平面交叉口輕軌優(yōu)先信號控制策略研究摘要：本文介紹了地面輕軌系統(tǒng)的特點(diǎn)，對平面交叉口幾種典型的輕軌優(yōu)先信號控制策略進(jìn)行了分析和比較，并對輕軌優(yōu)先信號策略實(shí)施過程中的相關(guān)問題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：輕軌；交叉口；信號優(yōu)先1前言 城市軌道交通系統(tǒng)以其大運(yùn)量、高速度、無污染等特點(diǎn)，已成為各大城市改善城市交通狀況的重要選擇方式之一。按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和線路敷設(shè)方式的不同，常見的城市軌道交通系統(tǒng)可以分為地鐵、高架輕軌與地面輕軌（新型有軌電車）等幾種形式。與地鐵和高架輕軌相比，地面輕軌系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）建設(shè)成本低。每公里造價在1-1.5億元，約為高架輕軌的1/2，地鐵的1/6，同時建設(shè)周期也短；（2）布置方式靈活。根據(jù)具體條件，線路可布置在城市道路中間帶、道路一側(cè)或兩側(cè)，也可以利用舊式有軌電車線路進(jìn)行改造，或與市區(qū)鐵路共軌運(yùn)行；（3）方便乘客。乘客可以在地面車站直接上下車，而不用先換至地下或高架車站，新型低地板輕軌車輛的應(yīng)用更是方便了老年人、殘疾人等特殊乘客乘車。此外，一旦線路區(qū)間或車站內(nèi)發(fā)生事故，乘客的疏散也更容易。 由于地面輕軌具有的上述特點(diǎn)，使之在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。在歐洲和北美的許多城市，地面輕軌系統(tǒng)在整個城市公共交通體系中發(fā)揮著重要的作用。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，我國的城市交通問題日趨嚴(yán)重，各大城市都認(rèn)識到軌道交通系統(tǒng)是解決城市交通問題的重要手段之一。目前我國已有十幾個城市建成或正在建設(shè)軌道交通系統(tǒng)。其中這絕大部分是地鐵和高架輕軌，僅有香港、大連等少數(shù)城市擁有地面輕軌。地面輕軌在我國較少被采用，主要原因在于大多數(shù)人認(rèn)為地面輕軌在交叉口處與其它車輛混行，運(yùn)行效率和安全性較差。如果處理好地面輕軌在交叉口的優(yōu)先通行問題，那么其效率和安全是有保障的，并能收到良好的運(yùn)營效果。2交叉口輕軌優(yōu)先信號控制策略2.1被動優(yōu)先策略 被動優(yōu)先信號控制策略是在交叉口信號固定配時的基礎(chǔ)上，在每個信號周期內(nèi)增加專用的輕軌信號相位，在該相位階段只允許輕軌車輛通行，從而達(dá)到優(yōu)先控制的目的。具體的信號周期長度和輕軌專用相位出現(xiàn)的時間，是根據(jù)輕軌的平均行駛速度、發(fā)車頻率、站點(diǎn)位置等因素來確定。為達(dá)到更好的控制效果，往往還需要對交叉口進(jìn)行必要的渠化和管制，以減少輕軌與其他機(jī)動車流的潛在沖突，如設(shè)置中間島、禁止機(jī)動車左轉(zhuǎn)等。 由于不用設(shè)置輕軌車輛檢測器等附加設(shè)備，實(shí)現(xiàn)該控制策略所需的成本較低。但當(dāng)不是每個信號周期都有輕軌車輛通過交叉口時，其有關(guān)的信號時間就會被浪費(fèi)掉，同時造成交叉口整體延誤時間的增加。因此，雖然被動優(yōu)先控制策略在一定程度上可以提高輕軌的運(yùn)營效率，但在一般情況下并不推薦采用。2.2絕對優(yōu)先策略 絕對優(yōu)先的輕軌信號控制類似于鐵路列車通過交叉口時的獨(dú)占式信號控制模式。在此種模式下，當(dāng)安裝在交叉口上游的入口檢測器檢測到有輕軌車輛到達(dá)時，交通信號控制器就會中斷當(dāng)前的信號相位，直接給予輕軌車輛通過信號；當(dāng)交叉口下游的出口檢測器檢測到輕軌車輛已通過交叉口后，再恢復(fù)原來的信號相位。這樣當(dāng)輕軌列車到達(dá)交叉口時就可以不減速地直接通過，實(shí)現(xiàn)輕軌運(yùn)行時的“一路綠燈”。 在絕對優(yōu)先信號控制策略的實(shí)施中，輕軌車輛的檢測是一個重要的因素。為保證控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，要求輕軌車輛檢測器必須具有較高的準(zhǔn)確性、靈敏性，不能誤檢和漏檢輕軌車輛。目前國外輕軌優(yōu)先控制系統(tǒng)常采用的車輛檢測方式主要有以下幾種：（1）利用路旁架設(shè)的雷達(dá)或超聲波檢測器檢測輕軌車輛位置；（2）利用軌道內(nèi)設(shè)置的磁感應(yīng)或光學(xué)裝置檢測輕軌車輛位置；（3）利用車載無線電發(fā)射器和地面接受器檢測輕軌車輛位置。 輕軌車輛檢測器的具體安裝位置可根據(jù)輕軌平均行駛速度、交叉口清理時間及安全制動距離等因素綜合確定，如附圖所示。 絕對優(yōu)先控制策略可以確保輕軌列車在通過交叉口時不受任何延滯，但對橫向車流的影響非常嚴(yán)重。當(dāng)交叉口的橫向交通量較大時，這種控制策略很容易引起交通阻塞。因此，通常在交通流量較低的交叉口或與市區(qū)鐵路共軌運(yùn)行的輕軌線路上，才采用這種控制策略。2.3完全優(yōu)先策略 與絕對優(yōu)先類似，在完全優(yōu)先控制策略中，也需要在交叉口設(shè)置車輛檢測器，通過檢測輕軌車輛的位置確定是否給予其優(yōu)先信號。但與絕對優(yōu)先不同的是，該策略并不是無條件地中斷當(dāng)前信號相位，而是通過調(diào)整一個信號周期內(nèi)不同相位出現(xiàn)的時間來達(dá)到使輕軌優(yōu)先通行的目的。通常，在此種控制策略中有兩種基本的信號調(diào)整方式：（1）早斷。當(dāng)檢測器檢測到有輕軌接近交叉口時，若當(dāng)前相位輕軌方向的信號為紅燈，則通過調(diào)整信號機(jī)時相，為輕軌車輛提前提供綠燈；（2）遲啟。對已經(jīng)進(jìn)入綠燈區(qū)的輕軌車輛延長綠燈時間，使其能夠順利通過交叉口。 通過早斷和遲啟等手段調(diào)整信號相位，可以為絕大部分的輕軌車輛提供優(yōu)先通行條件，同時對橫向車流的影響較絕對優(yōu)先控制策略減少。因此，這種控制策略在國外輕軌及公共汽車的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)中被廣泛采用。2.4部分優(yōu)先策略 在完全優(yōu)先策略中，對每一列輕軌都試圖提供優(yōu)先通行條件。當(dāng)輕軌班次較密時，可能會造成信號相位的頻繁調(diào)整，對同向車流和橫向車流造成干擾。因此，一些城市的交通控制系統(tǒng)采取有選擇地為輕軌車輛提供優(yōu)先信號的策略，即部分優(yōu)先策略。依據(jù)具體情況的不同，選擇的標(biāo)準(zhǔn)可以是下列中的一種或幾種：（1）對提前或準(zhǔn)時的輕軌不提供優(yōu)先信號，僅對偏離時刻表的晚點(diǎn)列車提供優(yōu)先信號；（2）在高峰期為輕軌列車提供優(yōu)先信號，平時不提供優(yōu)先信號；（3）只對載客量超過一定數(shù)量的輕軌提供優(yōu)先信號，例如乘客超過200人的輕軌列車；（4）權(quán)衡輕軌列車延誤與機(jī)動車延誤，確定是否為輕軌提供優(yōu)先信號。 與完全優(yōu)先策略相比，部分優(yōu)先策略的適用范圍更廣。但實(shí)現(xiàn)該策略需要信號控制系統(tǒng)提供額外的附加信息，以確定何種車輛在交叉口能得到優(yōu)先通行權(quán)，因而系統(tǒng)的整體成本會有所增加。3不同控制策略間的比較 附表從輕軌列車延誤、橫向車流延誤、系統(tǒng)建設(shè)成本三個方面對前述四種輕軌優(yōu)先信號控制策略進(jìn)行了比較： 從附表可以看出，四種策略在不同指標(biāo)上各有優(yōu)劣，很難選出一個“最佳”的控制策略。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)輕軌沿線交叉口交通流量、交通管理水平、系統(tǒng)投資限制等具體條件選擇合適的優(yōu)先控制策略。必要時，可采用支持輕軌優(yōu)先的交通仿真軟件，對各種輕軌信號優(yōu)先控制策略的實(shí)施效果進(jìn)行分析與評估，確定采用何種方式。4結(jié)束語 地面輕軌系統(tǒng)具有運(yùn)量大、造價低、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，可作為中等城市公共運(yùn)輸體系的骨干，或大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。妥善處理好地面輕軌在交叉口處的優(yōu)先通行問題，能使其獲得較高的運(yùn)營效率和社會經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：【1】何宗華.城市輕軌交通工程設(shè)計指南.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996：225-254【2】鄭祖武.中國城市交通.北京：人民交通出版社，1994：113-116【3】許紅，馬建軍，吳芳.發(fā)展輕軌運(yùn)輸是改善城市公共交通現(xiàn)狀的重要途徑#鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，1999（1）：19-21【4】王文斌，于大海，張吉輝.輕型軌道優(yōu)先交通信號控制系統(tǒng).電子產(chǎn)品世界，2001（3）：31-35【5】Ronald JB,et al An Overview of Transit Signal Priority. ITS America, 2002 7:2-9.