劉光勇，石陽(yáng)陽(yáng)，劉偉康，劉 瀏，賈碧勝，羅云峰，張 恒

（1.湖南中車時(shí)代通信信號(hào)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410005；2.中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司，湖南 株洲 412001；3.四川川南軌道交通運(yùn)營(yíng)有限公司，四川 宜賓 644600；4.宜賓市公安局交通警察支隊(duì)，四川 宜賓 644600）

0 引言

智軌電車作為一種城市道路交通運(yùn)輸方式，其在運(yùn)行過程中需占用城市道路資源，與其他交通工具共享道路使用權(quán)。交叉路口作為不同方向的兩條及以上道路的相交處，是整個(gè)城市道路網(wǎng)不可或缺的組成部分[1]。對(duì)于大多數(shù)城市道路來說，交叉路口是堵車最嚴(yán)重的區(qū)域；在大車流的情況下，交叉路口的服務(wù)水平?jīng)Q定著整條道路的通行能力。因此，基于道路資源的有限性、公用性、十字路口多等特點(diǎn)，需要開展智能軌道快運(yùn)系統(tǒng)（autonomous-rail rapid transit，ART）路權(quán)控制技術(shù)的研究。

本文從智軌電車路權(quán)使用的角度出發(fā)，首先介紹了路權(quán)的概念，然后基于對(duì)智軌電車在半專用路權(quán)及混合路權(quán)場(chǎng)景下的運(yùn)行情況，提出了“移動(dòng)路權(quán)系統(tǒng)+路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)”的解決方案，該方案可在保證智軌電車運(yùn)營(yíng)效率的前提下盡量少地占用道路資源，提高城市道路交通運(yùn)輸效率。

1 路權(quán)

路權(quán)是指交通參與者的道路使用權(quán)，是交通范疇內(nèi)特定的、由交通法規(guī)賦予給交通參與者的一定空間和時(shí)間內(nèi)在道路上進(jìn)行交通活動(dòng)的一種權(quán)利，其包括行駛權(quán)、通行權(quán)、先行權(quán)和占用權(quán)[2]。

根據(jù)路權(quán)的專用程度，一般可將路權(quán)劃分為專用路權(quán)、半專用路權(quán)和混合路權(quán)3類。

專用路權(quán)是路權(quán)優(yōu)先的最高形式，即在空間上和時(shí)間上對(duì)路權(quán)絕對(duì)專用，與其他交通方式完全隔離。該路權(quán)形式下，線路通過能力不受交叉路口限制，車輛行駛速度較高，乘客舒適度、交叉路口的安全性較高，但土建成本較高。

半專用路權(quán)需劃分專用車道，在空間上和時(shí)間上對(duì)路權(quán)部分專用，與其他交通方式存在平面交叉，需要與其他交通工具共享部分路權(quán)。該路權(quán)形式下，車輛行駛速度一般，系統(tǒng)運(yùn)輸能力受交叉路口影響，乘客舒適度、交叉路口的安全性一般，土建成本較低。

混合路權(quán)時(shí)不專門劃分車道，與其他交通方式混行，共享道路資源。該路權(quán)形式下，車輛行駛速度低，乘客舒適度、交叉路口的安全性低，土建成本低。

專用路權(quán)雖然可以較好地保證智軌電車的通行效率，但因占用道路資源多、使用成本高，因此在實(shí)際應(yīng)用中，ART一般采用半專用路權(quán)或者混合路權(quán)。下面分別對(duì)兩種路權(quán)場(chǎng)景下如何合理地使用道路進(jìn)行分析。

2 半專用路權(quán)下的道路使用策略

2.1 概述

半專用路權(quán)下，智軌電車僅在交叉路口與其他交通工具存在平面交叉，此時(shí)合理的路權(quán)使用策略即如何保證智軌電車在交叉路口處的有效通行。此場(chǎng)景下，可通過部署路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，在綜合考慮交叉路口的交通流情況下給予智軌電車在交叉路口的優(yōu)先通行權(quán)。

路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)的功能是根據(jù)智軌電車的運(yùn)行情況，與道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)一起，實(shí)現(xiàn)智軌電車在交叉路口處的優(yōu)先通行。路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)的整體構(gòu)成如圖1所示，主要由車載設(shè)備、路側(cè)設(shè)備和中心管理設(shè)備構(gòu)成，圖中灰色部分為道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)備。

圖1 路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of signal priority system at intersection

車載設(shè)備通過定位設(shè)備可實(shí)時(shí)獲取智軌電車的位置信息，并基于車輛的位置適時(shí)地向路側(cè)設(shè)備發(fā)送優(yōu)先請(qǐng)求、車輛離去等信息，同時(shí)實(shí)時(shí)向中心設(shè)備發(fā)送車輛狀態(tài)信息。車載設(shè)備可實(shí)時(shí)顯示所獲取的優(yōu)先通行信息，并可形成速度引導(dǎo)曲線，指導(dǎo)司機(jī)駕駛。

路側(cè)設(shè)備負(fù)責(zé)同道路交通信號(hào)控制設(shè)備的接口，向道路交通信號(hào)控制機(jī)發(fā)送智軌電車優(yōu)先請(qǐng)求信息，并實(shí)時(shí)向智軌電車發(fā)送道路交通信號(hào)控制機(jī)的優(yōu)先狀態(tài)及交通信號(hào)燈燈色等信息，同時(shí)向中心設(shè)備發(fā)送自身運(yùn)行狀態(tài)信息。

中心管理設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車載設(shè)備、路側(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況，并負(fù)責(zé)與道路交通信號(hào)控制平臺(tái)的對(duì)接，一旦路側(cè)設(shè)備發(fā)生故障，智軌電車運(yùn)營(yíng)平臺(tái)可向道路交通信號(hào)控制平臺(tái)發(fā)送優(yōu)先請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)中心級(jí)的優(yōu)先控制。

車輛通過路口時(shí)的優(yōu)先控制流程[3]如圖2所示。其中，特別需要考慮車地通信技術(shù)選擇、定位手段、“允許通行信息”的顯示方式[4]等問題。

圖2 車輛通過路口時(shí)的基本流程Fig.2 Work fl ow of tram going through intersection

智軌電車線路未設(shè)置鋼軌，因此不宜在線路上設(shè)置應(yīng)答器、環(huán)線等設(shè)備，可考慮利用Zigbee和WiFi等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)車輛與路側(cè)設(shè)備的通信[5]。另外，智軌電車需要與調(diào)度中心保持實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信，可考慮采用同一種技術(shù)實(shí)現(xiàn)以上兩種通信場(chǎng)景，如采用LTE（long term evolution）技術(shù)。

路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)需要根據(jù)車輛的位置適時(shí)地發(fā)送優(yōu)先請(qǐng)求，因此，智軌電車需要對(duì)車輛進(jìn)行定位，為優(yōu)先請(qǐng)求提供觸發(fā)時(shí)機(jī)，可考慮采用GPS、UWB及“差分GPS+慣導(dǎo)”等技術(shù)。

對(duì)于“允許通行信息”的顯示，由于道路交通中的機(jī)動(dòng)車、行人在通過交叉路口時(shí)均按照交通信號(hào)燈指示通過，智軌電車作為城市道路交通的參與者，同樣也需要按照交通指示行車。宜在交叉路口處設(shè)置智軌電車專用信號(hào)燈，專用信號(hào)燈的制式、燈色可參考交通信號(hào)燈要求，但顯示樣式需與常規(guī)交通信號(hào)燈進(jìn)行區(qū)分。另外，需要重點(diǎn)關(guān)注車輛優(yōu)先請(qǐng)求信息的發(fā)送時(shí)機(jī)及路口信號(hào)優(yōu)先策略問題。

2.2 優(yōu)先請(qǐng)求時(shí)機(jī)

智軌電車需要在路口合適的位置發(fā)送優(yōu)先請(qǐng)求。道路交通信號(hào)控制機(jī)在響應(yīng)優(yōu)先請(qǐng)求時(shí)存在一個(gè)最短響應(yīng)時(shí)間問題，其與車輛的動(dòng)力性能和車速、路段限速和路口限速有關(guān)。申請(qǐng)過早，會(huì)造成路口綠燈時(shí)間的浪費(fèi)；申請(qǐng)過晚，則會(huì)導(dǎo)致智軌電車無法在路口獲得及時(shí)的優(yōu)先。圖3示出車輛通過路口時(shí)需要考慮的檢測(cè)點(diǎn)。

圖3 檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置示意Fig.3 Diagram of detection points setting

可考慮設(shè)置5個(gè)檢測(cè)點(diǎn)（圖3），從左到右各檢測(cè)點(diǎn)的用途如表1所示。

表1 檢測(cè)點(diǎn)說明Tab.1 Description of the detection points

通常，進(jìn)入檢測(cè)點(diǎn)被設(shè)置在停車線前，離去檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)確保當(dāng)車輛通過該點(diǎn)時(shí)智軌電車整個(gè)車身已通過路口。設(shè)置優(yōu)先檢測(cè)點(diǎn)、提醒制動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)和強(qiáng)制制動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)三者的位置時(shí)需要考慮車速、路段限速及路口限速等因素。一般智軌電車最高行駛速度70 km/h，車輛減速度1.5 m/s2，路段限速40 km/h，路口限速25 km/h，假設(shè)車輛在路段行駛速度可達(dá)40 km/h?；谝陨蠑?shù)據(jù)，對(duì)3種檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置位置進(jìn)行說明：

（1）強(qiáng)制制動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)。智軌電車通過該檢測(cè)點(diǎn)時(shí)開始制動(dòng)，為保證能夠在停車線前停車，該檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置在停車線前約16 m的位置。

（2）提醒制動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)。在強(qiáng)制制動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)的位置基礎(chǔ)上，考慮了司機(jī)反應(yīng)時(shí)間和動(dòng)作時(shí)間，假設(shè)司機(jī)反應(yīng)時(shí)間為3 s，動(dòng)作時(shí)間為1 s，那么該檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在停車線前約44 m的位置。

（3）優(yōu)先檢測(cè)點(diǎn)。優(yōu)先檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置除了上述兩種檢測(cè)點(diǎn)的考慮因素外，還與道路交通信號(hào)控制機(jī)的響應(yīng)時(shí)間有關(guān)系。通常，機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈按照“紅→綠→綠閃→黃→紅”的燈色變換邏輯進(jìn)行切換（圖4），圖4中的各燈色時(shí)間[6]說明如表2所示。

圖4 交通燈燈色變換說明Fig.4 Description of traf fi c light color change

表2 交通燈燈色說明Tab.2 Description of traf fi c light color

通常，道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)若在綠燈常亮?xí)r間內(nèi)接收到智軌電車優(yōu)先請(qǐng)求，可以采用綠燈延時(shí)或紅燈時(shí)間縮短的方式立刻給予智軌電車優(yōu)先通行權(quán)；若在綠閃時(shí)間及燈色過渡時(shí)間內(nèi)接收到智軌電車優(yōu)先請(qǐng)求，不一定在下一個(gè)相位就可以給予智軌電車優(yōu)先通行權(quán)，此時(shí)有可能需要等待一個(gè)交通相位后才能夠給予優(yōu)先通行權(quán)。因此，智軌電車信號(hào)優(yōu)先的最長(zhǎng)等待時(shí)間可被定義為“綠閃時(shí)間+過渡時(shí)間+綠燈時(shí)間+過渡時(shí)間”。若綠閃時(shí)間和過渡時(shí)間均按3 s計(jì)，綠燈時(shí)間按照9 s計(jì)，則最長(zhǎng)等待時(shí)間為18 s，即當(dāng)?shù)缆方煌ㄐ盘?hào)控制機(jī)接收到智軌電車優(yōu)先請(qǐng)求后，最遲18 s后即可給予優(yōu)先通行權(quán)，那么該檢測(cè)點(diǎn)可設(shè)置在停車線前約147 m的位置。

綜上可以得出檢測(cè)點(diǎn)的布點(diǎn)原則，具體如表3所示。

表3 檢測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)Tab.3 Arrangement of detecton points

在實(shí)際項(xiàng)目中，鑒于智軌電車采用人工目視行車的方式，可以取消強(qiáng)制制動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)和提醒制動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)。

特別是對(duì)于在路口臨近設(shè)有站臺(tái)的情況，由于智軌電車需要先到站停車然后才能夠通過路口，此時(shí)可在完成車站上下客作業(yè)后再申請(qǐng)優(yōu)先，對(duì)應(yīng)的優(yōu)先檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)前移至車輛出站處。

2.3 優(yōu)先策略原理

優(yōu)先通行需要采用一定的信號(hào)優(yōu)先策略。根據(jù)實(shí)現(xiàn)原理的不同，信號(hào)優(yōu)先策略一般可以分為被動(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)優(yōu)先和實(shí)時(shí)優(yōu)先3種[7]。

2.3.1 被動(dòng)優(yōu)先

被動(dòng)優(yōu)先是指不需要檢測(cè)被優(yōu)先車輛，而通過在信號(hào)配時(shí)方案中充分考慮被優(yōu)先車輛的交通流特性，形成一個(gè)有利于被優(yōu)先車輛通過交叉路口的配時(shí)方案。這里所說的被優(yōu)先車輛的交通流特性主要是指歷史交通數(shù)據(jù)，如車輛運(yùn)行速度、發(fā)車頻率及站臺(tái)位置等。

2.3.2 主動(dòng)優(yōu)先

主動(dòng)優(yōu)先是相對(duì)于被動(dòng)優(yōu)先來說的，主動(dòng)優(yōu)先需要檢測(cè)被優(yōu)先對(duì)象，根據(jù)檢測(cè)到的車輛信息來調(diào)整路口的交通配時(shí)，給予被優(yōu)先對(duì)象在路口的優(yōu)先通行權(quán)。

主動(dòng)優(yōu)先根據(jù)優(yōu)先級(jí)別的不同，又可以分為絕對(duì)優(yōu)先和相對(duì)優(yōu)先[8-9]。絕對(duì)優(yōu)先是指保證被優(yōu)先對(duì)象到達(dá)路口時(shí)，獲得綠燈，順利通過路口的優(yōu)先方式。該方式很可能造成某個(gè)交通信號(hào)燈剛亮綠燈就變成紅燈的情況，對(duì)其他方向的交通影響較大，一般多用于特種車輛的優(yōu)先，如消防車、救護(hù)車等。相對(duì)優(yōu)先是指在保證交叉路口整體通行效率的前提下，為被優(yōu)先對(duì)象提供優(yōu)先通行權(quán)。該方式會(huì)綜合分析交叉口交通情況，根據(jù)設(shè)定的優(yōu)先條件，決定是否給予被優(yōu)先對(duì)象優(yōu)先通行權(quán)，其對(duì)路口交通的影響較小。實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)線路走向、交通流及運(yùn)營(yíng)速度等因素綜合考慮后再選擇是主動(dòng)優(yōu)先還是被動(dòng)優(yōu)先。

2.3.3 實(shí)時(shí)優(yōu)先

實(shí)時(shí)優(yōu)先的含義是基于實(shí)時(shí)檢測(cè)的交通流量信息給予車輛路口通行權(quán)，同時(shí)以某個(gè)指標(biāo)作為目標(biāo)優(yōu)化配時(shí)方案。實(shí)時(shí)優(yōu)先通常是一種針對(duì)多個(gè)交叉路口進(jìn)行的協(xié)調(diào)控制方式，其尋求給定指標(biāo)的最優(yōu)化，而不是只考慮單個(gè)路口的部分指標(biāo)[10]。該方式通常要考慮社會(huì)車輛與優(yōu)先車輛的效益平衡、優(yōu)先次序、優(yōu)先效率、信號(hào)優(yōu)先程度與頻率等問題，需要進(jìn)行復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)，并對(duì)采集到的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，然后才能產(chǎn)生合適的配時(shí)方案[11]。

2.3.4 優(yōu)先策略對(duì)比

3種優(yōu)先策略的特點(diǎn)、適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析如表4所示。

表4 優(yōu)先策略Tab.4 Priority strategies

對(duì)智軌電車而言，上述3種優(yōu)先方式均可以采用；但是從實(shí)現(xiàn)難度或者系統(tǒng)復(fù)雜性的角度來說，推薦采用主動(dòng)優(yōu)先策略[12]。另外，道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮在給予智軌電車優(yōu)先后，對(duì)其他交通參與者給予綠燈補(bǔ)償。特別需指出的是，應(yīng)同時(shí)考慮智軌電車發(fā)車頻率，當(dāng)發(fā)車頻率較大時(shí)，可適當(dāng)降低智軌電車的優(yōu)先等級(jí)。

2.4 優(yōu)先策略實(shí)現(xiàn)方式

路口優(yōu)先策略的具體實(shí)現(xiàn)方式一般包括綠燈延長(zhǎng)、紅燈縮短、插入相位、感應(yīng)式專用相位和跳躍相位[13]。

2.4.1 綠燈延長(zhǎng)

綠燈延長(zhǎng)是指當(dāng)被優(yōu)先對(duì)象在相位綠燈末尾到達(dá)路口，并且剩余綠燈時(shí)間無法滿足被優(yōu)先對(duì)象通過路口時(shí)，延長(zhǎng)相位綠燈的做法。

2.4.2 紅燈縮短

紅燈縮短是指當(dāng)被優(yōu)先對(duì)象到達(dá)路口時(shí)遇到紅燈，此時(shí)縮短當(dāng)前相位的時(shí)間以便盡快啟用被優(yōu)先對(duì)象需求相位的方法。

2.4.3 插入相位

插入相位指當(dāng)檢測(cè)到被優(yōu)先對(duì)象到達(dá)路口時(shí)，在原有相位中插入一個(gè)專用相位的方法。插入相位結(jié)束后，之前被打斷的相位將繼續(xù)執(zhí)行。通常插入相位僅生效一次，如果本相位車輛未能通過路口，需要制定相應(yīng)的處理措施。因?qū)β房诮煌ㄓ绊戄^大，該方式一般較少使用。

2.4.4 感應(yīng)式專用相位

感應(yīng)式專用相位的實(shí)現(xiàn)思路是：為被優(yōu)先對(duì)象專門設(shè)置一個(gè)相位，當(dāng)被優(yōu)先對(duì)象到達(dá)路口時(shí)，執(zhí)行該相位；當(dāng)沒有被優(yōu)先對(duì)象到來時(shí)，該相位的時(shí)間被分配到其他相位當(dāng)中。

2.4.5 跳躍相位

跳躍相位是當(dāng)被優(yōu)先對(duì)象到達(dá)路口時(shí)遇到紅燈且下一個(gè)相位也不是需要的相位時(shí)所采用的一種控制方式，即直接跳到被優(yōu)先對(duì)象需要的相位。

3 混合路權(quán)下的道路使用策略

混合路權(quán)下，智軌電車與其他交通工具共同使用道路，此時(shí)為兼顧智軌電車運(yùn)營(yíng)效率以及道路資源利用率，通過部署“移動(dòng)路權(quán)系統(tǒng)+路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)”來實(shí)現(xiàn)?？梢詫⒅擒夒娷嚲€路看作“路段+交叉路口”的組合，下面分別針對(duì)兩種情況進(jìn)行說明。

3.1 路段

在路段上，智軌電車與其他交通工具共享道路，通過部署移動(dòng)路權(quán)系統(tǒng)，可較好地保證智軌電車的運(yùn)營(yíng)效率。

移動(dòng)路權(quán)系統(tǒng)是一種可實(shí)時(shí)根據(jù)智軌電車的行車位置，激活對(duì)應(yīng)的警示裝置，形成智軌電車前后一定距離（可配置）、可隨著電車運(yùn)行而移動(dòng)的路權(quán)警示區(qū)域，以提醒周圍共道行駛/共享路權(quán)的其他車輛在警示裝置提示時(shí)迅速選擇合適的道路行駛，或者在適當(dāng)位置停車等候以保持安全距離。

移動(dòng)路權(quán)系統(tǒng)主要由車載系統(tǒng)、路側(cè)設(shè)備和中心管理系統(tǒng)組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 移動(dòng)路權(quán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.5 Structure of mobile right of way system

車載系統(tǒng)能夠根據(jù)獲取的智軌電車運(yùn)行信息，適時(shí)地激活對(duì)應(yīng)的路側(cè)設(shè)備并讀取其工作狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控路側(cè)設(shè)備工作狀態(tài)及相關(guān)指標(biāo)，并向中心管理系統(tǒng)發(fā)送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

路側(cè)設(shè)備根據(jù)車載系統(tǒng)/中心管理系統(tǒng)接收到的指令激活警示裝置，形成連續(xù)的/同頻頻閃的/流水式頻閃的發(fā)光線（顯示樣式可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整），從視覺上提醒周圍共道行駛/共享路權(quán)的其他交通參與車輛選擇合適的道路行駛，或者在適當(dāng)位置停車等候以保持安全距離。路側(cè)設(shè)備將自身狀態(tài)、參數(shù)等信息上傳給車載系統(tǒng)/中心管理系統(tǒng)。

中心管理系統(tǒng)接收車載系統(tǒng)/路側(cè)設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、維護(hù)管理及事件記錄等，同時(shí)可對(duì)路側(cè)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)配置，并與其他系統(tǒng)通信。

為保證使用效果，警示裝置宜設(shè)置在智軌電車行車路徑單側(cè)/兩側(cè)的地面上（如每隔1 m設(shè)置一個(gè)），可根據(jù)具體項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)行設(shè)置。警示裝置布置示意如圖6所示。

圖6 地面警示裝置示意Fig.6 Arrangment of ground warning device

智軌電車車前需要預(yù)留足夠的安全停車距離（根據(jù)車速的不同而不同），在該安全停車距離內(nèi)（圖7），不允許其他車輛駛?cè)胫擒夒娷嚽胺降缆贰Ｖ擒夒娷囓嚭?，如果還有正在運(yùn)營(yíng)的智軌電車，兩車之間的“其他車輛可進(jìn)入智軌車道區(qū)域”需要首先保證滿足智軌電車運(yùn)營(yíng)效率（可根據(jù)車間距及車輛速度確定），在該前提下，才允許開放兩車間的路權(quán)，即地面警示裝置才能夠給出允許進(jìn)入信號(hào)。

圖7 路段可開放區(qū)域Fig.7 Open areas in road section

警示裝置的樣式如圖8所示，具體的顯示方式可參照交通信號(hào)燈，如“紅燈停，綠燈行”（可調(diào)整）。

圖8 地面警示裝置Fig.8 Ground warning device

3.2 交叉路口

在交叉路口處，同時(shí)設(shè)置有移動(dòng)路權(quán)系統(tǒng)及路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)，此時(shí)智軌電車車道路權(quán)的開放需要同時(shí)考慮前方路口交通信號(hào)燈的狀態(tài)，只有在進(jìn)入智軌電車車道的車輛不會(huì)影響到智軌電車運(yùn)營(yíng)效率的前提下，才可以共享路權(quán)。

在交叉路口處，智軌電車車道在路口處設(shè)置導(dǎo)向車道線，該導(dǎo)向車道線區(qū)域禁止其他車輛駛?cè)胫擒夒娷囓嚨馈８鶕?jù)路口處有無車站，導(dǎo)向車道線的長(zhǎng)度略有區(qū)別。

路口附近無車站的情況如圖9所示，此時(shí)導(dǎo)向車道線按照道路交通標(biāo)線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置即可，一般長(zhǎng)度約30 m。

圖9 路口無車站場(chǎng)景Fig.9 Intersection scene without station

路口附近有車站的情況如圖10所示，此時(shí)導(dǎo)向車道線的長(zhǎng)度為車站長(zhǎng)度。

圖10 路口有車站場(chǎng)景Fig.10 Intersection scene with station

導(dǎo)向車道線以外的區(qū)域?yàn)槁窓?quán)允許開放區(qū)域。同樣，只有在不影響智軌電車運(yùn)營(yíng)效率的前提下，才能夠共享路權(quán)，此時(shí)可開放區(qū)域的說明如圖11所示。道路交通信號(hào)控制機(jī)應(yīng)給出智軌電車車道可獲得的車道放行時(shí)間，移動(dòng)路權(quán)系統(tǒng)根據(jù)該時(shí)間以及智軌電車的位置控制路側(cè)設(shè)備的顯示。車道放行時(shí)間可以參考以下規(guī)則轉(zhuǎn)換為可開放的道路長(zhǎng)度：

（1）根據(jù)路口區(qū)域的限速，評(píng)估其他車輛換道進(jìn)入智軌電車車道的時(shí)間。

圖11 路口可開放區(qū)域Fig.11 Open areas at intersection

（2）根據(jù)車輛的平均換道時(shí)間，評(píng)估車輛在換道過程中需要的道路長(zhǎng)度。

3.3 其他需要考慮的事項(xiàng)

當(dāng)采用混合路權(quán)時(shí)，因?yàn)榭赡艽嬖诘牟皇匾?guī)則問題，僅僅依靠上述技術(shù)手段并不一定能保證智軌電車良好的運(yùn)行效率，同時(shí)需要采用其他有效手段，如：

（1）抓拍設(shè)備?？煽紤]在智軌電車上或者路側(cè)設(shè)置抓拍設(shè)備，對(duì)違規(guī)進(jìn)入智軌車道的車輛進(jìn)行抓拍并上報(bào)交警系統(tǒng)進(jìn)行處罰，以減少違規(guī)闖入智軌電車車道行為的發(fā)生。

（2）提示設(shè)備?？煽紤]在智軌電車線路路側(cè)設(shè)置可變信息牌、聲光報(bào)警裝置等提示設(shè)備，顯示智軌電車車道是否允許進(jìn)入、智軌電車車輛位置信息等內(nèi)容，同時(shí)可對(duì)違規(guī)闖入智軌電車車道行為進(jìn)行報(bào)警提示。

（3）交通流的優(yōu)化。鑒于智軌電車線路上交叉路口多、智軌電車在路中運(yùn)行等特點(diǎn)，宜在線路設(shè)計(jì)時(shí)盡量使線路走向與城市主要交通流相契合，并對(duì)線路上各交叉路口的交通流進(jìn)行合理規(guī)劃，盡量減少沿線路口左轉(zhuǎn)沖突車流對(duì)智軌電車的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從合理使用道路資源、公共交通優(yōu)先的角度出發(fā)，研究了智軌電車在半專用路權(quán)及混合路權(quán)情況下的運(yùn)行情況，并提出了對(duì)應(yīng)的解決方案。該方案不僅能為智軌電車的安全及高效運(yùn)行提供有效保障，提高交叉路口的通行能力，同時(shí)可盡可能少地占用城市道路資源，實(shí)現(xiàn)城市道路運(yùn)輸效率的提升。所提出的移動(dòng)路權(quán)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試線路上進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證，結(jié)果表明，地面警示裝置能夠根據(jù)車輛位置形成特定樣式的發(fā)光線，具有較好的警示效果。所提出的路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)已在宜賓智軌T1線上取得應(yīng)用，宜賓智軌T1線全長(zhǎng)約17 km，優(yōu)先路口數(shù)量達(dá)34個(gè)。該線路自2019年6月10日載客試運(yùn)行以來，智軌電車每日運(yùn)行達(dá)13 h，發(fā)車間隔15 min，其路口優(yōu)先效果明顯，其平均運(yùn)行速度接近30 km/h。

另外，面對(duì)復(fù)雜多變的道路環(huán)境，如何掌握更多路面信息，采用更加高效的路口通行策略，以降低智軌電車優(yōu)先對(duì)其他交通流的影響，使城市道路交通整體達(dá)到較優(yōu)的通行效率；如何避免因疏忽因素導(dǎo)致的近距離變道刮蹭甚至碰撞問題等，仍有許多需研究的課題。

交通物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和5G等前沿通信技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，將為ART提供更加豐富的技術(shù)手段、更加全面的環(huán)境信息，由此可進(jìn)一步完善ART路權(quán)應(yīng)用技術(shù)。后續(xù)主要的研究方向?yàn)椋?/p>

（1）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的路口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)。基于交通物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可通過建立智軌電車、社會(huì)車輛、行人以及交通信號(hào)燈的耦合應(yīng)用，實(shí)時(shí)獲取交通路口所有相位的車輛和行人的位置、速度信息以及道路占用、排隊(duì)以及空置情況信息，形成對(duì)路口交通信息進(jìn)行管理與控制的綜合系統(tǒng)；針對(duì)不同的路況，實(shí)時(shí)進(jìn)行路口信號(hào)策略的調(diào)控以及車輛、行人的行為誘導(dǎo)，提高智軌電車以及其他社會(huì)車輛在路口的通行速度以及效率，整體降低各路車輛以及行人的等待時(shí)間，從而使路口交通達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)。

（2）基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的避撞系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，可利用車輛自身定位設(shè)備輔以路旁圖像辨識(shí)及雷達(dá)測(cè)距，從多維度平臺(tái)獲取智軌電車及周邊社會(huì)車輛的速度信息進(jìn)行匯集，再根據(jù)被精確定位的車輛的位置與速度信息，提前模擬出智軌電車與社會(huì)車輛的行進(jìn)沖突點(diǎn)并進(jìn)行預(yù)警，以引導(dǎo)各車輛進(jìn)行駕駛行為規(guī)避，從而保障行車安全。

（3）智慧調(diào)度平臺(tái)。加強(qiáng)與道路交通信號(hào)控制平臺(tái)等第三方平臺(tái)的互聯(lián)互通，及時(shí)獲取道路交通流信息、擁堵信息等交通數(shù)據(jù)，用于車輛的靈活調(diào)度及運(yùn)營(yíng)信息的及時(shí)發(fā)布[14]；結(jié)合網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，預(yù)測(cè)各個(gè)體日常出行的規(guī)律，較為準(zhǔn)確地預(yù)估城市出行需求，形成城市范圍內(nèi)的整體出行指標(biāo)，從而配套基于出行指標(biāo)的智能化的車輛調(diào)度體系，優(yōu)化社會(huì)資源的配置。