有轨电车交叉口信号共享路权控制

1.有轨电车交叉口信号优先控制类型

有轨电车交叉口信号优先控制策略可分为绝对优先控制策略、相对优先控制策略和部分优先控制策略三种。

1）绝对优先控制策略

当安装在交叉口进口处的检测器检测到有轨电车车辆到达时，交通信号控制器就无条件中断当前的信号相位，直接给予有轨电车通过信号，当交叉口出口道检测器检测到有轨电车已通过交叉口时，再恢复原来的信号相位。绝对优先控制策略的特点是有轨电车在到达交叉口的任意时刻都能享有绿灯，一路通行。

绝对优先控制策略保障了有轨电车能不受延滞的通过交叉口，但也因此给横向车流带来了严重影响。当横向交通量较大时，绝对优先控制策略容易引起横向交通拥堵。因此，这种控制策略通常也仅限于应用在横向交通量较低的道路交叉口。

2）相对优先控制策略

与绝对优先控制策略类似，相对优先控制策略也需要通过布置在交叉口进口处的检测器来检测有轨电车的位置，从而判断是否给予其相应的信号优先。不同于绝对优先控制策略，相对优先控制策略是通过调整一个信号周期内不同相位的出现时间以及相位时长来达到使有轨电车优先通行的目的。检测器的具体安装位置依据有轨电车车辆平均行驶速度、交叉口出清时间及安全制动距离等因素确定（通常选择距离交叉口100～150m），信号优先过程包括以下四个阶段：

第一阶段，确定有轨电车位置。根据有轨电车到达的地点，确定交叉口是否要进行信号优先。

第二阶段，有轨电车向交叉口的信号机提出信号优先请求。路旁的交通信号控制器决定是否对有轨电车到达预定点后提供信号优先控制。

第三阶段，交叉口的信号机同意有轨电车提出的信号优先请求。同时根据实时交通数据确定如何操作。

第四阶段，实施信号优先。根据有轨电车和前方交叉口的相对位置，通过调整信号时长使信号灯提前变绿，或延长绿灯时间，以便有轨电车能顺利通过交叉口。

在相对优先控制策略下，交叉口信号配时有三种基本的调整方式：绿灯提前、绿灯延长和相位插入。

3）部分优先控制策略

在绝对优先和相对优先控制策略中，试图对每一列有轨电车都提供优先通行条件。当运行计划排车较密但又不集中到达交叉口时，可能会造成信号相位的频繁调整，这对同向车流和横向车流均会造成干扰。因此，可以有选择地为部分有轨电车车辆提供优先信号，即部分优先控制策略。

依据具体情况的不同，选择的标准可以是下列中的一种或几种：在高峰期为有轨电车提供优先信号，平时不提供优先信号；权衡有轨电车延误与路面交通车辆延误，确定是否为有轨电车提供优先信号。与相对优先控制策略相比，部分优先控制策略的适用范围更广泛。策略的复杂性也决定了实现部分优先控制策略需要更多额外的附加信息，才能为有轨电车车辆在合适的情形下提供优先通行权，因此整个系统的成本会相应增加。

4）三种控制策略比较与适应性分析

以上三种控制策略各有其特点，且分别适用于不同的交叉口情况。

（1）绝对优先控制策略赋予有轨电车完全凌驾于其他交通方式之上的优先权。因此，该策略适合在与支／小道路相交路口的信号控制中运用，相交支／小道路等级低，道路方向交通量不大且与电车正线有明显差异，交通需求不迫切。

（2）相对优先控制策略在优先时段上有所让步，适用于主、次干道相交路口，次干道道路的交通流量小于主干道上有轨电车正线的交通流量，但主、次干道交通流相差不大。给予有轨电车优先通行的同时，还要尽量协调主、次干道交通关系，减少次干道上的交通延误。

（3）部分优先控制策略一般在主、主干道相交路口，当路口交通流量较大、有轨电车信号优先对横向交通影响较大时采用。既能保障部分有轨电车车辆优先、提高公交效率，又可兼顾横向交通流。

同时，三种优先控制策略的受控主体也不尽相同。绝对优先控制策略与相对优先控制策略相比，其享有优先权的主体相同，即与有轨电车同向运行的任何车辆。但其享有优先权的时间点有所不同，在绝对优先控制策略下，有轨电车在任何时刻都享有优先权；而在相对优先控制策略下，有轨电车需要经过优先途径选择，比如是采用绿灯延长还是插入相位等，可能需要略微等待才能享有优先权。部分优先控制策略与前两者相比，其享受优先权的主体有所差别。在部分优先控制策略下，只有满足特定条件（如特定时段）的有轨电车才能享有优先权。三种优先控制策略的对比结果如表2－24所列。

表2－24　三种优先控制策略对比

有轨电车车辆依据编制数量和运行速度的不同，其通过交叉口的时间也不同，与汽车相比，有轨电车通过交叉口所需时间较长，因此交叉口的绿灯时间要大于有轨电车通过的最小绿灯时间。

2.有轨电车交叉口信号灯设置方案及控制方法

有轨电车以人工驾驶为主，驾驶员通过目视行车。因此，有轨电车在交叉口信号控制中，信号灯设置存在有轨电车和社会车辆共享同一信号灯，以及有轨电车设置专用信号灯这两种信号灯设置方案。

1）设置专用信号灯

（1）专用信号灯设置的必要性(www.xing528.com)

在B级路权下有轨电车行驶速度较快，制动距离长，所需的安全等级较高。有轨电车主要依靠驾驶员目测驾驶，当有轨电车靠近交叉口时，驾驶员需要及时根据前方信号灯显示情况来判断是否需要停车。以下对平面交叉口设置有轨电车专用信号灯的必要性进行分析。

①通过设置类似正线区间的专用信号灯，方便驾驶员驾驶。

为了方便驾驶员瞭望以及更专注行车，交叉口区的信号灯可采用与道岔区进路表示器同等规格、相同布设位置以及埋地方式。如此驾驶员便可只关注沿线的专用信号灯，而不必再抬头瞭望市政交通信号，一定程度上提高了驾驶效率，同时也减少了工作量。

②在需要增加有轨电车专用相位的路口，可减小对既有信号的改动。

目前，国内在建或已建成的有轨电车线路，一般有轨电车运行在道路中间，独立路权区段采用绿化带隔离，交叉口区段则与社会车辆混行。

在实际工程中会在某些交叉口遇到这样的情况：有轨电车右转，与同方向直行的社会车辆存在冲突，而通常社会车辆交通信号没有配置单独的右转相位，此时需单独为有轨电车配置右转相位。如在交叉口为有轨电车设置专用信号，即可解决该问题，且与在交叉口信号灯中插入右转相位相比，有轨电车专用信号的设置不会给社会车辆右转造成误导。具体操作时，可将有轨电车右转相位与市政信号灯左转相位合用，通过联锁关系共享该相位时间。

③更好地协调有轨电车信号灯与社会车辆交通信号灯的关系。

有轨电车和社会车辆在黄灯时间内存在冲突，可通过设置专用信号灯解决此问题。由于有轨电车车身长度比普通公交车车身长度（大巴最长通常为12m）还要长2～3倍，所以有轨电车通过交叉口所需的清场时间要比其他车辆多。而有轨电车的性能比常规公交车辆要好，与社会车辆相近，为简便分析，假设有轨电车的车速与社会车辆的车速相等，并认为当车辆整体驶过交叉口之后才安全。假如有轨电车没有设置专用信号灯，并与同向车辆遵从相同的信号显示，在黄灯开始时有轨电车和同方向社会车辆刚好越过停止线，那么交叉口的车辆清场有如下两种情形：

情形1：采用社会车辆的清场时间作为标准，那么在红灯结束时，社会车辆能恰好完全通过路口，但由于有轨电车车身较长，故不能完全通过路口，与横向运行的车辆存在冲撞风险。有轨电车只能通过加速通行或是减速停车才能避免危险发生。但让有轨电车加速通过交叉口不切实际，且有可能导致严重事故。

情形2：若采用与有轨电车信号控制相同的清场时间，由于社会车辆通过时间较短，可能使后续的同向车辆在黄灯开始之后进入交叉口内，冒险通过交叉口。通过对交叉口清场时间进行计算，发现有轨电车清场时间比社会车辆平均多2s。在交叉口实际运行过程中，可能并不会产生很明显的影响。但从安全性角度来讲，清场时间的确应该按情形2（有轨电车的参数）进行计算。

④控制中心可利用路口专用信号灯，灵活调整沿线有轨电车。

在有轨电车有专用信号灯的情况下，可准确、稳定地控制沿线列车的分布，并在需要对有轨电车单独调整时，可利用其对电车进行禁行等控制。通过中心进行行车监视，在道路上出现有轨电车密集追踪、车辆拥堵情况时，对于调度中心要求放慢行驶的那些车辆，通过路口专用信号灯，可以控制后续有轨电车车辆在路口等待。

⑤专用信号灯穿透力强，在视距不良情况下更安全。

常规交通信号灯的穿透力一般，在雾天或者雨天驾驶员视距受影响的情况下，前方信号灯显示情况在安全停车距离范围内是无法判断的，容易引发有轨电车交叉口事故。有轨电车专用信号灯穿透能力强，故障率小。所以，需要设置有轨电车专用信号灯来保障有轨电车交叉口运行的安全性。

（2）控制方式

有轨电车专用信号灯需要跟社会车辆交通信号灯联动，以实现协同控制。交叉口信号控制是通过与道路交通控制柜的接口，来避免或减少有轨电车与社会交通的信号相冲突，从而达到控制各自信号显示的目的，保证路口信号开放的秩序，实现有序、安全、通行能力最大化的目标。

信号设备包括社会车辆交通信号设备和有轨电车专用信号设备两部分。社会车辆交通信号设备主要包括社会车辆交通灯控制器和社会车辆交通信号灯，其功能是为交通设备提供信号显示和控制。有轨电车专用信号设备主要包括交叉口信号控制机柜、专用信号灯、列车检测装置和与社会信号灯的接口设备，其功能包括：实现与道路交通控制柜的接口、接收列车优先请求、提供信号显示控制、对列车进入和通过路口状态进行检测、实现与控制中心的实时通信。

以有轨电车相对优先控制策略为例，有轨电车专用信号灯交叉口控制原理如图2－50所示。

图2－50　有轨电车专用信号灯交叉口控制原理

①列车检测环线与有轨电车路口信号控制器相连，当有轨电车经过环线时，信号控制器能接收到车辆接近的信息。

②当有轨电车接近路口时，通过预告环线和请求环线，路口有轨电车信号控制箱接收到列车即将到达的信息，并将优先通过信息发送给市政交通灯控制器。

③经过市政交通灯控制器判断后，如果满足优先通过条件，则给予有轨电车优先权，同时将优先信息反馈给有轨电车信号控制器，由其给出有轨电车专用信号机开放信号，驾驶员驾驶列车通过路口；如果不满足优先通过条件，则不给予有轨电车优先权，驾驶员采取减速并在信号机前停车，直至信号灯给出允许通过的显示为止。

④当有轨电车通过入口环线时，路口有轨电车信号控制箱接收到列车到达信息，并将路口“占用”信息发送给市政交通灯控制器，使其保持市政交通灯关闭状态；当有轨电车通过出清环线时，路口有轨电车信号控制箱接收到列车到达信息，并将路口“出清”信息发送给市政交通灯控制器，使其开启市政交通灯信号，使受冲突的交通流疏解。

2）共用信号灯

在B级路权下，一些道路交叉口其他交通方式流量不大，即使有轨电车和社会车辆共享社会车辆交通信号灯，对社会车辆和有轨电车的影响也不大，如此便会选择在这类交叉口采用共用信号灯的方案。在C级共享路权下，有轨电车在路段和交叉口均与社会车辆混行，其运行模式和一般公交运行模式相同，有轨电车根据社会车辆交通信号灯过交叉口。所以，一般在C级路权交叉口和某些B级路权交叉口会采取共用信号灯的方案。

有轨电车在交叉口采用共用信号灯的方式，其优先控制策略与一般公交交叉口优先控制策略类似。