在開(kāi)展列車(chē)運(yùn)行過(guò)程微觀仿真的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可對(duì)有軌電車(chē)的能耗指標(biāo)進(jìn)行專(zhuān)題評(píng)估。

2.3 仿真系統(tǒng)的特色

從功能和應(yīng)用場(chǎng)景上看，本文所設(shè)計(jì)的仿真系統(tǒng)相對(duì)于目前主流的道路交通仿真和軌道交通仿真系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有以下5方面特色。

2.3.1 混合交通環(huán)境仿真模式

考慮了軌道交通和道路交通各自的交通特征，有軌電車(chē)列車(chē)有著確定的實(shí)時(shí)速度，特別是在獨(dú)立路權(quán)的區(qū)間行駛時(shí)間穩(wěn)定，可預(yù)測(cè)列車(chē)受到外部信號(hào)控制和道岔控制的影響。道路交通的車(chē)流特征具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，車(chē)輛對(duì)信號(hào)控制的反映存在差異性。對(duì)有軌電車(chē)和社會(huì)車(chē)輛在交叉口沖突點(diǎn)，需要進(jìn)行時(shí)空上的分離?；旌系慕煌ōh(huán)境能夠反映不確定性的道路信號(hào)和交通條件對(duì)有軌電車(chē)的影響，同時(shí)也能反映有軌電車(chē)帶來(lái)的道路信號(hào)控制系統(tǒng)的參數(shù)變化對(duì)各類(lèi)社會(huì)交通的影響。本仿真系統(tǒng)集成了上述場(chǎng)景過(guò)程。

2.3.2 運(yùn)行圖與交叉口信號(hào)方案協(xié)調(diào)性分析

傳統(tǒng)的軌道列車(chē)運(yùn)行圖不能反映道路信號(hào)控制帶來(lái)的影響，本系統(tǒng)將仿真過(guò)程中有軌電車(chē)線路上相關(guān)的道路信號(hào)控制狀態(tài)與有軌電車(chē)的運(yùn)行圖進(jìn)行了整合，將仿真過(guò)程中的信號(hào)影響完整反映到運(yùn)行圖上，從而為有軌電車(chē)運(yùn)行全過(guò)程的分析提供了較好的背景條件，如圖5所示。

圖5 混合環(huán)境下有軌電車(chē)運(yùn)行圖Fig. 5 Schedule for the tram running in a mixed environment

2.3.3 實(shí)現(xiàn)多交路及成網(wǎng)運(yùn)行仿真

由于線路間交叉聯(lián)系的道岔和折返過(guò)程的完整性，通過(guò)不同的有軌電車(chē)路徑指派，本系統(tǒng)可以同時(shí)完整模擬有軌電車(chē)線路所有交路車(chē)輛的運(yùn)行過(guò)程。除了常規(guī)的信號(hào)、道岔和車(chē)站的影響外，在軌道列車(chē)牽引力行為模型中加入了軌道列車(chē)跟車(chē)模型，可以模擬多列有軌電車(chē)并線運(yùn)行以及在交叉口不同方向有軌電車(chē)的排隊(duì)過(guò)程。

2.3.4 多評(píng)價(jià)指標(biāo)的輸出

系統(tǒng)能夠詳細(xì)記錄有軌電車(chē)每個(gè)仿真步長(zhǎng)的各種狀態(tài)指標(biāo)，同時(shí)將道路交通信號(hào)、道岔狀態(tài)等全部記錄下來(lái)，加上Vissim自身對(duì)道路交通系統(tǒng)的評(píng)價(jià)功能，可以根據(jù)不同需求對(duì)軌道專(zhuān)業(yè)、道路交通專(zhuān)業(yè)提供詳細(xì)的評(píng)估指標(biāo)（例如平均旅行速度、速度曲線、能耗、延誤等）。

2.3.5 可擴(kuò)展的接口

系統(tǒng)架構(gòu)預(yù)留了硬件通信接口，能夠?qū)⑿枰獪y(cè)試的相關(guān)硬件，例如軌旁設(shè)備、道岔、信號(hào)控制機(jī)、車(chē)輛等硬件參數(shù)化或?qū)嶓w化接入仿真環(huán)境，能輕松實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)或者車(chē)路通信等仿真功能。

3 案例應(yīng)用

3.1 案例簡(jiǎn)介

下面以實(shí)際工程中某省會(huì)城市有軌電車(chē)項(xiàng)目一期包含3條交路的有軌電車(chē)線網(wǎng)為例，使用本系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析后得到結(jié)論。該案例包含2條有軌電車(chē)軌道，運(yùn)行有3條交路，其中3號(hào)線與1號(hào)線、2號(hào)線分別有并線部分，各自共用一個(gè)折返站，1號(hào)線與2號(hào)線有交叉。線網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系如圖6所示。

圖6 案例的線網(wǎng)拓?fù)銯ig. 6 Topological structure of the tram lines in the case

3.2 速度指標(biāo)分析

基于12 h的仿真過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可見(jiàn)，網(wǎng)絡(luò)上的車(chē)輛平均旅行速度在16～18 km/h。如圖7所示，可以看出有軌電車(chē)在既有信號(hào)配時(shí)方案下的平均旅行速度分布區(qū)間較大，以1號(hào)線上行方向?yàn)槔畹吐眯兴俣葹?6.8 km/h，最高旅行速度為20.1 km/h。

圖7 固定配時(shí)條件下有軌電車(chē)仿真平均旅行速度Fig. 7 Average travel speed of the tram under fixed time conditions

即便在開(kāi)通初期發(fā)車(chē)密度較低的條件下，由于線路并線運(yùn)行，隨機(jī)延誤的累積也會(huì)帶來(lái)軌道列車(chē)跟車(chē)的現(xiàn)象，加上信號(hào)交叉口延誤，導(dǎo)致有軌電車(chē)運(yùn)行速度不穩(wěn)定，中間站的車(chē)輛到達(dá)間隔波動(dòng)較大，降低了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)水平和運(yùn)輸能力。

3.3 信號(hào)方案評(píng)價(jià)

選取線路上連續(xù)的兩個(gè)相鄰交叉口進(jìn)行信號(hào)控制方案改善，如圖8所示。

圖8 有軌電車(chē)信號(hào)控制案例Fig. 8 A case of tram signal control

這兩個(gè)路口的有軌電車(chē)運(yùn)行方向的進(jìn)口道均設(shè)置了左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道，信號(hào)控制方案采用常規(guī)四相位信號(hào)控制，如圖9所示。

圖9 有軌電車(chē)信號(hào)優(yōu)先控制相位Fig. 9 Phase of the signal priority control for the tram

采取的有軌電車(chē)信號(hào)優(yōu)先控制邏輯設(shè)置為：當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有軌電車(chē)進(jìn)入或者位于交叉口檢測(cè)范圍時(shí)，如果當(dāng)前相位階段為第一相位階段，則第一相位階段綠燈時(shí)長(zhǎng)持續(xù)到有軌電車(chē)離開(kāi)交叉口并且達(dá)到最小綠燈時(shí)間，再切換到第二相位階段；如果當(dāng)前相位階段為其他相位階段，有軌電車(chē)不能通過(guò)，則在當(dāng)前相位階段綠燈時(shí)間達(dá)到或大于最小綠燈時(shí)間后切換進(jìn)入下一相位階段。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)到或者系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有有軌電車(chē)時(shí)，每個(gè)相位階段按各自最大綠燈時(shí)間進(jìn)行切換[11]。

選取仿真過(guò)程中同一輛由西向東的有軌電車(chē)在通過(guò)分析的兩個(gè)信號(hào)交叉口區(qū)段沒(méi)有信號(hào)優(yōu)先和有信號(hào)優(yōu)先條件下車(chē)輛的距離—速度曲線，如圖10所示，可以看到信號(hào)優(yōu)先減少了有軌電車(chē)停車(chē)次數(shù)，降低能耗并提高了有軌電車(chē)行駛的平穩(wěn)性和旅行速度。

圖10 信號(hào)控制方案優(yōu)化前后的速度曲線對(duì)比Fig. 10 Comparison among the velocity curves before and after signal control scheme optimization

3.4 折返能力分析

系統(tǒng)折返模型根據(jù)實(shí)際的有軌電車(chē)牽引力以及道岔轉(zhuǎn)折時(shí)間和停站時(shí)間等條件進(jìn)行計(jì)算，完整的折返過(guò)程如圖11所示，仿真得到的有軌電車(chē)站后折返各作業(yè)流程時(shí)序如圖12所示。仿真結(jié)果顯示前后車(chē)的最小折返間隔時(shí)間是92 s，該站的折返能力最大是39對(duì)/h。

4 結(jié)語(yǔ)

圖11 有軌電車(chē)站后折返示意Fig. 11 Turning back of the tram

圖12 有軌電車(chē)站后折返各作業(yè)流程時(shí)序Fig. 12 The operation sequence of the tram turning back

綜上所述，EasyTram是一個(gè)以軌道車(chē)輛動(dòng)力學(xué)特征為基礎(chǔ)的有軌電車(chē)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，建立了與道路交通仿真平臺(tái)Vissim的互控關(guān)系，共同形成一種現(xiàn)代有軌電車(chē)一體化仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)能為有軌電車(chē)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的全面評(píng)估提供量化支持。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在上海、浙江、湖北、四川等多個(gè)省市的有軌電車(chē)項(xiàng)目中得到應(yīng)用。下一步將結(jié)合決策需求完善輸出指標(biāo)和展示界面，實(shí)現(xiàn)更加友好的決策支持。