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这个问题要讨论 | 张继锋:有轨电车信号优先控制技术与策略

有轨电车的发展背景、有轨电车介绍、信号优先控制技术

2017年3月22日,由赛文交通网主办的第六届中国智能交通市场年会在北京万寿宾馆隆重召开。在中国交通信号控制发展论坛上,南京莱斯信息技术股份有限公司交管系统事业部副总经理张继锋发表了《有轨电车信号优先控制系统简介》主题演讲。

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张继锋主要从有轨电车的发展背景、有轨电车介绍、信号优先控制技术三方面进行了详细介绍,并用实际案例论证了有轨电车信号控制的技术。

以下为张继锋演讲实录,经赛文交通网(China_7its)编辑整理:

一、有轨电车发展背景

企业的研发方向主要针对应用领域,大多数的需求来源于交警。随着城镇化水平的提高,导致居民出行机动化需求越来越强,交通问题越来越严峻。有轨电车发展的必然性,有限发展公共交通成为解决中国城市交通问题的必由之路。

有轨电车作为新生轨道交通方式,在寻求更加完美的城市运输体系中的都有其地位,并被写入“十二五”以及“十三五”计划。根据城市轨道交通网络规划,到2020年,有轨电车的总投资将达到三千亿,建设总长度将超过两千五百公里。 

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国内已经有二十多个城市开始布局有轨电车建设,但真正建成的比较少。未来城市交通运输将呈现公交、地铁、有轨电车三分天下的局面。国外也有电车研究,起步比国内早,我们也常参照大量国外的技术和文献。

国内的有轨电车,据统计在北京、上海、天津、珠海等城市都建设了有轨电车系统。针对有轨电车在交叉口与社会车辆的冲突,国内研究了不同等级道路交叉口交通流量的组成特性,以此为依据,确定各相交等级交叉口的信号配时策略,建立了适用有轨电动车运行的特殊方案。

研究采用动态配时策略,添加有轨电车专用相位,既保证了有轨电车的优先通行,又最大限度地提高了其他社会车辆的通行效率。研究通过对有轨电车到达交叉口停车线时间段的预测,以交叉口总体人均效益最大化为目标,可以兼顾有轨电车晚点情况、其它社会车辆交通效益等因素,为有轨电车提供有条件的交通信号实时优先控制。

二、有轨电车介绍

现代有轨电车除了具有轻轨交通的运行特性外,还要与市政道路交通相结合。其交通要素主要包括现代有轨电车路权类型、车道布设方式、路权隔离方式以及车站形式。这些交通要素对市政道路交通的整体通行会产生直接的影响。

有轨电车的路权主要有三种,第一种,独立路权。就是不允许其它任何车辆或行人进入,即全封闭专用道,在行车位置的隧道、高架以及地面隔离出来的通道。第二种,半封闭路权,在路上与其它交通方式有物理隔离。但其与其它交通方式在路口出有平面较差,南京的有轨电车就是这个方式。第三种就是共享路权,指各种交通模式混行的通道,车辆可以用非物理隔离的保留车道,也可能是在普通车道上运营。

有轨电车的运行侧重主要有三种,绝对信号优先、相对信号优先、部分信号优先。绝对信号优先指的是有轨电车中途不能停车,这种优先级别最高,但是大多数应用的都是相对信号优先,包括部分信号优先。 

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三、信号控制优先技术与策略

针对有轨电车的特殊运行情况,我们的信号控制系统做了一些调整和升级。首先是制定离线的有轨电车绿波方案,因为有轨电车发车的时刻表有严格控制,包括运行的距离、长度和每一站停的时间。

布置好绿波方案之后,再布置相应的检测器,检测如果因为上下课的原因,或者其它特殊原因,偏离了原由的时间表,这时信号系统就起了作用。在确保有轨电车优先通行后,经过一秒的周期,做平滑过度,再恢复原由的运行方式和状态,保证社会车辆也能通行。

有轨电车平交路口的信号灯设置方式主要有两种,在半独立路权下,有轨电车行驶速度较快,制动距离长,所需的安全等级又较高。这时候设置的是专用信号灯。在一般共享路权交叉口和一些交叉口其它交通方式流量不大的半独立路权通常采用共用的信号灯。 

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检测器的布置,在记录口单方向设置了四种检测器,分别是优先预告检测器、优先请求检测器、进入路口检测器以及有轨电车的出清路口检测器。

优先预告的检测器物色在距离路口三百到四百米,根据检测的信息可以给路口的信号机优化控制器发出列车即将到达的信息。

优先请求检测器通常会在距离路口八十到一百五十米,检测正在接近路口的有轨电车。根据有轨电车特性和安装位置,在入口的上游布测有轨电车进入路口器。它根据列车的车长以及相关的设计标准,提示有轨电车使出路口的检测器。

有轨电车信号优先控制方式主要有四种,分别是绿灯延长、红灯缩短、插入相位和跳跃相位。灯具可能预测有轨电车到达路口的时间节点,信号系统或者信号机当前项目的放入状态,根据不同的结构设置不同的预案。

第一种,当预测到有轨电车即将到达路口,它的放停相位正好是有轨电车的绿灯放停相位。但是剩余的放行时间不足以正常通过路口。这个时候,信号系统给予一定的绿灯时间补偿,让它的放行时间可以确保正常通过路口。

第二种红灯缩短。当预测到有轨电车到达路口的时候,放停相位是红灯的相位,但是下一个放行相位,正好是有轨电车可以同行的相位。这个时候,我们就提前截止红灯相位的发生,缩短红灯时间,让有轨电车可以正常通过路口。

插入相位,当预测到有轨电车到达路口的时间节点,当前相位是非放停相位,同时下一个相位仍然是有轨电车的非放停相位,这个时候我们有两种选择,

第一种就是插入有轨电车专用的相位,这是最小的绿灯时间,可以保证有轨电车正常通过路口。这样的结果就导致本周期多了一个相位。

第二个选择是跳轨相位,把下一个相位直接放行,周期中有轨电车的放行相位。这样导致这个周期整体放行时间缩短,然后缺少一个相位,导致该相位的社会车辆有一定积压,下一个周期要保证这个相位要进行疏导社会车辆。

信号优先控制功能,主要有四种,离线绿波、优先控制、故障降级和数据交互。离线绿波就是提前根据列车的时刻表以及运行方案,配置有轨电车的方案。优先控制就是控制功能,故障降级主要是检测器以及信号数据的车辆检测。数据交互主要是指导有轨电车的时刻信息、位置信息,以及信号系统的一些关键数据进行交互。

四、案例介绍

2014年在有轨电车之前我们就开始研究这个系统,运行之后也看了一下效果。南京的有轨电车全长是7.7公里,总共有十三个站点,途径十八个信号交叉口,设置有轨电车专用信号灯。经过这几年,基本上有轨电车系统可以保障到路口不用停车。

有轨电车的发车频率在十分钟左右,对整个城市的交通影响不大。我们是保证有轨电车优先通行之后,后面会通过小步的平滑调解让它再恢复原来的优先协调控制。

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