现代有轨电车信号控制系统设计综述

1前言

随着我国城镇化进程的不断加快，城市轨道交通事业得到迅速发展。有轨电车作为一种城市轻型轨道交通运行方式，以经济、便捷、环保、节约等优势逐步得到应用。

信号控制系统作为现代有轨电车运营的基础条件，起到保证运行安全、提高运行效率的重要作用。因有轨电车运行环境特殊，与地面车辆与行人易存在路权冲突，其信号控制方式方面与其他类型轨道交通存在差异。本文重点对运行中问题比较突出的有轨电车正线道岔控制、路口优先控制、车辆位置监测系统展开研究，为方案的优化设计提供参考。

2信号系统需求

2.1正线道岔控制

与传统地铁或轻轨不同，有轨电车无安全间隔控制需求、无超速防护需求，仅在交叉路口或路线分歧处需设道岔，当有轨电车接近时，必须确保道岔的可靠性，同时要以信号的形式给予指示，为列车安全通过提供有效保障。

2.2路口优先控制

因地面交通状况随机，有轨电车信号不完全封闭，无闭塞区间控制。在运行中，有轨电车运行效率受社会车辆及行人影响较大。

如何有效解决该问题，提高其通行效率函待解决。

2.3车辆接近检测

有轨电车车辆接近状况的检测对其安全运行至关重要。因受到城市车辆、行人、建筑物等因素干扰，如何采用有效的检测技术，控制有轨电车运行是关键。

3控制方案分析

3.1道岔控制系统

结合已建成的苏州、南京、珠海、沈阳等城市的建设经验，同时参考铁路信号控制系统的成熟系统结构，目前有轨电车道岔控制方式可以分为联锁集中控制方式和分散控制方式两种。

1）方案1：联锁集中控制。集中控制的相邻几个道岔区设置一套联锁主机，联锁逻辑按传统运行方式，联锁控制区划分类似于地铁模式。进路控制道岔分为自动、人工办理。不设置车地通信设备。自动办理进路要以时刻表为基础。

改方案的实施好处是有效降低了轨道旁边的主机数量，实现了道岔的高效集中管理。其不足之处在于必须按照国家铁路或者城市地铁的配置标准来实施方案，在恰当的地方安排联锁站，同时控制中心配备独立的用房，并且需要在沿线敷设足够多的光缆电缆，要特别注意轨道用电电路的安装环境，不仅仅耗资比较多而且还影响到治线的置观；对道岔可靠性的控制必须依赖控制中心的时刻表，运行维护复杂。

2）方案2：分散控制。道岔控制设备分散在轨旁道岔附近，包括控制主机、岔区车地无线通信设备（感应环线或WLAN）、列车定位设备（RFID或交叉感应环线）、进路指示器。

分散控制方式不需要经过中心或车站办理，完全由列车和轨旁道岔控制设备的交互实现道岔控制，控制方式更为灵活，仅需通过交互式的车地联动即可完成道岔控制，结构上可以实现小型化，更适宜作为正线道岔控制系统控制模式。由于是多点的分散控制，可节约大量的光电缆及相关的电缆沟槽，降低建设成本。

3.2路口优先控制系统

现代有轨电车信号控制系统设计综述

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1.中铁电气化局集团有限公司华中区域指挥部 湖北 武汉 4300632.北京交通大学电气工程学院 北京 100000

摘 要：本文结合现代有轨电车的实际运营条件和运行工况，重点对有轨电车信号控制系统中问题较多的正线道岔控制、路口优先控制、车辆位置监测系统的问题展开分析研究，为有轨电车控制系统的方案设计提供参考。

关键词：有轨电车，信号控制，道岔控制，优先控制DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.201830131

该系统可分为定时信号控制和感应信号控制。定时信号控制是在每个固定信号周期内增加有轨电车专用相位，达到有轨电车优先控制的目的；感应信号控制根据路口的通行条件、交通流量、建设成本等因素综合考虑，其控制方式分为绝对优先方式、相对优先方式和部分优先方式三种。绝对信号优先对横向车流影响严重，仅适用于交通流量较小的路口；相对信号优先综合考虑列车位置、速度、安全制动距离等因素，能够兼顾有轨电车与社会车辆的通行效率，应用较广；部分信号优先是有选择地为有轨电车车辆提供优先信号的策略，该策略的实现前提条件是控制系统必须提供额外的附加信息，以此来判断哪一种车辆可以在交叉路口可以得到优先通行，这同时也无形中增加了应用的成本。

3.3车辆接近检测子系统

该系统通过GPS、感应环线、视频识别、数字声波及DSRC射频系统等技术，检测交叉路口有轨电车的靠近情况。已建成线路均设置了该系统，但受城市建筑布局、社会车辆等外界因素干扰，系统实施方案均有差异。

1）基于GPS技术的检测系统。目前应用较为广泛，主要由车内单元和车外单元组成。通过定向天线、中央处理器和射频发射器工作，车内单元定时地发射含有车辆位置信息的数据包，车外单元接收数据后，通过中央处理器进行信号优先决策。该方案不受视线和天气条件的影响，能够提供连续、实时的高精度位置、速度和时间信息，但存在卫星间断性盲区、地面建筑物干扰、安装维护费用高等缺点，制约其工程应用。

2）基于感应环线的检测系统。由异频雷达发射装置、感应线圈、接收装置三部分组成。该系统安装过程对可靠性和寿命影响大、修理或安装需中断交通，在交叉路口环境下，易被重型车辆、路面修理等损坏等缺点，影响信号优先系统的实施。

3）基于DSRC的检测系统。DSRC是基于长距离RFID射频识别的微波无线传输技术，主要由车载单元、路侧单元以及专用短程通信协议组成，具有大容量、高速率、低时延等优点。

在有轨电车的车辆接近检测中，DSRC可为车与路间提供单向或双向交互式通信，使车辆能够使用交通信息网络中的各种资源，从而将车和路有机地连接起来。58GHz系统DSRC协议的基础技术可保证其至少有30米的双向通讯距离，满足有轨列车接近检测及数据的实时、准确传输。

另外，基于射频识别(RFID)技术的“点式定位”系统通过射频信号自动识别、无需可见光，具有穿透性、环境工况要求低、识别距离远、识别速度快、无接触等优点，适用于有轨电车交义路口的识别，可作为其路口优先控制首选方案。

4结论

本文以研究现代有轨电车运行工况及信号控制需求为出发点，将其与传统地铁、铁路的信号控制加以区别，分别对正线道岔控制、路口优先控制、车辆位置监测技术方案进行分析对比，给出了最优方案，为现代有轨电车安全稳定运行提供技术保障。

参考文献：

[1] 城市轻轨车辆发展及其应用前景[J].李芾,张丽平,黄运华.西南交通大学学报.2002.04.28;

[2] 现代有轨电车信号系统及技术关键的研究[J].孙吉良.铁路通信信号工程技术. 2013.08.25;