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摘要：简要介绍有轨电车路口类型和路口优先方案，重点分析3种信号优先控制策略对平交路口交通的影响，提出有轨电车信号优先设计思路。建议在有轨电车路口优先设计中，结合路口特点选择合理的信号优先方案，实现有轨电车运营效率及路口资源利用最大化。
关键词：有轨电车；信号系统；优先控制
当前，国内各城市交通拥堵问题日趋严重，城市出行面临巨大挑战。优先发展公共交通系统，是缓解城市交通拥堵、满足居民出行需求的重要途径。现代有轨电车系统是近年来兴起的一种新型城市轨道交通，是介于 BRT 和轻轨之间的中等运量轨道交通系统，与其他轨道交通方式相比，具有舒适度高、低碳环保、建设灵活度高、成本低、建设周期短等优势。
有轨电车信号系统是保证相应区域列车运行安全、缩短行车间隔、提高平均旅行速度、提高全系统管理水平的关键系统。不同于地铁，有轨电车属于地面交通体系，在地面路口处与其他道路车流、行人不可避免地产生交叉，且路口数量众多，一般一条有轨电车线路上共有几十个路口，路口区域的有轨电车通行效率，是影响全线旅行速度和运行效率的关键因素。目前国内较早开通的一些有轨电车项目，很多都没有设置路口优先系统。增加及优化有轨电车信号系统路口优先控制功能是解决路口问题的必然选择，是当前有轨电车规划、建设过程中需重点考虑的问题。
一、路口分类
根据几何结构和交通流量的不同，平交路口可以分成若干类型。有轨电车所经过的平交路口类型，很大程度上影响了信号控制策略的选择。当前国内有轨电车经过的交叉口以平交路口为主，对有轨电车而言，交叉口主要包括路中转路侧、路中转路中、路中直行和路侧直行4种类型。
二、路口优先权
有轨电车司机凭信号灯显示行车，有轨电车专用信号灯显示与该平交路口道路交通信号灯显示协调一致，当有轨电车通过时，仅有非冲突相位社会车辆及行人可通行，保证有轨电车、社会车辆及过街行人的安全。现代有轨电车的信号优先权主要有绝对优先、相对优先2种形式。平交路口优先请求能根据不同速度的列车运行工况，适时进行优先权开放。
（一）绝对优先
当有轨电车接近平交路口时，向交通信号控制系统发送列车位置信息，请求优先通过前方路口；控制系统接收到列车请求后，无条件地中断与有轨电车冲突的信号相位，给予电车通过的相位信号；电车离开平交路口后，再恢复到原来的相位。这样可以保证电车到达平交路口后，无需等待直接通行。
（二）相对优先
与绝对优先方案类似，但交通信号控制系统不是无条件地中断与有轨电车冲突的信号相位，而是在检测到有电车接近平交路口时，调整信号周期使电车优先通行。优先过程一般为：首先确定有轨电车位置，判断电车到达地点、是否晚点等信息，以确定是否给予信号优先；同时，根据电车与平交路口的相对位置、当前位置来动态调整信号优先策略。
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三、控制原理
（一）系统结构
有轨电车信号优先控制层，包括平交路口信号控制器、预告接近检测器、接近检测器、通过检测器、出清检测器、预告进路表示器、通过进路表示器及与交通信号控制层的相应接口，主要实现有轨电车接近路口的检测、信号优先控制请求的传递、道路交通信号状态的检测、通过进路表示器以及预告进路表示器的控制等功能。
有轨电车的检测采用有轨电车专用的车－地无线通信设备，与车载子系统配合，实现信号优先控制功能。
（1）信号优先控制单元。主要由交通指挥中心和有轨电车控制中心组成，用于实现交通网络整体控制功能，包括接收有轨电车的行驶信息（当前位置，行驶速度等），根据一定的算法规则，确定信号灯配时调整方案，并将控制方案推送至交通信号控制系统。
（2）车－地无线通信设备。该系统通过在轨旁安装感应线圈的方式，实现在车载和通信系统固定部分之间的指令设置和信息的双向无线传输。数据既可以从车载系统传输到轨旁设备，也可以从轨旁设备传输到车载系统。
（二）控制策略
控制策略分为延长绿时、提前换相及周期倍分3个子策略，下面分别进行分析说明。
1、延长绿时。设想这样一个场景，当轨道直行绿灯即将结束，一列有轨电车正在接近路口，此时可以有2种选择：要么按计划进行相位切换，要么延长绿时，放行有轨电车。如果是传统定时控制，即按计划进行相位切换，可能会阻止这个电车通过路口，或者由于相位切换恰好发生在电车部分通过路口的时刻，则电车行驶会被打断；如果是经典的感应控制，在感应到电车之后会延长绿时，但延长量并不能根据电车的长度进行调整，有可能在感应绿时延长到最大绿时后，电车仍然没有完全通过路口，这时候会强行切换相位。延长绿时的策略是根据需要，对“延长绿时放行电车”的选择进行评价，如果放行电车带来的利益大于损失，延长绿时放行电车；如果利益小于损失，不放行电车。
2、提前换相。轨道绿时即将结束，如果轨道交通流并不繁忙，而此时普通车道却有若干车辆在排队等待。这个时候可以有2种选择：要么按照原计划进行相位切换，要么提前结束本相位，让普通车道车辆得以通过路口。如果是按照原计划进行相位切换，普通车道车辆就必须等待；如果是经典的感应控制，由于轨道绿时尚未结束，因此同样不能提前切换相位，导致普通车道车辆额外的等待。而提前换相策略是根据实际情况，衡量采取策略后的收益和损失，如果需要，可以提前结束当前相位，切换到下一相位，以减少普通车道车辆的等待时间。如果采取提前换相的策略，也就是立刻切换到下一相位，那么与延长绿时策略类似，同样需要考虑3个类型的电车和车队：一种是在普通车道上等待通过的车队（类型Ⅰ）；一种是如果按照原本的配时计划通过路口，但是在提前换相的情况下遇到红灯而停下的车队（类型Ⅱ）；还有一种就是在原本的配时计划下就是被阻止的电车（类型Ⅲ）。
3、周期倍分。这个策略比较简单，就是将原先的信号灯周期平均分成2部分，形成2个子周期，这样在轨道交通流不繁忙的时候，普通车道的车辆有更多的机会通过路口，避免长时间的等待。这样做一方面对普通车道上排队等候的车辆，增加了通过路口的机会（大幅减少普通车道车辆的延误）；另一方面不影响原有的信号灯周期，不会打乱更高层次的区域调控策略。该策略在平峰时段或者低峰时段使用较为合适。
为充分提高道路资源的利用率，路口信号优先方式应结合路口特点及车流量状况，合理地选择相应的控制策略。在有轨电车路口信号优先权还没有统一的设计标准情况下，本文从相位的3种控制策略方面浅析路口信号优先的设计方案，建议在有轨电车路口优先设计中，结合路口特点选择合理方案。
参考文献
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[2]袁江波.现代有轨电车路口信号优先控制的方案及比选[J].城市轨道交通研究，2016，（03）
[3]代磊磊.现代有轨电车平交路口信号优先与协同控制的实践[A].中国智能交通协会.第十届中国智能交通年会优秀论文集[C].中国智能交通协会：，2015：7
论文作者:周士弟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/21
标签：路口论文; 有轨电车论文; 信号论文; 相位论文; 电车论文; 策略论文; 车道论文; 《建筑学研究前沿》2017年第16期论文;