羅洪宇

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技再創(chuàng)新高。人口不斷增加的同時(shí)，汽車(chē)使用量也在不斷增加。隨之帶來(lái)的是城市道路面積增長(zhǎng)速度與汽車(chē)擁有量增長(zhǎng)速度的不匹配，交通擁堵已經(jīng)成為中國(guó)大部分城市亟待解決的問(wèn)題。由于軌道交通具有速度快、安全性高、準(zhǔn)時(shí)性好等特點(diǎn)，軌道交通已成為一二線城市解決擁堵問(wèn)題的主要手段之一。隨著城市交通擁堵問(wèn)題日益突出，多種公共交通解決方案被提出，包括地鐵、快速公交、輕軌、智能軌道快運(yùn)系統(tǒng)等。其中以智軌電車(chē)為核心運(yùn)載工具的ART因建設(shè)周期短、基礎(chǔ)設(shè)施投資少、城市適應(yīng)性高和綜合運(yùn)力強(qiáng)等特點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。通信信號(hào)系統(tǒng)作為ART的重要組成部分，負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)管理、運(yùn)營(yíng)信息發(fā)布及語(yǔ)音調(diào)度等，可有效保障智軌電車(chē)運(yùn)行安全，提高運(yùn)營(yíng)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。

關(guān)鍵詞：智能軌道快運(yùn)系統(tǒng);通信信號(hào)系統(tǒng);信號(hào)優(yōu)先

引言

智軌電車(chē)的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)軌道交通的概念，其通過(guò)軌跡控制技術(shù)進(jìn)行路徑感知，依靠無(wú)軌導(dǎo)向控制技術(shù)保證車(chē)輛轉(zhuǎn)向的精度，具有行駛靈活、載客量大及通行效率高等優(yōu)勢(shì)，解決了城市軌道交通發(fā)展中的必須依靠鋼軌的難題。作為一種軌道交通新制式，依托于原有的軌道交通制式的安全性分析證明和實(shí)現(xiàn)其安全性是軌道交通發(fā)展過(guò)程中必然選擇。

1關(guān)于ART架構(gòu)及運(yùn)行原理

ART具有城市軌道交通和地面公共交通雙重屬性，同時(shí)吸收了軌道交通準(zhǔn)時(shí)、運(yùn)量大、節(jié)能環(huán)保和地面公交運(yùn)營(yíng)靈活、綜合成本低等優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)主要由供電、通信信號(hào)、智軌電車(chē)、虛擬軌道、車(chē)站、檢修中心6大基礎(chǔ)部分構(gòu)成。比照軌道交通系統(tǒng)，其最大的不同點(diǎn)在于用智軌電車(chē)代替軌道列車(chē)，用虛擬軌道代替了鋼軌。這一替代在確保智軌電車(chē)具有有軌電車(chē)的安全與高效特性的同時(shí)，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了系統(tǒng)的成本。智軌電車(chē)為采用100%低地板構(gòu)架、全電驅(qū)動(dòng)、具備多種受電方式的雙向行駛多編組膠輪車(chē)輛。它采用自動(dòng)循跡、軌跡跟隨、自主導(dǎo)向等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在虛擬軌道下的類軌道行駛;同時(shí)采用主動(dòng)防護(hù)技術(shù)對(duì)電車(chē)的行駛進(jìn)行電子約束與安全保障。智軌電車(chē)的頭車(chē)頭軸自動(dòng)地按照地面的虛擬軌道或高精度電子地圖運(yùn)行，其他各軸自動(dòng)跟隨頭車(chē)頭軸的行駛軌跡，實(shí)現(xiàn)與軌道列車(chē)行駛在鋼軌上相似的類軌道行駛。虛擬軌道則為行車(chē)線路或輔助線路上設(shè)置的特定標(biāo)識(shí)，其為車(chē)載自動(dòng)循跡系統(tǒng)中的光學(xué)感知、圖像識(shí)別、激光檢測(cè)等感知傳感器提供導(dǎo)向特征輸入，構(gòu)建運(yùn)行路徑。

2信號(hào)系統(tǒng)

2.1調(diào)度管理系統(tǒng)

調(diào)度管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)智軌電車(chē)的運(yùn)營(yíng)管理，支持單線路、線網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)管理，具有列車(chē)運(yùn)行監(jiān)視、實(shí)時(shí)運(yùn)行圖顯示、設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)視、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及報(bào)表展示、故障檢測(cè)及報(bào)警、系統(tǒng)運(yùn)行及操作日志記錄、時(shí)鐘同步等功能。系統(tǒng)能夠與車(chē)輛、車(chē)站設(shè)備、車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行高效互通，不僅可保障調(diào)度人員及時(shí)地掌握運(yùn)營(yíng)相關(guān)信息，如車(chē)輛狀態(tài)、站臺(tái)門(mén)開(kāi)/關(guān)情況、路口優(yōu)先情況等信息，同時(shí)還可為調(diào)度人員提供緊急情況下的應(yīng)急處理功能，如人流激增情況下的運(yùn)營(yíng)計(jì)劃調(diào)整、火災(zāi)情況下的站臺(tái)疏散信息播報(bào)與顯示等，大大降低了調(diào)度人員的工作強(qiáng)度。

2.2車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)

車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營(yíng)管理強(qiáng)相關(guān)的車(chē)載功能，主要包括車(chē)輛工況檢測(cè)、車(chē)輛實(shí)時(shí)定位、安全防護(hù)、車(chē)地實(shí)時(shí)通信、路口/虛擬岔區(qū)的通行提示、設(shè)備自診斷及輔助駕駛信息提示等。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)，并在異常情況（如車(chē)輛闖紅燈、冒進(jìn)冒出車(chē)站、超速、不滿足行車(chē)條件下的異常動(dòng)車(chē)等）下實(shí)施安全防護(hù);可通過(guò)人機(jī)交互單元，顯示運(yùn)營(yíng)計(jì)劃、前方到站信息、前方路口/虛擬岔區(qū)信息、早晚點(diǎn)信息等內(nèi)容，為司機(jī)駕駛提供豐富的提示信息，從而降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障行車(chē)安全。

3系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1通信技術(shù)

ART單條線路長(zhǎng)度一般為十幾公里，在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，各機(jī)電系統(tǒng)間的信息傳輸需要高效、及時(shí)。特別是車(chē)地通信，涉及到傳輸列車(chē)控制信號(hào)、車(chē)載視頻、視頻廣告及運(yùn)營(yíng)信息等業(yè)務(wù)，需要采用傳輸寬帶穩(wěn)定、延時(shí)低和抗干擾性能強(qiáng)的無(wú)線通信技術(shù)。Tetra是一種數(shù)字集群通信系統(tǒng)，可在同一技術(shù)平臺(tái)上提供指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸和電話服務(wù)，但單用戶數(shù)據(jù)傳輸速率僅7.2kb/s。系統(tǒng)具有兼容性強(qiáng)、開(kāi)放性好、頻譜利用率高和保密功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且不依賴于核心網(wǎng)的單站集群技術(shù)，可為極端情況下的應(yīng)急通信提供保障。WiFi是一種允許電子設(shè)備連接到一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)，通常使用2.4GHzUHF或5GHzSHFISM射頻頻段，單個(gè)接入點(diǎn)的覆蓋半徑可達(dá)200m，傳輸速率可達(dá)54Mb/s，設(shè)備的接入可設(shè)置密碼保護(hù)。該方式由于工作在公開(kāi)頻段，存在易受外界干擾的問(wèn)題。LTE是無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用OFDM和MIMO技術(shù)、端到端加密技術(shù)，同時(shí)具有QoS保障機(jī)制，可在20MHz頻譜帶寬下提供下行100Mb/s與上行50Mb/s的峰值速率。LTE-M作為L(zhǎng)TE技術(shù)在地鐵行業(yè)領(lǐng)域的針對(duì)性應(yīng)用，越區(qū)切換造成的通信延時(shí)不超過(guò)150ms的概率不小于98%，并可有效保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，目前已在全?guó)多條軌道交通線路上使用。綜合考慮無(wú)線覆蓋范圍、通信速率及抗干擾等因素，ART車(chē)地?zé)o線通信推薦采用LTE技術(shù)，搭建覆蓋全線的LTE覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

3.2信號(hào)優(yōu)先技術(shù)

路口信號(hào)優(yōu)先是指實(shí)現(xiàn)智軌電車(chē)在交叉路口處的優(yōu)先通行，需要重點(diǎn)考慮“允許通行信息”的顯示方式、車(chē)輛優(yōu)先請(qǐng)求信息的發(fā)送時(shí)機(jī)、路口信號(hào)優(yōu)先策略等。對(duì)于“允許通行信息”的顯示，宜在交叉路口處設(shè)置專用信號(hào)燈。專用信號(hào)燈的制式和燈色可參考交通信號(hào)燈的標(biāo)準(zhǔn)要求，但顯示樣式需與常規(guī)交通信號(hào)燈的進(jìn)行區(qū)分。對(duì)于車(chē)輛優(yōu)先請(qǐng)求信息的發(fā)送時(shí)機(jī)，智軌電車(chē)需要在路口附近合適的位置發(fā)送優(yōu)先請(qǐng)求。申請(qǐng)過(guò)早，會(huì)造成路口綠燈時(shí)間的浪費(fèi);申請(qǐng)過(guò)晚，則會(huì)導(dǎo)致智軌電車(chē)無(wú)法在路口獲得及時(shí)的優(yōu)先權(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)，對(duì)于路口交通影響較小。實(shí)際使用中，選擇主動(dòng)優(yōu)先還是被動(dòng)優(yōu)先，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)線路走向、交通流、運(yùn)營(yíng)速度等因素綜合考慮后選擇。另外應(yīng)考慮在給予智軌車(chē)輛優(yōu)先通行后，對(duì)其他交通參與者給予補(bǔ)償;此外，應(yīng)同時(shí)考慮智軌電車(chē)發(fā)車(chē)頻率，當(dāng)發(fā)車(chē)頻率較大時(shí)，可適當(dāng)降低智軌電車(chē)的優(yōu)先等級(jí)。

4結(jié)語(yǔ)

總之，智能軌道快運(yùn)系統(tǒng)中，通信信號(hào)系統(tǒng)是負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)調(diào)度、進(jìn)行運(yùn)營(yíng)監(jiān)控、保證智軌電車(chē)運(yùn)行安全、提高運(yùn)輸效率的重要設(shè)施，需要具有明晰的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、合理的功能分配、適宜的技術(shù)方案選擇才能保證智軌電車(chē)良好的運(yùn)行效果。

參考文獻(xiàn)：

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[2]喻智宏，孫吉良，申大川.有軌電車(chē)通信信號(hào)技術(shù)與智能交通系統(tǒng)[J].城市交通，2013（4）：44-51.

（作者單位：沈陽(yáng)渾南現(xiàn)代有軌電車(chē)運(yùn)營(yíng)有限公司）