现代有轨电车信号系统中的关键技术探讨

张帆

摘    要：近年来，随着社会的发展，现代有轨电车在国内大中城市发展迅速，车辆、供电、信号控制等各项技术日趋成熟，但如何合理开展现代有轨电车研究仍显不足，前期研究未充分考虑线路客流及运营成本，规划建设未能有效处理与其他交通方式的衔接关系，造成多数有轨电车线路在运营中出现客流低、运营严重亏损、竞争力难以提升、事故频发等问题。结合成都有轨电车蓉2号线现代有轨电车示范线规划建设研究经验，总结提炼切实可行的有轨电车研究体系，为后续有轨电车项目建设提供借鉴。

关键词：现代有轨电车信号系统;关键技术

1  引言

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。

2  信号系统主要特点

有轨电车具有多种路权形式，一般分为：专有路权、混合路权和共享路权。专有路权和共享路权形式应用较少，一般选择混合路权方式。在混合路权形式下，有轨电车信号系统的主要特点：①道岔一般采用集中或分散自动控制，并具有车载远程遥控和道旁控制功能;②具有路口优先权控制功能;③无自动驾驶功能，一般采用车载监督下的人工驾驶;④具有运营调度管理功能，但相对简单;⑤正线多采用埋入式转辙机，环境防护等级要求高。

3  现代有轨电车信号系统中的关键技术探讨

3.1  现代有轨电车的路权

现代有轨电车沿着特定的轨道运行，其轨道可以设置在高架、地面和地下，线路比较灵活，在地面运行时不可避免地会与社会车辆存在共同通过平交路口的问题，此时现代有轨电车的路权直接影响着行车效率和交通压力。有轨电车的路权一般分为三种：独立路权、半独立路权和非独立路权。①独立路权不允许和社会车辆混跑，属于完全封闭的专用轨道，一般为高架桥、地下隧道或地面周围完全封闭的通道。这种独立路权的运营模式与地铁类似，同时有轨电车的运行速度也能达到很高以满足更高要求的运行间隔，此时为保障安全，不能仍依赖于司机目视行车，建议信号系统可以考虑增加ATP功能，同时相应增加轨旁设备和车载设备。对于最小2min的行车间隔要求，甚至可以考虑增加ATO系统以满足相应需求。②半独立路权是通过在有轨电车线路周围设置栅栏等方式实现其运行通道的独立，但有轨电车与其他交通仍存在共用平交路口，影响交通拥堵状况。这种路权模式没有独立路权的有轨电车速度快，但考虑到存在较长的封闭路段，建议必要时加入点式ATP系统，实现对司机驾驶时的超速防护功能，以保障行车安全。③非独立路权是有轨电车线路完全与车辆、行人混行，运行速度较低，依靠司机目视行车，完全由司机保障行车安全，运行效率比较低，因此一般采用传统的有轨电车信号系统，仅对路口和道岔区实施防护。

3.2  路口优先控制系统

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  运营调度

现代有轨电车运营调度是运营管理、行车指挥、监督及报警管理和运营统计的总称。①运营管理：控制中心根据运营要求制定运营计划，编辑时刻表，并将当日运行计划时刻表下载至车辆基地终端，车辆基地根据该时刻表组织有轨电车运营;②行车指挥：系统通过现代有轨电车定位系统接收所有在线有轨电车的位置信息，经处理后将有轨电车所在位置动态显示在综合表示屏及调度员工作站，调度员根据当日运行时刻表对在线有轨电车进行行车指挥;③监督及报警管理：系统内的主要设备具有自诊断功能，一旦检测到设备故障，该故障信息即可在控制中心调度员终端给出相应报警信息;④运营统计：根据运营计划和通过现代有轨电车定位设备采集的有轨电车位置、时间及车次号等信息进行运营统计并生成相应报表。运营统计功能还可包括有轨电车管理及有轨电车修程统计等。车辆基地联锁可采用计算机联锁设备，能对车辆基地内的调车作业进行集中控制，实现车辆基地内进路上的道岔、信号机和轨道区段的联锁功能，在保证车辆基地内调车及出/入基地作业安全的同时向控制中心发送各种表示信息。

3.4  智能车载控制技术

为进一步增加系统的安全性和可用性，智能车载控制系统还增加了超速防护、后溜检测和防护、遥控计轴复位等功能。车载通过接收地面环线上传的速度限制信息，对列车进行超速防护。当列车速度接近限速时，车载控制系统给出声音报警，若速度持续增大并超过限速时，车载控制系统输出最大常用制动，直至列车速度低于限速时，才停止输出最大常用制动。车载主机根据车载显控终端上的司机激活操作确定列车的主控端，据此判断列车的运行方向，如果列车的运行方向与此不一致，车载控制系统判断列车处于后溜状态，输出最大常用制动，并给出声光报警，最大程度上防止列车后溜。当列车运行方向与主控端方向一致时，停止输出最大常用制动。因外界干扰等原因造成列车出清，但计轴仍报告占用时，司机确认道岔区域无列车占用时，可点击车载显控终端上的计轴复位，此时车载信号系统通过环线，将计轴复位命令下达至地面控制系统，由地面控制系统将相应的计轴进行复位。

3.5  车地信息传输

现代有轨电车通过道岔时，需要提供列车与轨旁道岔控制箱的无线传输通道以实现列车对道岔的遥控功能。这种车地信息传输通常采用基于感應环线的传输和基于无线扩频的传输方式。基于感应环线的方式需在道床上设置感应电缆环线，可实现车地双向通信，是一种局部通信方式，安装在轨道中间，不易受到破坏，但当遥控道岔时，司机对列车所处的位置不好把控。基于无线扩频的传输方式是采用2.4GHz或5.8GHz频段的车地通信，这种方式抗干扰能力强，误码率低，同时轨旁只需安装无线发送接收天线和设备，但这种方式需要列车在接近道岔时先建立与控制箱的连接才能实现对道岔的遥控，因此存在一定的延时。这两种方式在成本上基本持平，需根据具体线路条件和运营需求进行比选。

4  结语

综上所述，现代有轨电车具有经济美观、节能环保和运量适中等特点，我们必须结合有轨电车线路的运行场景和工程条件等需求，同时针对各关键技术进行对比分析，才能设计出真正适用于不同有轨电车线路的可靠的信号系统方案，以保障运营安全和效率。

参考文献：

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[3] 孙吉良.现代有轨电车信号系统及技术关键的研究[J].铁路通信信号工程技术，2013（4）：55～59.