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高翔:有轨电车信号控制现状与发展趋势

作者: 2018-06-21 10:07:24 浏览:1

首先,有轨电车与道路是不是一定要进行协同控制?

有轨电车常见敷设型式为路段中专用路权,但是到了交叉口,受道路交通信号的控制,与其他交通参与者会产生直接的平面冲突。所以从交叉口混合路权的角度,有轨电车与道路的协同是必不可少的。

从安全的角度,有轨电车与地铁等轨道交通不一样,它不在封闭区间内运行。国内外一些相关统计数据表明,有轨电车的安全事故80%以上都是发生在交叉口附近的区域内。

从效率的角度,有轨电车的定位为中运量公交,是介于大运量的轨道交通和一般运量的公交之间的一种模式。在这种中运量的规模下,需要得到一定的信号优先来保证运行速度和服务水平。如果没有有效的协同控制,有轨电车的运行效率往往会受交叉口的制约。统计数据表明,有轨电车在没有协同或者信号优先的背景下延误率非常高。

所以,从以上两个角度说明,与道路协同的有轨电车信号控制必不可少。基于有轨电车车长、加减速性能等特征,其安全运营尤为重要,需要在交叉口进行特殊的设计。为保障有轨电车中运量公共交通的作用,需要在地面道路交叉口提供优先通行权,从而保障其运行速度、运能、准点率。

没有协同控制、信号优先的有轨电车不能称之为现代有轨电车。

其次,有轨电车的协调控制跟公交信号优先控制一样么?

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公交车一般长度在7-12米,但是有轨电车比较常见的是35米长,连挂后可长达70米。车辆性能也有非常大的差别,有轨电车多数为钢轮钢轨的制式,其加减速性能较公交车要差很多。

然后从定位精度的要求来说,公交对定位精度有一定的容忍性,比较常见的定位方式是GPS。但有轨电车有一套自己的轨道信号系统,对定位精度的要求非常高。

从信号设计的角度,需要为有轨电车进行特定的信号设计,相较于公交信号设计要更为复杂。公交车的专用信号灯并不是必备的,但对路段专有路权的有轨电车来说,用于控制其通过交叉口的专用信号灯必不可少。

所以,有轨电车的信号控制起源于公交信号优先,但复杂程度远远高于公交信号优先,需要道路交通信号控制与轨道信号系统两个系统的有机结合。

第三,国外的经验能照搬么?

有轨电车在欧美国家发展了很多年,已经有很多成熟的案例和先进的技术,我们在设计和研究过程中也经常会与国外相关的建设单位及实施单位交流,他们很多经验的确是值得我们借鉴。

但是,国内有轨电车的选线与国外的选线差别比较大,国内有轨电车途径的交叉口流量较大,往往会通过主城区比较拥堵的交叉口,与国外的实施环境差别非常明显。

我们在国外也做过实地调研,包括定量的数据分析。国外运行环境相对比较简单,无论是交通参与者类型,还是交通流量。甚至在高峰期间,国外很多有轨电车通行的路口服务水平还是非常好,流量也较低。即便是巴黎连接主城区和郊县的线路也是如此。

因此,国外很多成熟先进的技术非常值得借鉴,但是不能简单的照搬。因为应用环境差别非常大,国外给予有轨电车较高的优先级,甚至“绝对”的优先,对社会交通的影响不是特别大。但在国内难度要大的多,需要考虑的因素更多。

❖与道路协同的信号优先设计的关键问题

第一,为什么道路交通和轨道交通信号一定要结合?

信号优先的请求是通过轨道信号系统发出,由道路交通信号系统进行处理,具体执行又由轨道信号系统来进行,所以两套系统之间有非常多的信息交互,而且都是实时的信息交互。因此需要轨道信号系统和道路信号系统有机结合。

有轨电车通行路口的信号设计特点也非常突出。举个例子,现在国内常见的绿间隔做法是粗放的三秒钟黄灯,大一点的路口再加两秒钟全红。但有轨电车上去之后,这种粗放的率间隔设置可能就有安全性问题。有轨电车车身长度非常长,制动性能比普通机动车辆要差,与其通行相位相衔接相位的绿间隔要单独设计。

检测和请求方面,常规机动车检测线圈的检测原理为金属感应,但是有轨电车用的比较多的是通信方式的环线检测。从处理的过程来说,要考虑的因素非常多,不仅要考虑道路交通信号控制的参数与限制条件,还要考虑轨道信号系统的运行与控制。

从信号的显示型式来说,有轨电车要有专用的信号灯。目前欧洲各个国家都有自己的标准,但是整个欧洲还不统一。国内也在做相关标准化研究,上海市地方标准《有轨电车工程设计规范》首次规定了有轨电车专用信号型式与安装要求。

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再讲一下完整的有轨电车信号设计包括什么。一般来说分几大内容,包括系统设计、施工图设计、信号优先策略设计、各路口配时设计、协调优先配时方案、各路口主动请求式信号优先配时,还要根据不同道路的断面型式做出一些特定的信号相位相序方面的设计。

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苏州高新区有轨电车1号线是比较早开通的、设计并实施了信号优先的现代有轨电车线路。左下是两套信号系统的两个机柜,左边是道路交通的信号机柜,右边是轨道信号的机柜,中间还有一个接口箱。现有线路的信号优先是通过两套系统在路口层面实现信息实时交互,控制有轨电车的信号优先通行。

有轨电车的控制理念不能只考虑有轨电车沿线,否则可能会出现一条线畅通了,但是对一片区域有不利的影响,反过来也会制约信号优先的效果。所以要考虑有轨电车信号优先影响区域,对区域进行协调信号控制,既保证有轨电车的优先效果,又尽可能降低对区域的不利影响。

还有一个大家都非常关注的问题:有轨电车信号优先控制和社会交通的矛盾能否解决?

国外比较常见的方式是采用绝对优先,有轨电车到了交叉口基本上都能够保证不停车通过交叉口,由司机来控制区间车速和停站时间,掌握准点。多采用的是主动优先,到了交叉口提前一段距离多次发出请求信息,来逐步处理。这种优先方式比较合适国外交通环境,交通量比较小、尤其是郊县类的区段。

但是国内的交通情况应该采用有条件的优先,也就是我们不仅仅要考虑有轨电车的请求,还要综合考虑背景交通的状态,以及轨道信号的运行情况,然后通过一定的条件来给予有轨电车的信号优先。

我们要找到有轨电车与社会交通的平衡点,通过协调控制的方式来平衡两方效益,实现协同控制。

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做个小结,有轨电车与道路的协同是必不可少的;与公交优先相比有很大的差别;国外的经验值得借鉴,但是不能够简单的照搬;信号控制最关键的问题在于城市道路交通信号控制与轨道信号系统的结合;有轨电车与社会交通的矛盾主要还是依靠协调控制的方式来解决。

❖发展趋势

经过这些年的发展,有轨电车控制越来越成熟,但是它的标准化依然存在很多问题。包括信号灯型式、设施设备安装位置要求、控制策略与适用条件、接口与互联互通都非常缺乏标准化。

现在每条线路的建设都会遇到一个共同问题,就是两套信号系统的接口,每次都要进行不同系统的接口设计,不同厂家的系统提供的接口完全不同,每次都要经历很长时间的研究与对接。

在标准化方面,我们也做了一些探索和努力。上海市地方标准《有轨电车工程设计规范》已经发布,首次提出了有轨电车专用信号型式以及安装要求。

还有一个发展趋势是一体化,就是轨道信号和道路信号的一体化,两套信号系统未来肯定要整合,这个就是道路交通行业和轨道行业在有轨领域里的有机结合。

第三是精细化控制。有轨电车控制的要求越来越精细化,服务水平要求也越来越高。对于一条公交线路,运行时刻表的稳定性是我们最关注的一个指标。全程运行速度是我们之前比较追求的一方面,现在几条路线运行速度都能达到25公里/小时以上,甚至有的能达到30公里/小时以上。从有轨电车的控制角度来说,速度已经不是问题,而准点率是我们未来更加关注的内容。

第四个趋势是网络化。以前一个城市可能只有一条试验线,现在有轨电车逐渐也呈网络化,对控制提出了非常高的要求,不仅是安全问题,还包括效率问题。到了交叉口,除了要服从道路交通控制之外,还有轨道的道岔信号。在这个位置两个系统的结合是非常复杂的问题,可能是网络化运行的关键瓶颈点。

第五是有轨电车与公交的多式联运、联合调度。目前比较常见的有轨电车运营调度和常规公交是分离的,有轨电车有自己的调度中心。但是,现在各类型公交有联运的需求,我们在台州项目里面可能会最早与常规公交建设联合的运营调度平台,将有轨和常规的公交进行联合调度。

第六是有轨电车信号控制的评估和优化。我们认为有轨电车控制的评估有很多独特的特点,从有轨运营的指标角度、社会交通影响的角度,从安全指标、设施配置的指标都有一系列的工作要做。

我们现在做完的一些评估,不仅是为控制服务,还可以反过来影响线路的选址,线位的选择,包括配车数、场站规模、站台位置的设计。有轨电车的控制在整个建设工程里面总投资占比虽然比较低,但是对整个工程影响非常大。


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