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摘要根据现代有轨电车工程的特点系统分析了信号系统基本构成与功能。结合工程需要重点分析了道岔控制系统和路口优先控制系统的原理和实施方案，可供类似工程信号系统方案设计参考。
关键词现代有轨电车 信号系统 方案设计
Abstract: According to 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 the signal priority control system in intersection were analyzed in detail, which are beneficial for the signal system design for the similar engineering project.
Key words: modern tram; signal system; plan design
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1引言
现代有轨电车系统是在传统有轨电车基础上发展起来的新型快速公共交通系统，具有工程造价低、建设周期短、运营组织灵活、乘坐舒适快捷、节能环保等诸多特点。根据《城市公共交通分类标准》有轨电车系统属于中低运量等级（客运能力0.6～1万人次/h），介于常规公交与地铁轻轨之间的地面快速公共交通工具，是对地铁轻轨大运量轨道交通系统有效补充，在国内大中城市公共交通中开始逐步实施。现代有轨电车与地铁等中大运量轨道交通系统相比有如下特点。
1)一般采用部分专用路权，半封闭运行，交叉路口处信号优先，保证运行速度和安全。
2）线路以地面线路为主，车站结构简单、规模小，附属设施投资和运营成本相对小。
3）车辆以低地板有轨电车为主，转弯半径小（曲线半径最小可在20m以下）、噪音和振动小、车辆舒适美观、节能环保，是城市中一道靓丽的风景线，突显“现代”气息。
4）车辆最高运行速度一般为70km/h,旅行速度25km/h左右，车辆运行以人工驾驶为主。
信号系统是保障轨道交通运行安全和运行效率的重要基础设施，使得列车在保障安全运行的前提下实现线路的最大运能。常规地铁信号系统至少包括列车自动监控（ATS）、列车自动防护（ATP）、计算机联锁（CBI）和列车自动运行（ATO）等子系统【1】。若将其完全移植到现代有轨电车系统中，不仅没有有效解决有轨電车半专用路权的安全行车问题，而且造成投资浪费，没有体现出现代有轨电车系统简洁的特点。本文结合广州海珠环岛线工程设计系统分析现代有轨电车的信号系统方案。
2 系统构成
根据现代有轨电车线路部分专用路权，交叉路口优先，运行速度较低，列车运行人工驾驶为主的特点，其信号系统主要由调度管理系统、道岔控制系统、路口优先控制系统和车辆段控制系统等组成，系统构成如图1所示。
图1 现代有轨电车信号系统构成示意图
3调度管理系统
调度管理系统可实现行车指挥、调度营运计划管理、配车计划管理、车辆运行监控、监督及报警管理、运营统计、司乘考勤、统计报表等功能。
为实现调度中心对列车的自动监视功能，需对全线列车进行实时定位。由于正线除道岔区段以外的区域进行列车定位仅为实现中心的监视而不涉及行车安全，因此，定位方案推荐采用有轨电车和快速公交工程中常用的全球定位系统（GPS）方案。
调度中心设备主要包括系统主机、GPS后台处理器、调度员工作站、运行图工作站、培训工作站、与其他系统的接口设备、电源分配柜及打印机等。
4道岔控制系统
道岔控制系统是保障有轨电车行车控制、行车安全、高效作业的重要控制设备。有轨电车工程正线道岔主要设置在起点站、中间站、终点站折返渡线及进出车辆段的岔线上。
正线道岔控制可以分为地面手动控制、地面电动控制和车载无线控制三种。现代有轨电车工程采用部分专用路权，车辆行进依据地面交通信号（红绿灯），列车采用人工驾驶模式，正线道岔控制一般采用车载无线控制方式。
4.1道岔控制工作原理
在岔前、岔后直股、岔后侧股旁安装无源电子标签，将区段分为接近区段和道岔区段。地面控制设备不断向空中广播控制单元控制范围内的道岔信息，列车接近道岔区段时，收到地面道岔控制设备的信息，司机发送道岔控制请求，如果请求成功表示该列车获得道岔控制权，地面控制设备能够对所对应的道岔进行操作，否则不能进行操作。
当列车运行至道岔区段标签时，列车读出道岔区段标签，系统锁闭道岔并开放进路信号，此时道岔不能被任何列车操作。当列车再次读到道岔区段标签时进路出清，道岔解锁，可以被其他具有控制权的列车操作。
4.2系统构成与功能
道岔控制系统由车载设备和地面设备组成，详见表1；车地之间通过无线通讯实现数据通讯。
表1 道岔控制系统构成及功能
5 路口优先控制系统
有轨电车属于地面快速公交，无论是否设置专用路权，在通过路口时均存在与社会车辆共同行使的情况，与其它车道之间存在着平面交叉，因此要受路口信号的控制，有可能会红灯停车。根据调查统计，在常规公交的运行延误中，交叉口延误占总延误的50%～60%。因此若不解决有轨电车在交叉口的延误问题，运行车速难以保证。为充分发挥有轨电车快捷、运量大的特点，应设置路口信号优先控制系统。
5.1路口优先工作原理
在距各平交路口进口一定距离处设置检测器，当有轨电车进入预先设定的“判定范围”内时，车载设备结合车辆位置信息、车速和已知的交叉口位置信息等，计算出有轨电车预计到达交叉口的时刻，并将信息以一定时间间隔传递到交通信号控制系统，由控制系统决定优先策略，然后向信号机发出指令以实现有轨电车无阻滞、快速、安全通过交叉口的目的。该系统所需的设备简单、投资小，仅需要在各进口公交专用道内设置检测器即可；另外，其信号优先控制策略灵活，可适用于多种情况下的优先控制，是目前许多国家和地区广泛采用的路口信号优先控制系统。路口信号优先控制系统结构示意图如图2所示。
图2路口优先控制系统结构示意图
有轨电车的路口信号优先与交通信号控制系统具有密切的关系，信号优先的请求信息由有轨电车发出，而如何响应和处理则由交通信号控制系统执行。因此交通信号控制系统的先进性、可靠性直接影响到有轨电车信号优先的效果。
若有轨电车沿线的交叉口信号控制为单点控制，即相邻交叉口之间没有协调，当信号机对有轨电车优先请求信号做出响应时，无法获知当前社会车辆的需求情况以及各不同方向的交通需求情况，更重要的是由于相邻交叉口之间的信号控制没有协调关系，有可能出现连续多个路口都要改变当前的信号方案，因此这种情况下做出的信号优先可能会对社会车辆和相交道路造成较大的影响，有轨电车的优先也不能完全保证，路口红灯停车的概率也难以降低。
根据国内外各大城市交通信号控制系统的建设发展过程，建议交通信号控制系统采用区域协调自适应信号控制系统，以大幅提高交通管理的水平和交通信号控制的效率。
5.2信号优先方案
信号优先方案主要有插入相位、绿灯延长、红灯缩短等三种基本优先方案。
插入相位：当检测到有轨电车在某非通过相位到达时，在非通过相位中插入一个请求相位，使得有轨电车提前通过。插入相位结束后仍然回到原相位，按照原有相位顺序运行。
绿灯延长：当有轨电车在有轨电车通行相位（绿灯）末尾到达时，系统延长该有轨电车通行相位长度，让有轨电车顺利通过。
红灯缩短：当有轨电车在非通过通行相位达到时，系统提前开启有轨电车通行相位（绿灯早亮），尽量让有轨电车优先通过。
6 车辆段控制系统
车辆段主要承担列车的停放、检修、试车、洗车等作业。为保证列车进出车辆段以及段内调车作业的行车安全，提高运行效率，与常规城市轨道交通类似，车辆段一般设置计算机联锁系统，实现道岔、信号机、轨道区段间的联锁，列车空闲/占用检测设备采用计轴或轨道电路。
7 结论
信号系统是保障现代有轨电车安全、可靠和高效运行的重要基础系统，主要由调度管理系统、道岔控制系统、路口优先控制系统和车辆段控制系统等系统构成。其系统功能和构成的选择应结合现代有轨电车工程部分专用路权、人工驾驶和运行速度较低等特点合理配置，在满足安全可靠的前提下尽量简化系统构成和功能配置，充分利用社会公共资源，降低系统的初期投资和运营成本。
参考文献
[1] GB 50157―2003 地铁设计规范[S]．北京：中国计划出版社,2003：128-137．
[2] 唐淼，马韵. 现代有轨电车在城市区域内的适应性[J].上海交通大学学报，2011，45（S1）：71.
[3]广州地铁设计研究院有限公司，环岛新型公交系统项目建议书[R],2012,9-14~16.
[4]吴成元,运输组织与区域控制一体化设计的现代有轨电车中央运行控制系统研究[D]，北京交通大学，2011，7~9
关键词现代有轨电车 信号系统 方案设计
Abstract: According to 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 the signal priority control system in intersection were analyzed in detail, which are beneficial for the signal system design for the similar engineering project.
Key words: modern tram; signal system; plan design
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1引言
现代有轨电车系统是在传统有轨电车基础上发展起来的新型快速公共交通系统，具有工程造价低、建设周期短、运营组织灵活、乘坐舒适快捷、节能环保等诸多特点。根据《城市公共交通分类标准》有轨电车系统属于中低运量等级（客运能力0.6～1万人次/h），介于常规公交与地铁轻轨之间的地面快速公共交通工具，是对地铁轻轨大运量轨道交通系统有效补充，在国内大中城市公共交通中开始逐步实施。现代有轨电车与地铁等中大运量轨道交通系统相比有如下特点。
1)一般采用部分专用路权，半封闭运行，交叉路口处信号优先，保证运行速度和安全。
2）线路以地面线路为主，车站结构简单、规模小，附属设施投资和运营成本相对小。
3）车辆以低地板有轨电车为主，转弯半径小（曲线半径最小可在20m以下）、噪音和振动小、车辆舒适美观、节能环保，是城市中一道靓丽的风景线，突显“现代”气息。
4）车辆最高运行速度一般为70km/h,旅行速度25km/h左右，车辆运行以人工驾驶为主。
信号系统是保障轨道交通运行安全和运行效率的重要基础设施，使得列车在保障安全运行的前提下实现线路的最大运能。常规地铁信号系统至少包括列车自动监控（ATS）、列车自动防护（ATP）、计算机联锁（CBI）和列车自动运行（ATO）等子系统【1】。若将其完全移植到现代有轨电车系统中，不仅没有有效解决有轨電车半专用路权的安全行车问题，而且造成投资浪费，没有体现出现代有轨电车系统简洁的特点。本文结合广州海珠环岛线工程设计系统分析现代有轨电车的信号系统方案。
2 系统构成
根据现代有轨电车线路部分专用路权，交叉路口优先，运行速度较低，列车运行人工驾驶为主的特点，其信号系统主要由调度管理系统、道岔控制系统、路口优先控制系统和车辆段控制系统等组成，系统构成如图1所示。
图1 现代有轨电车信号系统构成示意图
3调度管理系统
调度管理系统可实现行车指挥、调度营运计划管理、配车计划管理、车辆运行监控、监督及报警管理、运营统计、司乘考勤、统计报表等功能。
为实现调度中心对列车的自动监视功能，需对全线列车进行实时定位。由于正线除道岔区段以外的区域进行列车定位仅为实现中心的监视而不涉及行车安全，因此，定位方案推荐采用有轨电车和快速公交工程中常用的全球定位系统（GPS）方案。
调度中心设备主要包括系统主机、GPS后台处理器、调度员工作站、运行图工作站、培训工作站、与其他系统的接口设备、电源分配柜及打印机等。
4道岔控制系统
道岔控制系统是保障有轨电车行车控制、行车安全、高效作业的重要控制设备。有轨电车工程正线道岔主要设置在起点站、中间站、终点站折返渡线及进出车辆段的岔线上。
正线道岔控制可以分为地面手动控制、地面电动控制和车载无线控制三种。现代有轨电车工程采用部分专用路权，车辆行进依据地面交通信号（红绿灯），列车采用人工驾驶模式，正线道岔控制一般采用车载无线控制方式。
4.1道岔控制工作原理
在岔前、岔后直股、岔后侧股旁安装无源电子标签，将区段分为接近区段和道岔区段。地面控制设备不断向空中广播控制单元控制范围内的道岔信息，列车接近道岔区段时，收到地面道岔控制设备的信息，司机发送道岔控制请求，如果请求成功表示该列车获得道岔控制权，地面控制设备能够对所对应的道岔进行操作，否则不能进行操作。
当列车运行至道岔区段标签时，列车读出道岔区段标签，系统锁闭道岔并开放进路信号，此时道岔不能被任何列车操作。当列车再次读到道岔区段标签时进路出清，道岔解锁，可以被其他具有控制权的列车操作。
4.2系统构成与功能
道岔控制系统由车载设备和地面设备组成，详见表1；车地之间通过无线通讯实现数据通讯。
表1 道岔控制系统构成及功能
5 路口优先控制系统
有轨电车属于地面快速公交，无论是否设置专用路权，在通过路口时均存在与社会车辆共同行使的情况，与其它车道之间存在着平面交叉，因此要受路口信号的控制，有可能会红灯停车。根据调查统计，在常规公交的运行延误中，交叉口延误占总延误的50%～60%。因此若不解决有轨电车在交叉口的延误问题，运行车速难以保证。为充分发挥有轨电车快捷、运量大的特点，应设置路口信号优先控制系统。
5.1路口优先工作原理
在距各平交路口进口一定距离处设置检测器，当有轨电车进入预先设定的“判定范围”内时，车载设备结合车辆位置信息、车速和已知的交叉口位置信息等，计算出有轨电车预计到达交叉口的时刻，并将信息以一定时间间隔传递到交通信号控制系统，由控制系统决定优先策略，然后向信号机发出指令以实现有轨电车无阻滞、快速、安全通过交叉口的目的。该系统所需的设备简单、投资小，仅需要在各进口公交专用道内设置检测器即可；另外，其信号优先控制策略灵活，可适用于多种情况下的优先控制，是目前许多国家和地区广泛采用的路口信号优先控制系统。路口信号优先控制系统结构示意图如图2所示。
图2路口优先控制系统结构示意图
有轨电车的路口信号优先与交通信号控制系统具有密切的关系，信号优先的请求信息由有轨电车发出，而如何响应和处理则由交通信号控制系统执行。因此交通信号控制系统的先进性、可靠性直接影响到有轨电车信号优先的效果。
若有轨电车沿线的交叉口信号控制为单点控制，即相邻交叉口之间没有协调，当信号机对有轨电车优先请求信号做出响应时，无法获知当前社会车辆的需求情况以及各不同方向的交通需求情况，更重要的是由于相邻交叉口之间的信号控制没有协调关系，有可能出现连续多个路口都要改变当前的信号方案，因此这种情况下做出的信号优先可能会对社会车辆和相交道路造成较大的影响，有轨电车的优先也不能完全保证，路口红灯停车的概率也难以降低。
根据国内外各大城市交通信号控制系统的建设发展过程，建议交通信号控制系统采用区域协调自适应信号控制系统，以大幅提高交通管理的水平和交通信号控制的效率。
5.2信号优先方案
信号优先方案主要有插入相位、绿灯延长、红灯缩短等三种基本优先方案。
插入相位：当检测到有轨电车在某非通过相位到达时，在非通过相位中插入一个请求相位，使得有轨电车提前通过。插入相位结束后仍然回到原相位，按照原有相位顺序运行。
绿灯延长：当有轨电车在有轨电车通行相位（绿灯）末尾到达时，系统延长该有轨电车通行相位长度，让有轨电车顺利通过。
红灯缩短：当有轨电车在非通过通行相位达到时，系统提前开启有轨电车通行相位（绿灯早亮），尽量让有轨电车优先通过。
6 车辆段控制系统
车辆段主要承担列车的停放、检修、试车、洗车等作业。为保证列车进出车辆段以及段内调车作业的行车安全，提高运行效率，与常规城市轨道交通类似，车辆段一般设置计算机联锁系统，实现道岔、信号机、轨道区段间的联锁，列车空闲/占用检测设备采用计轴或轨道电路。
7 结论
信号系统是保障现代有轨电车安全、可靠和高效运行的重要基础系统，主要由调度管理系统、道岔控制系统、路口优先控制系统和车辆段控制系统等系统构成。其系统功能和构成的选择应结合现代有轨电车工程部分专用路权、人工驾驶和运行速度较低等特点合理配置，在满足安全可靠的前提下尽量简化系统构成和功能配置，充分利用社会公共资源，降低系统的初期投资和运营成本。
参考文献
[1] GB 50157―2003 地铁设计规范[S]．北京：中国计划出版社,2003：128-137．
[2] 唐淼，马韵. 现代有轨电车在城市区域内的适应性[J].上海交通大学学报，2011，45（S1）：71.
[3]广州地铁设计研究院有限公司，环岛新型公交系统项目建议书[R],2012,9-14~16.
[4]吴成元,运输组织与区域控制一体化设计的现代有轨电车中央运行控制系统研究[D]，北京交通大学，2011，7~9