侯璐懿 陸珂渲 郭妤婷 馮胤鍇 許金昊

同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院，中國·浙江 嘉興 314051

1 引言

自1881年世界首條有軌電車線路開通以來，有軌電車已經(jīng)歷了143年的發(fā)展歷史，這期間有發(fā)展與繁榮，亦有衰落和復(fù)興。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城市化水平的提高，城市人口大幅增長，城市交通問題也日益凸顯。為解決城市交通問題，中國嘉興市政府選擇開通有軌電車來助力城市公共交通的發(fā)展。截至2023年1月1日，嘉興市有軌電車T1 線已全面開通，運營里程共計13.8km，設(shè)站點16座。該線路連接了嘉興南站和安樂路，途徑嘉興火車站，采用混合路權(quán)和人工駕駛，線路為地面敷設(shè)，在道路交叉口與其他交通參與者（機(jī)動車、非機(jī)動車、行人）共享路權(quán)?！笆奈濉币?guī)劃中明確指出要建設(shè)智能交通、推廣交通信號聯(lián)動、公交優(yōu)先通行控制，但嘉興市有軌電車的線網(wǎng)建設(shè)仍處于過渡階段[1]。隨著有軌電車迅速發(fā)展，城市道路的基礎(chǔ)性工作未能同步跟上，如有軌電車的線路設(shè)計、運行模式、路權(quán)優(yōu)先等問題仍需要研究和完善。我組以項目前期的跟車調(diào)查和嘉興市有軌電車運營情況的實地探訪資料為基礎(chǔ)，結(jié)合中國和其他國家相關(guān)研究數(shù)據(jù)，認(rèn)為嘉興市有軌電車在交叉口的通行情況存在改進(jìn)空間。因此論文通過聚焦嘉興市由拳路-雙溪路交叉口高峰時段的整體通行情況，以所獲數(shù)據(jù)為研究依據(jù)，重新調(diào)配有軌電車在交叉口的信號相位規(guī)則。

2 嘉興市有軌電車T1 線交叉口交通信號

2.1 T1 線運行初期交叉口情況

2022年6月25日嘉興市有軌電車T1 線全線開通。

嘉興市有軌電車作為浙江省開通的首條有軌電車，對于探尋現(xiàn)代有軌電車與城市道路的協(xié)同發(fā)展之道有著重大意義。在我組于2022年6月4日進(jìn)行的有軌電車跟車調(diào)研（情況見表1）中，可略見交叉口數(shù)量對有軌電車線路運行時間、速度的影響。

表1 有軌電車各運營段基本情況

2.2 T1 線運行初期交叉口交通信號

通過跟車調(diào)研，我組悉知初運營時有軌電車的路權(quán)較低，其主要表現(xiàn)為有軌電車與車輛同路權(quán)，需于路口等待信號燈跳轉(zhuǎn)。具體路權(quán)情況如圖1 所示。

圖1 初期有軌電車在交叉口的運行規(guī)則

2.3 T1 線運行后期交叉口交通信號

經(jīng)過有軌電車線網(wǎng)運營策略整改，為有軌電車提供交叉口絕對優(yōu)先通行權(quán)，通過在距離交叉口200m 范圍處布設(shè)信標(biāo)，通過傳感器數(shù)據(jù)判斷有軌電車運行位置，平交路口優(yōu)先控制器通過不同信標(biāo)上傳位置與道路交通信號控制器配合，進(jìn)行交叉口相位切換[2]。其運行規(guī)則如圖2 所示。

圖2 嘉興市有軌電車的運行規(guī)則

由拳路-雙溪路交叉口信號相位如圖3 所示。

圖3 由拳路-雙溪路交叉口信號相位

由拳路-雙溪路交叉口為四相位，在圖中分別顯示為A、B、C、D，而T 相位為有軌電車經(jīng)過時的插入相位。信號相位時長如表2 所示。

表2 由拳路-雙溪路交叉口信號相位

根據(jù)實地調(diào)查，該交叉口信號相位運行邏輯如圖4所示。

圖4 后期有軌電車在交叉口的運行規(guī)則

2.4 T1 線交叉口交通信號優(yōu)化

2.4.1 優(yōu)化方向

在道路交叉口為有軌電車提供優(yōu)先通行的信號，是落實公共交通優(yōu)先戰(zhàn)略的體現(xiàn)，是提高有軌電車運營安全、運營速度、運營可靠性及運營效率的重要保障，是有軌電車智能化運營控制的重要特征。但有軌電車的交通信號優(yōu)先與路權(quán)的分配密切相關(guān)，有軌電車采用混合路權(quán)時，在交叉口無法做到很好的信號優(yōu)先。

目前，嘉興有軌電車T1 線的交通信號控制策略為絕對優(yōu)先，即當(dāng)有軌電車運行至交叉口時可不停車直接通過交叉口。此通行策略會侵占其他交通相位的時間資源，造成其他相位車輛的延誤增加，尤其對于流量大的相交道路其影響更為突出，將導(dǎo)致交叉口服務(wù)水平的下降。同時，由于道路交叉口的服務(wù)水平具有關(guān)聯(lián)性的特點，一個道路交叉口節(jié)點的瓶頸將會導(dǎo)致一個區(qū)域的交通阻塞，所以需要同步因有軌電車信號優(yōu)先而受到影響的整體區(qū)域進(jìn)行交通協(xié)調(diào)[2]。

因此，我組在借鑒蘇州高新區(qū)有軌電車1 號線的主動請求式信號優(yōu)先策略的基礎(chǔ)上，結(jié)合被動式信號優(yōu)先常用策略，創(chuàng)新考慮有軌電車交叉口優(yōu)先級評價指標(biāo)，提出道路相位正常疏通保護(hù)機(jī)制以提升交叉口總體客運通行能力。

2.4.2 被動式信號優(yōu)先策略

傳統(tǒng)的被動式信號優(yōu)先主要通過采集有軌電車運行的歷史數(shù)據(jù)以估算有軌電車需要的優(yōu)先等級。常用的被動式優(yōu)先方法如圖5 所示。

圖5 被動式優(yōu)先方法

由于現(xiàn)實交通情況多變，應(yīng)結(jié)合采用主動式信號優(yōu)先方式優(yōu)化信號。

2.4.3 主動式信號優(yōu)先策略

有軌電車主動式信號優(yōu)先的常用方法是基于延長同方向綠燈、縮短同方向紅燈、插入相位等方法衍生出來的。根據(jù)有軌電車到達(dá)時刻與當(dāng)前信號控制所處的階段具體指定信號時間，該方案的實施應(yīng)當(dāng)在保證道路相位的最小綠燈時間、保證相位間的安全綠燈間隔的前提下進(jìn)行。常見的主動式信號優(yōu)先方法如圖6 所示。

圖6 主動式優(yōu)先方法

2.4.4 道路相位正常疏通保護(hù)機(jī)制

考慮嘉興有軌電車線網(wǎng)正處在逐步完善階段，過高的信號優(yōu)先將會破壞原道路相位的交通舒暢性，且由于有軌電車的運營具有靈活性的特點，其經(jīng)過交叉口的時間點不易控制，易出現(xiàn)有軌電車交替通過而造成的綠燈通行資源空放等情況，降低交叉口整體通行效率[3]。因此，嘉興市有軌電車的信號控制除考慮主動式、被動式優(yōu)先策略以外，還應(yīng)兼顧交叉口的總體運行情況，即建立道路相位正常疏通保護(hù)機(jī)制。有軌電車經(jīng)過交叉口時將會導(dǎo)致垂直方向車道車輛進(jìn)行等待，如圖7 所示。

圖7 有軌電車經(jīng)過交叉口時將會導(dǎo)致垂直方向車道車輛進(jìn)行等待

嘉興市有軌電車一班次五節(jié)車廂能夠承載的人數(shù)為368人，如表3 所示，根據(jù)2021年6月25日（嘉興有軌電車初次開通日）至2022年2月27日有軌電車每日運營數(shù)據(jù)，取平均上座人數(shù)40 人。

表3 2021年6月25日至2022年2月27日嘉興市有軌電車運營情況

汽車承載人數(shù)上限為4 人，其中1 人上座率為50%，2人上座率為20%，3 人上座率為15%、4 人上座率為10%、5 人上座率為5%。計算道路相位是否觸發(fā)正常疏通保護(hù)機(jī)制公式如下：

式中：judge——判斷有軌電車經(jīng)過時相位如何變換，若judge≥1則有軌電車相位正常插入下一相位，若judge＜1則觸發(fā)疏通保護(hù)機(jī)制，有軌電車在交叉口等待當(dāng)前相位結(jié)束后插入相位；

Pg——有軌電車承載人數(shù)，在嘉興市有軌電車運營中取值為40；

P直——與有軌電車同方向放行的車流承載人數(shù)；

P’當(dāng)前——當(dāng)前相位放行的車流承載人數(shù)。

P′當(dāng)前= P′1+ P′2+ P′3+ P′4+P′5

= q′×50%×1 + q′×20%×2 + q ′×1 5%×3 + q′×1 0%×4 + q ′×5%×5

q’為當(dāng)前相位放行的車流量，同理：

P 直= P1+ P2+ P3+ P4+ P5

=q×50%×1 + q×20%×2 + q×1 5%×3 + q×1 0%×4 + q×5%×5

將以上綜合考慮，以交叉口疏通人數(shù)為衡量基準(zhǔn)，當(dāng)有軌電車方向直行車輛載人數(shù)以及有軌電車載人數(shù)小于交叉口垂直方向車輛載人數(shù)時，交叉口應(yīng)采取道路相位正常疏通保護(hù)機(jī)制，取消有軌電車的優(yōu)先通行權(quán)，而放行當(dāng)前相位車流，進(jìn)而提升交叉口總體客運通行能力。

2.5 T1 線交叉口信號優(yōu)化最終方案

綜合考慮有軌電車及所經(jīng)過交叉口通行效率，結(jié)合嘉興市有軌電車交叉口信號演變，論文提出T1 線交叉口信號優(yōu)化的最終方案（如圖8 所示）[4]，在原有信號交叉口信號邏輯基礎(chǔ)上增設(shè)道路相位是否觸發(fā)保護(hù)，從而抑制突發(fā)的有軌電車信號優(yōu)先造成的放行損失。

圖8 T1 線交叉口信號優(yōu)化的最終方案

3 結(jié)語

論文通過提出道路相位正常疏通保護(hù)機(jī)制作為有軌電車與原有城市道路配合的紐帶，提升有軌電車網(wǎng)絡(luò)骨架與嘉興市城市交通的適配性，抑制有軌電車路權(quán)過高導(dǎo)致的信號燈空放，從而提升有軌電車經(jīng)過的交叉口整體協(xié)調(diào)客流水平。