有轨电车通信信号技术与智能交通系统孙博1

有轨电车通信信号技术与智能交通系统孙博1

孙博1魏超舜金凌屹

1.身份证号码：21020319930617XXXX辽宁沈阳110000

摘要：有轨电车定位于中等运量的城市快速公交系统，运输能力介于传统公汽与地铁轻轨之间。其运行于钢轨上，运行方式与地铁及轻轨相似，但是通常在部分路段与其他地面交通方式交叉，没有完整的独立路权，因此，有轨电车的信号控制系统有别于地铁和轻轨，对现代有轨电车信号系统的研究具有一定的实际意义。

关键词：有轨电车；通信信号技术；智能交通系统

引言

随着我国城市化进程的加快和家用汽车的普及，交通拥堵和环境污染加重等问题越来越突出，因而大力发展城市轨道交通已成为国内很多城市的选择。现代有轨电车的信号系统与智能交通系统作为保证行车安全、提高运行效率的重要系统，与地铁、轻轨等其他信号系统相比，有其鲜明的特点。同时，由于我国现代有轨电车的起步相对较晚，因而探索适合我国有轨电车信号系统的解决方案成为亟待解决的问题。

1.工程概况

大连有轨电车运营里程23.3km（201路10.6km202路12.7km），正线道岔36组，车辆段道岔38组，有轨电车数量73台（DL6W型“大连人”牌55台，3000型有轨电车18台）。本工程为道岔改造项目，所属位置为河口站，是线路终点站，与车辆段接轨，靠近车辆段侧有一个T型社会车辆路口。河口站共设站台2座，均为侧式站台，长度各为60米。站台前后设两个宽为2.5米的行人路口，便于乘客上下列车。本工程共有2组道岔，在既有位置进行铺设。本工程用于使用的列车全长为25.2米，车辆定距为9.8米，车辆轴距为1.7米，车辆空车自重不大于42吨。车体结构如下图示。

河口站既有情况：

社会车辆路口边沿距离河口站道岔岔尖（最近一侧）为21.5米，当列车在道岔前方作业时，车尾将占压社会车辆路口，并且有轨电车和社会车辆的作业都非常频繁，将严重影响社会交通。

2系统构成

图1-1道岔控制系统结构图

道岔控制系统配置如下：

1.道岔控制单元部署一套二取二安全计算机，采用此部署方式时，保证系统可靠性，轨旁联锁单元负责完成管辖区域内的所有联锁功能，及与车载、控制中心等系统之间的接口和数据传输；

2.道岔控制系统配置网络通信传输，为道岔控制单元控制中心等系统之间的信息交换提供网络传输通道；

3.在道岔控制箱内安装显示模块（人机界面HMI），在HMI上可对控制箱所控制范围内的信号设备进行操控；可以显示轨旁信号设备工作状态；可进行信号设备调试等功能。

4.当司机驾驶列车接近道岔区时，既有车载信号设备与改造后的道岔控制系统以2.4G无线方式建立通信，为道岔控制单元与车载系统之间的信息交换提供网络传输通道；

5.全电子执行单元根据道岔控制单元的指令，对道岔操纵和信号机显示进行控制，并实时反馈道岔位置、信号机的点灯等信息到道岔控制单元；

6.轨道电路单元将轨道区段占压/空闲信息反馈到道岔控制单元。

7.监测单元监测信号机电流、道岔电压电流、机柜内温湿度等参数。

3.现代有轨电车的关键技术分析

3.1区域控制方案。有轨电车全程保持卫星定位，调度中心定位主要针对运营全局的监视和应急情况下的指挥；车载定位装置无须电子地图显示、主要负责定位信息的实时计算。在车辆进入预先设定的"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，启动预计到达时间的计算，并通过短程通信以一定时间间隔将"优先请求信号"发送至具备有"信号优先判定模块"的路边设备，由路边设备根据当前信号灯相位并结合当时行车状况，选择延长或缩减相位为有轨电车车辆显示绿灯。

3.2正线道岔控制系统主要负责对正线道岔进行联锁控制，实现道岔区段内道岔、信号机、轨道区段之间正确的联锁关系及进路控制的安全。道岔控制系统普遍采用联锁集中控制和车载遥控控制2种模式。联锁集中控制模式下，车载子系统根据BD/GPS系统获取当前位置，通过DCS数据通信系统把位置信息传输给控制中心，同时控制中心通过轨旁有线通信网络获取道岔控制系统的道岔、信号灯状态，并显示在中心调度员界面上；在电车接近岔区并读取入口处的电子标签后响应本地控制单元的呼叫，本地控制单元识别该电车后将信息发给控制中心，中心根据该电车的运行计划向相应的道岔控制子系统发送进路控制信息；通过轨道占用检测设备（计轴/轨道电路）检测车辆位置，控制中心可以自动办理进路，远程控制转辙机；在联锁站车控室设道岔单操控制盘，当控制中心设备或通道故障以及运行需要时可以转为车站人工控制。车载遥控控制模式下，司机驾驶车辆进入道岔控制区域后自动取得控制权，通过车载系统向本地控制单元发送指令，遥控道岔转动至需要的位置，道岔控制系统检查岔区的占用状态，在条件满足的情况下转动道岔，道岔动作到位后向转辙机发送锁闭指令，并且向进路表示器发送显示指令；道岔自动锁闭、信号开放，车辆驶出道岔控制区域后自动失去控制权以保证不会因司机误操作造成道岔再次转动；车辆取得控制权至车辆完全离开道岔区段期间，系统不授予其他车辆对道岔的控制权，并保证道岔锁闭，以保证运行安全；有轨电车出清后，解除对转辙机的锁闭指令；系统通过在地面安装电子标签的方式划分道岔区段和道岔控制区域，以无线的方式实现车载和地面控制设备之间的通信。

3.3常用的检测轨道区段内列车占用/出清的设备有50Hz轨道电路、25Hz轨道电路、计轴设备及电子标签。其中，轨道电路相对于计轴轨旁设备较多，与环境景观不相协调，不便于安装在路边，且两条钢轨容易受到外界金属物质的短路干扰，影响行车安全。计轴设备安装方便，轨旁设备少，不会影响线路两侧景观、不容易受到外界干扰、维护维修方便，因此，在现代有轨电车工程中，一般采用计轴设备作为道岔区段列车检测设备。

4.结束语

有轨电车信号控制技术是对通信、信号等进行综合利用，并在超大带宽的基础上发展而来，构建城市轨道专用的无线通信网络，实现有轨电车的双向通信，促使我国有轨电车信号控制技术的一体化、信息化、网络化、智能化发展。有轨电车信号控制技术与城市道路交通的交通效率与统一规划等密切相关，需遵循相对优先通行、最少绿灯以及绝对信号优先等原则，避免有轨电车影响城市道路交通。

参考文献：

【1】周路菡.现代有轨电车的崛起[J].新经济导刊，2013，09.

【2】叶芹禄.论城市有轨电车及其系统的技术特性[J].铁道勘探与设计，2008，01.

【3】王灏.现代有轨电车系统研究与实践[M].中国建筑工业出版社，2011.