現(xiàn)代有軌電車信號系統(tǒng)方案設計

1、<p>　　現(xiàn)代有軌電車信號系統(tǒng)方案設計</p><p>　　摘要根據(jù)現(xiàn)代有軌電車工程的特點系統(tǒng)分析了信號系統(tǒng)基本構成與功能。結合工程需要重點分析了道岔控制系統(tǒng)和路口優(yōu)先控制系統(tǒng)的原理和實施方案，可供類似工程信號系統(tǒng)方案設計參考。 </p><p>　　關鍵詞現(xiàn)代有軌電車 信號系統(tǒng) 方案設計 </p><p>　　Abstract: According t

2、o the characteristics of the modern tram project, the basic structure and functions of the signal system were analyzed. Combined with the project, the principles and plans for the control system in main line turnouts and

3、 the signal priority control system in intersection were analyzed in detail, which are beneficial for the signal system design for the similar engineering project. </p><p>　　Key words: modern tram; signal sy

4、stem; plan design </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1引言 </b></p><p>　　現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)是在傳統(tǒng)有軌電車基礎上發(fā)展起來的新型快速公共交通系統(tǒng)，具有工程造價低、建設周期短、運營組織靈活、乘坐舒適快捷、節(jié)能環(huán)保等諸多特點。根據(jù)《城市公共交通分類標

5、準》有軌電車系統(tǒng)屬于中低運量等級（客運能力0.6～1萬人次/h），介于常規(guī)公交與地鐵輕軌之間的地面快速公共交通工具，是對地鐵輕軌大運量軌道交通系統(tǒng)有效補充，在國內(nèi)大中城市公共交通中開始逐步實施?，F(xiàn)代有軌電車與地鐵等中大運量軌道交通系統(tǒng)相比有如下特點。 </p><p>　　1)一般采用部分專用路權，半封閉運行，交叉路口處信號優(yōu)先，保證運行速度和安全。 </p><p>　　2）線路以地面線

6、路為主，車站結構簡單、規(guī)模小，附屬設施投資和運營成本相對小。 </p><p>　　3）車輛以低地板有軌電車為主，轉彎半徑?。ㄇ€半徑最小可在20m以下）、噪音和振動小、車輛舒適美觀、節(jié)能環(huán)保，是城市中一道靚麗的風景線，突顯“現(xiàn)代”氣息。 </p><p>　　4）車輛最高運行速度一般為70km/h,旅行速度25km/h左右，車輛運行以人工駕駛為主。 </p><p&g

7、t;　　信號系統(tǒng)是保障軌道交通運行安全和運行效率的重要基礎設施，使得列車在保障安全運行的前提下實現(xiàn)線路的最大運能。常規(guī)地鐵信號系統(tǒng)至少包括列車自動監(jiān)控（ATS）、列車自動防護（ATP）、計算機聯(lián)鎖（CBI）和列車自動運行（ATO）等子系統(tǒng)【1】。若將其完全移植到現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)中，不僅沒有有效解決有軌電車半專用路權的安全行車問題，而且造成投資浪費，沒有體現(xiàn)出現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)簡潔的特點。本文結合廣州海珠環(huán)島線工程設計系統(tǒng)分析現(xiàn)代有軌電車的

8、信號系統(tǒng)方案。 </p><p><b>　　2 系統(tǒng)構成 </b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)代有軌電車線路部分專用路權，交叉路口優(yōu)先，運行速度較低，列車運行人工駕駛為主的特點，其信號系統(tǒng)主要由調(diào)度管理系統(tǒng)、道岔控制系統(tǒng)、路口優(yōu)先控制系統(tǒng)和車輛段控制系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)構成如圖1所示。 </p><p>　　圖1 現(xiàn)代有軌電車信號系統(tǒng)構成示意圖

9、</p><p><b>　　3調(diào)度管理系統(tǒng) </b></p><p>　　調(diào)度管理系統(tǒng)可實現(xiàn)行車指揮、調(diào)度營運計劃管理、配車計劃管理、車輛運行監(jiān)控、監(jiān)督及報警管理、運營統(tǒng)計、司乘考勤、統(tǒng)計報表等功能。 </p><p>　　為實現(xiàn)調(diào)度中心對列車的自動監(jiān)視功能，需對全線列車進行實時定位。由于正線除道岔區(qū)段以外的區(qū)域進行列車定位僅為實現(xiàn)中心的監(jiān)視

10、而不涉及行車安全，因此，定位方案推薦采用有軌電車和快速公交工程中常用的全球定位系統(tǒng)（GPS）方案。 </p><p>　　調(diào)度中心設備主要包括系統(tǒng)主機、GPS后臺處理器、調(diào)度員工作站、運行圖工作站、培訓工作站、與其他系統(tǒng)的接口設備、電源分配柜及打印機等。 </p><p><b>　　4道岔控制系統(tǒng) </b></p><p>　　道岔控制系統(tǒng)是

11、保障有軌電車行車控制、行車安全、高效作業(yè)的重要控制設備。有軌電車工程正線道岔主要設置在起點站、中間站、終點站折返渡線及進出車輛段的岔線上。 </p><p>　　正線道岔控制可以分為地面手動控制、地面電動控制和車載無線控制三種?，F(xiàn)代有軌電車工程采用部分專用路權，車輛行進依據(jù)地面交通信號（紅綠燈），列車采用人工駕駛模式，正線道岔控制一般采用車載無線控制方式。 </p><p>　　4.1道岔

12、控制工作原理 </p><p>　　在岔前、岔后直股、岔后側股旁安裝無源電子標簽，將區(qū)段分為接近區(qū)段和道岔區(qū)段。地面控制設備不斷向空中廣播控制單元控制范圍內(nèi)的道岔信息，列車接近道岔區(qū)段時，收到地面道岔控制設備的信息，司機發(fā)送道岔控制請求，如果請求成功表示該列車獲得道岔控制權，地面控制設備能夠對所對應的道岔進行操作，否則不能進行操作。 </p><p>　　當列車運行至道岔區(qū)段標簽時，列車讀

13、出道岔區(qū)段標簽，系統(tǒng)鎖閉道岔并開放進路信號，此時道岔不能被任何列車操作。當列車再次讀到道岔區(qū)段標簽時進路出清，道岔解鎖，可以被其他具有控制權的列車操作。 </p><p>　　4.2系統(tǒng)構成與功能 </p><p>　　道岔控制系統(tǒng)由車載設備和地面設備組成，詳見表1；車地之間通過無線通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。 </p><p>　　表1 道岔控制系統(tǒng)構成及功能 </p

14、><p>　　5 路口優(yōu)先控制系統(tǒng) </p><p>　　有軌電車屬于地面快速公交，無論是否設置專用路權，在通過路口時均存在與社會車輛共同行使的情況，與其它車道之間存在著平面交叉，因此要受路口信號的控制，有可能會紅燈停車。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，在常規(guī)公交的運行延誤中，交叉口延誤占總延誤的50%～60%。因此若不解決有軌電車在交叉口的延誤問題，運行車速難以保證。為充分發(fā)揮有軌電車快捷、運量大的特點，應設

15、置路口信號優(yōu)先控制系統(tǒng)。 </p><p>　　5.1路口優(yōu)先工作原理 </p><p>　　在距各平交路口進口一定距離處設置檢測器，當有軌電車進入預先設定的“判定范圍”內(nèi)時，車載設備結合車輛位置信息、車速和已知的交叉口位置信息等，計算出有軌電車預計到達交叉口的時刻，并將信息以一定時間間隔傳遞到交通信號控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)決定優(yōu)先策略，然后向信號機發(fā)出指令以實現(xiàn)有軌電車無阻滯、快速、安全通

16、過交叉口的目的。該系統(tǒng)所需的設備簡單、投資小，僅需要在各進口公交專用道內(nèi)設置檢測器即可；另外，其信號優(yōu)先控制策略靈活，可適用于多種情況下的優(yōu)先控制，是目前許多國家和地區(qū)廣泛采用的路口信號優(yōu)先控制系統(tǒng)。路口信號優(yōu)先控制系統(tǒng)結構示意圖如圖2所示。 </p><p>　　圖2路口優(yōu)先控制系統(tǒng)結構示意圖 </p><p>　　有軌電車的路口信號優(yōu)先與交通信號控制系統(tǒng)具有密切的關系，信號優(yōu)先的請求信

17、息由有軌電車發(fā)出，而如何響應和處理則由交通信號控制系統(tǒng)執(zhí)行。因此交通信號控制系統(tǒng)的先進性、可靠性直接影響到有軌電車信號優(yōu)先的效果。 </p><p>　　若有軌電車沿線的交叉口信號控制為單點控制，即相鄰交叉口之間沒有協(xié)調(diào)，當信號機對有軌電車優(yōu)先請求信號做出響應時，無法獲知當前社會車輛的需求情況以及各不同方向的交通需求情況，更重要的是由于相鄰交叉口之間的信號控制沒有協(xié)調(diào)關系，有可能出現(xiàn)連續(xù)多個路口都要改變當前的信號

18、方案，因此這種情況下做出的信號優(yōu)先可能會對社會車輛和相交道路造成較大的影響，有軌電車的優(yōu)先也不能完全保證，路口紅燈停車的概率也難以降低。 </p><p>　　根據(jù)國內(nèi)外各大城市交通信號控制系統(tǒng)的建設發(fā)展過程，建議交通信號控制系統(tǒng)采用區(qū)域協(xié)調(diào)自適應信號控制系統(tǒng)，以大幅提高交通管理的水平和交通信號控制的效率。 </p><p>　　5.2信號優(yōu)先方案 </p><p>

19、;　　信號優(yōu)先方案主要有插入相位、綠燈延長、紅燈縮短等三種基本優(yōu)先方案。 </p><p>　　插入相位：當檢測到有軌電車在某非通過相位到達時，在非通過相位中插入一個請求相位，使得有軌電車提前通過。插入相位結束后仍然回到原相位，按照原有相位順序運行。 </p><p>　　綠燈延長：當有軌電車在有軌電車通行相位（綠燈）末尾到達時，系統(tǒng)延長該有軌電車通行相位長度，讓有軌電車順利通過。 <

20、;/p><p>　　紅燈縮短：當有軌電車在非通過通行相位達到時，系統(tǒng)提前開啟有軌電車通行相位（綠燈早亮），盡量讓有軌電車優(yōu)先通過。 </p><p>　　6 車輛段控制系統(tǒng) </p><p>　　車輛段主要承擔列車的停放、檢修、試車、洗車等作業(yè)。為保證列車進出車輛段以及段內(nèi)調(diào)車作業(yè)的行車安全，提高運行效率，與常規(guī)城市軌道交通類似，車輛段一般設置計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，實現(xiàn)道岔、

21、信號機、軌道區(qū)段間的聯(lián)鎖，列車空閑/占用檢測設備采用計軸或軌道電路。 </p><p><b>　　7 結論 </b></p><p>　　信號系統(tǒng)是保障現(xiàn)代有軌電車安全、可靠和高效運行的重要基礎系統(tǒng)，主要由調(diào)度管理系統(tǒng)、道岔控制系統(tǒng)、路口優(yōu)先控制系統(tǒng)和車輛段控制系統(tǒng)等系統(tǒng)構成。其系統(tǒng)功能和構成的選擇應結合現(xiàn)代有軌電車工程部分專用路權、人工駕駛和運行速度較低等特點合理

22、配置，在滿足安全可靠的前提下盡量簡化系統(tǒng)構成和功能配置，充分利用社會公共資源，降低系統(tǒng)的初期投資和運營成本。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] GB 50157?2003 地鐵設計規(guī)范[S]．北京：中國計劃出版社,2003：128-137． </p><p>　　[2] 唐淼，馬韻. 現(xiàn)代有軌電車在城