交通信号系统

关键词： 调试

交通信号系统（精选十篇）

交通信号系统 篇1

关键词：轨道交通,车载信号,系统调试,安全

0引言

近年来, 我国的经济得到了迅猛的发展, 人们的生活水平也得到了显著的提升, 机动车辆数量也急剧上升, 私家车所有者人数的不断攀升以及轨道交通运输的应用范围不断拓宽。但是, 轨道交通运输在给人们带来便利的同时, 也带来了一定的安全管理问题, 这是急需解决的问题。一般来讲, 城市的轨道交通信号系统是由三套设备组合而成的, 其中包括车载设备、地面设备以及指挥控制中心的设备。这三个部分共同作用, 每个部分都是系统正常运行的前提, 都是缺一不可的。

1车载信号系统设备的构成分析

笔者把列车控制系统的运行作为研究对象, 这种控制系统的操作平台就是通信技术的应用。它的车载设备是由计算机操作平台、DMI、编码里程计、无线天线、信标天线、进行运行模式选择的按钮与开关以及中继器等部分组合而成。

1.1 车载Driver-Machine Interface (DMI) 系统

这个部件的安装位置一般设置在司机操作平台的中间, 它是一种液晶显示屏, 尺寸大约为10英寸。在设备运行的过程当中, 人机交互显示屏可以进行全过程的运营模式和驾驶模式的显示, 同时还能够限制车辆行驶的速度, 控制车门的状态, 随时对列车进行详细定位, 并且能够及时向列车操作人员反馈最准确的驾驶信息, 而这些对于轨道交通车载信号系统的正常稳定运行都是至关重要的。

1.2 无线天线

无线天线能够将地面的波导设备所探测到的信息传递出来, 并且交由列车中的通信系统接收, 是地面波导系统和列车的联系纽带, 通过移动通信技术可以帮助这两者进行信息交换。在一般的运行操作模式之下, 无线天线借助自身全优的配置保证通信连接的顺畅, 并且进行最大限度的信息交换, 它所使用的信息传输渠道就是车载设备的网络信息系统。

1.3 信标天线

这种天线能够对列车的位置进行比较准确的定位, 并且将信息传输出去。传输的形式是无线微博信号, 传输的对象是地面信标。通过这种传输信号能够将地面信标激活运行, 这个时候地面信标就可以输出早已存储起来的通讯信息, 并且将其传播到列车车载设备当中, 交由列车车载设备进行信息处理, 这样列车就可以得到准确的定位信息。同时, 也能够从根本上确保列车定位信息的准确性与可靠性。

1.4 车载计算机与网络交换机

在车载设备当中, 信号传播的核心设备是车载中心处理器。这个设备的安装位置位于车载信号机柜, 要想进行车载信号的传输也离不开其信号核心单元, 它就是计算机设备。计算机的正常运行能够确保整个信息系统的安全性和可靠性, 与此同时, 它还为信息通讯开拓出了数据渠道, 而且方便了工作人员进行安全检验以及冗余备份等工作。

2车载信号设备的静态调试分析

进行车载信号的调试可以采用静态方式, 也可以采用动态方式, 在此, 先介绍车载信号设备的静态调试。这种调试针对的是列车处于一些特定状态之下的情形, 例如列车处于停车场, 或是车辆段等停车状态下, 不能够进行电源联通, 就需要进行详细的设备安装与紧固、所有线路的检验与核查。

2.1 车载吊装件静态检查

这里所指的吊装件包括天线和编码里程计, 这些设备都位于车厢的外面, 一般都悬于底盘之下, 车载吊装件对于列车的安全运行非常重要, 进行一个静态的检查就显得尤为重要。静态检查首要做的就是紧固度的检查, 不论是螺栓和吊梁, 还是支架, 都不可以呈现断纹, 车载设备的线路对于定位以及通信来讲都是至关重要的, 不仅所要求的高度比较大, 而且对于其准确度的要求也是非常苛刻的。信标天线进行信息传播的媒介就是高频电磁波, 但是其通讯信号经常会被外界信号干扰, 要想避免这种现象的发生就需要确保不存在金属等干扰介质。

2.2 车内设备的检验工作

首先是接头的状况、计算机状态以及配线状态的详细检查, 以确保显示器等都能正常运作, 线路连接也是正确无误的。在确保线路连接准确的前提下, 进行接头紧固工作, 尤其是螺栓的紧固, 还要详细检查车下设备, 一切就绪之后就可以进行上电测试了。

2.3 列车库内的上电静调工作

列车需要进行上电操作, 才能够正常运行。上电的对象就是车载设备, 操作的地点就是库内, 并且进行全方位的启动与运行过程的观测。在此过程中, 操作人员需要依据显示屏上的提示信息进行正确地操作, 如果出现故障提醒, 就需要立刻把当时的详细状况记录下来, 再进行详细地分析。如果出现跳闸, 抑或是严重预警提示的状况, 就必须马上进行断电检查。只有进行详细检查和调试之后, 才能再次启动。

3车载信号的动态调试

静态调试工作完成之后, 才能够开始动态调试的操作。这种调试方式包括以下两种:

3.1 停车库段内的试车调试

这个调试过程主要是确认信号设备的功能是否完好。首

先进行的是车载信标的天线传输功能是否完好, 测试的对象是试车线上的地面信标, 它的测试标准就是看列车在通过定位信标的过程当中, 会不会产生应有的位置信息。其次需要测试的是车载的无线天线的通讯功能是否完好, 这个测试的位置是波导管区域, 测试其通讯是否畅通。最后需要根据在牵引和制动指令的条件下, 观察列车的运行状态, 可以通过屏显器上的速度以及通讯信息进行相关的分析。

3.2 试车调试正常后的正线调试

段内调试完成之后就可以进行正线调试, 这种调试方式的对象是非运营车辆, 往往会将调试时间调整到运营结束之后, 一般会在夜间的维修时间进行, 在正线位置进行调试。考虑到可能会出现线路开通营业的状况, 所以必须进行事先的安排与通知, 获得调度和授权之后, 才能进行正线调试。

4调试过程中人员的安全管理工作分析

4.1 人员的安全管理

轨道交通所使用的电压一般都属于高电压, 工作人员必须要远离轨道, 而且接触轨上也不能放置零件等物品, 工作人员必须要时刻关注接触轨的送电安排, 一定要按照规定进行看护作业, 只有在断电的情况之下, 才能进行车下作业, 并且要求戴上安全帽。列车在运行的过程中, 严禁把身体伸出车外, 驾驶员必须要有资质, 非专业人员不得触碰按钮和开关。

4.2 设备的安全管理

只有静态调试完成之后才能开始动态调试, 如果出现了线路和器件的烧毁和断开现象, 必须详查这种状况发生的原因, 以确保没有任何遗留下来的问题。与此同时, 还需要进行计算机软件数据的检验, 以保证其正常运行。

5结语

本文所阐述的轨道交通车载信号系统的正常安全管理与运行, 是需要以车载设备的合理控制为前提的。在很多高密度行车的条件下, 要想进行整个系统的合理控制, 就必须首先保证车载设备的正常运行。通过对轨道交通车载信号系统调试过程中相关问题的详细阐述, 揭示出了车载运行的安全要领, 对于保障调试工作的顺利安全进行具有很大的实际意义。

参考文献

[1]曹启滨.浅谈轨道交通车载信号系统调试.铁道通信信号[J], 2012 (1) .

[2]尹力明, 刘俊艳, 程佳.车载信号系统软件开发用半实物仿真平台.城市轨道交通研究[J], 2011 (4) .

62、智能交通信号控制系统 篇2

（一）科技奥运技术、产品、服务的名称及所属单位

1、项目名称：智能交通信号控制系统

2、所属单位：北京市公安局公安交通管理局

（二）科技奥运技术、产品、服务在奥运筹备建设中的应用情况、专利保护情况、技术水平情况等

1、应用情况：

目前智能化交通信号控制系统灯控路口已达到1160处，控制规模覆盖北京四环内及五环部分地区的主要道路、环线及联络线上的重要路口、路段。奥运场馆周边道路、奥运勤务路线涉及路口、路段正在建设中。

2、专利保护：

正在准备申请“快速路出入口检测法”的专利。

3、技术水平：

智能信号控制系统的管理控制技术水平达到国内先进水平。

（三）科技奥运技术、产品、服务的社会需求情况、推广应用前景、推广应用方式等

区别于老式单点控制信号灯，智能化交通信号控制系统的中心计算机根据各路口地面线圈检测信息，在路口配时限定的安全范围内以实际交通需求分配各路口的信号放行时间，均衡分配区域内路口流量，实现路口间的集中控制，分级管理，协调联动，最大程度的利用道路资源。

目前北京区域控制信号系统主要为SCOOT中心区

SCOOT中心区控制系统：

二环路以内北京城市中心区域采用英国SCOOT信号控制系统，从上世纪80年代初便开始建设，经过20年发展逐步积累了大量经验。使用信号机型为英国西门子公司生产的T系列，主要分为T200、T400型和T700、T800型，总数共计330台。SCOOT系统是一种两级结构，上一级为中央计算机，下一级为路口信号机。配时方案在中央计算机上完成；信号控制、数据采集、处理及通信在信号机上完成。SCOOT系统是方案生成式控制方式的典型代表，是一种实时自适应交通信号控制系统。SCOOT系统通过连续检测道路网络中交叉口所有进口道交通需求来优化每个交叉口的配时方案，使交叉口的延误和停车次数最小的动态、实时、在线信号控制系统。概括来讲，SCOOT系统具有5个特点。

1)实用性强，几乎不受城市交通出行方式、出行起讫点分布、土地使用情况、季节性和临时性交通变化以及天气和气候变化的影响。

2)对配时参数的优化是采用连续小步长调整的方式，稳定性强。3)个别交通车辆检测器错误的反馈信息几乎不影响SCOOT系统对配时方案参数的优化，而且该系统对这类错误的信息有自动鉴别和淘汰功能。

4)对路网上各交叉口信号配时方案的检验和调整，每秒钟都在进行，所以能对路网上交通状况的任何一种变化趋势做出迅速的反应。

5)SCOOT系统能提供各种反映路网交通状况的信息，为制定综合管理决策创造了有利的条件。

ACTRA系统：

ACTRA是由美国西门子公司开发的一个信号控制系统软件，2005年开始在北京使用。经过新建信号系统一期（2005年），新建信号系统二期（2006年），信号系统奥运工程（在建）的建设，目前已建设750处，基本实现朝阳、海淀、丰台三个区的四环路内地区的信号系统覆盖。ACTRA系统具有4个特点。

1）符合美国ITS框架的NTCIP协议（美国国家智能运输系统通信协议标准）及其他标准，其设备的通信协议采用了当前主流的协议，系统开放且易扩展。测试表明，Actra可以实现对基于NTCIP协议的第三方信号控制器的正常监控和管理。

2）系统基于Windows平台，采用的浏览器界面，具有友好图形用户界面和视频显示技术。

3）系统采用的开放式结构的信号机，信号机的软件和硬件分离，可分别按照硬件和软件的标准由不同供应商竞争获得，大大降低成本，提高采购自主性。

4）系统信号机软件具有自适应和多种灵活的控制战略，使得系统的许多自适应控制运算在下端完成，提高整个系统的反应速度。在系统未建成时或故障情况下，本地信号机仍能实施有效的自适应控制。

快速路控制系统：

快速路控制系统是由爱德威公司承建的快速路出入口控制系统，目前已经建设90个控制点（50个出入口控制点和40个车道灯控制点）和上端控制系统，主要分布在二、三、四环，信号机为HSC－100型。覆盖奥运勤务路线的奥运快速路工程正在建设中。

快速路在城市交通系统中承担着大部分的流量，与此对应，快速路的信号控制在城市交通信号控制中起着非常重要的作用。由于北京乃至全国的城市快速道路的出入口和车道的信号控制技术在20世纪长期处于空白，北京市公安局公安交通管理局在“北京市道路交通管理现代化建设工程”中确定实施快速路信号控制已是国内的“开先河”之举。

快速路控制系统为改善快速路出入口秩序，提高快速路通行能力，增强勤务保证方面取得了一定的成绩。同时，项目的实施为全面建设快速路交通信号控制系统积累了宝贵的经验。

（四）科技奥运技术、产品、服务推广以后能够产生的技术转移、技术服务、产品销售等直接经济效益，以及连带产生的间接经济社会效益情况

交通信号系统 篇3

关键词：城市交通；交通枢纽；智能管理；交通信号；控制系统 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2015）06-0115-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0485

随着信息智能化技术的不断发展，其应用的范围领域正逐渐扩大。其中，交通智能化管理领域就是重要的应用方式之一，应用了智能化管理系统的交通运输，能够实现一体化和综合化管理。而实现这一管理模式的技术基础，则是充分智能化的交通信号控制系统。由于目前我国城市化程度不断提高，城市内的机动车通行量和出行率始终处于上升趋势，因而使交通需求变得越来越复杂，对交通信号控制能力提出了更高要求，必须具备足够的智能化水平，才能保证交通运输秩序的正常运行，维护交通运输的安全。因此，必须结合城市交通规划的实际情况，设计出科学合理的交通信号控制系统。

1 智能交通信号控制系统概述

在我国经济得到了高速发展的今天，随着我国城市化进程的加快，我国交通压力越来越大，交通堵塞现象日益严重，解决城市交通问题已经成了城市建设中首要任务。如何解决交通问题，已经成为社会关注的焦点。交通信号在解决交通堵塞、规范交通秩序中起着积极作用。但传统交通信号已经无法完全满足新时代交通情况，现代交通车流量远远大于从前，在经济水平不断提高的今天，城市家庭几乎家家都有车，而车辆数目的增多，改变了我国的交通状况和交通发展，改革创新交通信号迫在眉睫。随着时代的进步，科技的发展，信息技术、网络技术、计算机技术、通信技术、智能技术的高度普及，智能交通信号概念被提出。通过不断实践和改革，智能交通信号控制系统已初步成型，虽然暂时无法大规模推广，但是智能交通信号系统也已经给我国交通带来了质的改变。智能交通信号实现了智能监控车流量，自动变化信号，智能指挥、规范交通，优化交通状况。下面通过两点来分析智能交通信号系统的特点。

1.1 采用高新技术

智能交通信号系统离不开先进的计算机技术、通信技术、信息技术和智能技术及感应技术，可以说智能交通信号是集各大高新技术于一身的强大智能系统，随着未来交通情况的不断变化，智能交通信号对技术的要求也会越来越高。

1.2 智能化

通过不断的实践和改革创新，智能交通系统越来越完善，现代交通信号智能系统所采用的技术、设备都能达到了城市交通所应满足的需求，不仅能够有效完成信号控制工作，更加实现了根据交通实际情况及时间段进行自动变化和科学指挥交通，并且智能交通信号系统的车流量测试功能实现了对我国街道车流量的记录，为我国交通改革提供了科学依据。

2 智能交通信号的系统设计

2.1 智能交通信号子系统

智能交通信号系统既复杂又系统，有多个子系统协调来完成对交通的引导和规范，交通信号控制只是其中的一个组成部分。

想要构建一个完整、可靠、科学的智能交通信号系统，就需要无数个子系统，这些信号子系统多分布在交通事故多发点及车流量较大路段。其中车流量计算子系统是智能交通信号的核心内容，智能交通信号系统，通过对车流量的精确的监测和计算，预判绿信号可变比率，使交通信号达到了一种动态控制。智能交通信号子系统应用的关键在于，一个区域内路段要保持状态一致，避免造成交通混乱及堵塞。不同区域路段可以根据实际情况，应用不同的方案来设计智能交通信号子系统，确保交通信号子系统的实用性。为了使交通信号在同一路段保持高度一致，可将相邻子系统互相连接，形成更大的整体系统，且内部以统一的周期运转。连接方案可以根据交通实际需求来判断，可进行永久连接或暂时连接。

2.2 智能交通信号对饱和度的控制

为了使制定出的交通信号控制战略方案更加科学，需事先将交通信号控制系统应用于交通枢纽区域中心自适应协调区域，从而对不同入口车道的饱和流量加以检測并得到准确数据信息，智能交通信号系统必须进行科学的交通饱和度监测，交通饱和度是规划交通的重要依据。饱和度测试和控制系统，应在交通主要线路设置，在这个检测和控制的系统数据库中以战略检测器的形式存在，在绿灯时段范围内，战略检测器将对车流经过时的交通流量及占有率数据信息进行采集并自动处理，最后将处理结果以数据表格的形式直观呈现，通过表格交通“饱和度”一目了然。饱和度检测和控制可利用实际的绿灯时间与绿灯时间比率进行计算。有效利用绿灯时间指的是饱和交通流情况下，恰好通过以最优车间距运行的同等车流量所用的绿灯时间。

2.3 交通信号控制相位差

智能交通信号系统设计，可以规划每个系统间控制规模，避免一个系统出现故障，给多路段交通造成严重影响，降低多方向相位差变化导致的相互作用力。智能交通信号控制系统设计应全面考虑，进行科学规划和实现，其控制范围，要根据交通实际情况，对不同流量进行不同规划，避免造成资源浪费。但设计过程中不仅要考虑到控制相位差，更应该估计到相互呼应，如某路段出现故障，可通过其他路段启动应急线路，进行暂时性的交通引导，避免交通事故，系统相互运作正常时可断开连接，避免造成干扰，实现真正的智能交通信号

系统。

3 智能交通信号控制策略

控制策略指的是在特定区域制定相关的信号控制策略，规划智能交通信号，最大程度地适应各个路口交通需求的变化。当某一相位的绿灯时段需求位于平均需求的下限时，可对该相位进行早断处理，如果没有需求甚至可直接略过该相位，或引入条件相位来代替。控制器处理的参照标准是检测器测得的交通数据决策，可以采用策略检测器来担负这项工作。控制策略主要针对的是控制器的运行问题，其在实施策略控制时所采取的技术与路口孤立运行时所采取的技术完全一致。策略控制实现的载体是区域计算机，因而能够对信号运行的强度加以调整。当然，策略控制与孤立控制在本质上并非相同。策略控制无法应用车间距计时器和损失时间计时器来提前终端或略过某个相位，这是因为处于同一连接上的控制器必须以相同周期的形式来运行，这样才能达到最优化的协调效果。另外，由于相位早断或略过而节省的时间，也必须追加至本地控制器的下一个相位或主相位上，从而维持相同的周期时长。策略控制的作用在于控制绿信比、周期及相位差，对变化幅度不明显的城市区域的交通流趋势进行把握；而策略控制则适用于处理各路口不同周期中速度快但程度较小的变化。为了能够制定出更加科学合理的交通控制战略，应力求将二者进行结合，从而构建更为完善的、全方位的交通控制

系统。

4 结语

本文通过对城市交通枢纽智能交通信号控制系统设计进行探究和分析，指出为了使交通运输领域得到更快的发展，提高交通运输的安全性和可靠性，必须积极应用智能化技术来实现智能交通信号，以此来改善我国目前的交通现状，智能交通将成为未来交通的发展方向。本文从多方面对智能交通信号系统进行了分析和阐述，对其具备的优势加以分析，并对交通枢纽区域交通信号控制的控制战略提出了一些看法，强调应制定科学战略来有效维护交通安全。

参考文献

[1] 尹贻林，王垚.基于利益相关者需求的城市交通枢纽设施优化设计研究[J].北京理工大学学报（社会科学版），2012，20（3）.

[2] 李群祖，夏清国，巴明春，潘万鹏.城市交通信号控制系统现状与发展[J].科学技术与工程，2012，18（24）.

[3] 秦渝.一体化交通系统下的城市交通枢纽及站场布局与结构研究[J].技术与市场，2014，12（3）.

作者简介：宋顶利（1971-），男，河北沧州人，供职于河北联合大学，工程师，博士，研究方向：教育；张昕（1979-），女，山西襄垣人，供职于河北联合大学，会计师，研究方向：教育。

交通信号系统 篇4

交通管理, 是一个范围很广的概念。它包括道路管理, 车辆信息, 交通环境, 轨道交通, 公共交通等多方面管理关系。交通管理者的使命是尽可能高效的根据现有交通条件为车辆及其他交通工具提供服务。信号灯管理作为智能交通管理系统效率化的一环, 追求的是车辆驶过路口时间的缩短和交通信号配置更加合理化。同时追求有效控制信号必将对路口管理方式的选择产生较大的影响。通过调研天津市各关键交通路口、路段的交通流量, 红绿灯指挥、道路设置等状况, 建立合理的数学模型, 使模型具有合理分配信号灯变化时间, 以及推测下一时段车辆通过路口的情况的功能, 实现智能管理。从成本上来看, 它远远优于其他的解决方案。所以, 合理的控制信号灯可以大大改善道路拥堵状况。

2 通过流量控制信号灯的基本理论和环节

2.1 信号灯管理的定义

信号灯管理系统是由汽车、道路基础设施运输基础设施、信息和人组成的一个共同完成交通管理的综合服务系统。这个系统由各种不同系统的形态所组成, 它包括自然与人造、实体与概念、静态和动态及控制和行为等系统, 这个系统中渗透着上述系统的各种形态。信号灯管理系统是实现道路交通管理系统最优化, 并获取最佳经济效益、社会效益和生态效益的组织管理方法。

2.2 通过流量合理管理信号灯的意义

过去, 由于我国交通行业智能化程度低, 所以要集中采集交通信号并加以处理是难以实现的, 尽管有不少部分地区应用了一些交通信息广播电台, 它不断通过广播告诉司机哪些路段堵车, 哪些路段通畅。这种靠广播加上司机对整个城市的熟悉情况共同组成的系统也就是智能交通的雏形。由于技术手段相对落后, 不能达到高效率、低成本以及柔性化的要求, 以上手段随着日益增长交通的需求已经不能满足当前的要求, 因此, 选择合理的信号灯管理方案具有十分重大的意义。建立现代化的智能交通管理系统, 不仅要解决观念等方面的问题, 更要做好信息采集和应用工作。交通信号灯管理的灵魂是方案选择, 因此, 对它的研究有重要的理论和实际意义。

3 通过流量管理信号灯的基本环节

3.1 信号采集

信号采集是信号灯管理过程中的基础环节。严格说来, 信号采集应叫做交通流量采集, 在不同的技术支持下, 信号采集的来源不同, 这里有的是用电子车牌技术来采集需要的流量信号。这里的车流量信号采集是在车辆未进入路口时采集的, 也就是车行驶在相应道路上时采集的流量信号和车辆信息信号。

3.2 信号传递

信号传递是指将道路上采集的车流量信息通过一定的硬件设备, 将信号传送至相应的计算机系统, 为以后的工作提供相应的数据, 当然, 数据传输的起点是相对固定的, 但数据传输的终端可以根据当地的实际情况, 确定为不同的计算机组织系统, 因此, 以后的工作既可以实现独立的路口的处理, 也可以实现多路口的协同处理。

3.3 信号存储

信号存储这一部分涉及到数据库中相应表的处理, 采集来的信号将被存入相应的表中, 以便用于不同的处理方式, 为此, 每一个路口都有自己独立的数据存储空间。

3.4 信号处理

信号处理是整个信号控制最为关键的一步, 它需要事先为系统建立合适的数学模型和相应的组织结构和算法。目前世界上有多种多样的处理方法。车辆信号流按照其控制的范围, 分为若干的层次, 在不同的层次上, 控制目标、实现方法和手段都有差异。信号控制的层次主要分为:孤立路口控制、主干道控制、区域控制。常见的控制方法主要有:离线优化方法, 在线的方案选择, 在线的方案生成。在几十年的交通控制实践中, 这些方法都有应用, 每种方法都各有其优点和不足之处。

4 流量问题的数学模型

流量控制问题的数学模型及其解决方法:

在信号灯管理过程中, 必将考虑到各个道路上的交通流量问题。因此考虑如何控制车流量就是考虑如何对信号灯分配合理的相位。在以下两个模型中, 对于交叉口的基础设施设置都是以只考虑汽车的情况, 对于行人和自行车的情况没有进行考虑。交叉口全部设置为十字交叉口, 共设置了四个相位, 如下图所示:

信号周期不能太短, 要有一个下限值。但也不能太长, 周期越长通行能力就越大, 但随着信号周期长度的增加, 路口延误时间也增加, 因此信号周期长度又一个上限值。

根据Webster公式:

其中, C0表示信号周期, 单位为s;

L表示总损失时间, 单位为s;

这里的L=∑D0+∑I;

D0表示车辆启动的延误时间, 根据现场观测, 一般取2S;

I表示绿灯间隔时间, 根据现场观测, 一般取2S;

因此四个相位的总时间损失为4*2+4*2=16秒, 即L=16秒。

这里的yi代表第i相信号临界车道的交通流量比, 所谓临界车道是指每一信号相位上, 交通流量比最大的那条车道, 即yi=max (实际的进口道交通流量S/进口道交通能力Q) 。

其中, 实际的进口道交通流量S, 由路口的检测系统自动测量实际的流量数。

进口道交通能力Q, 则是依据以下的分析得出的:

结合我国的情况, 汽车驾驶员“根据时速确定前后两车间距, 一般以时速公里数为间距米数……在晴雨天都比较适用”的原则, 若以v (km/h) 计车速, 一般车身长度以5m计, 则有如下关系式Q= (1000V) / (V+5) (4)

其中Q为每车道每小时的通行车辆数, 即进口道交通能力。

由d Q/dv=8000/ (v+8) 2>0 (对3式求导) , 说明车流的通过量确实是随车速的增大而增多的, 但按 (3) 式, 混合车辆数又以每小时通过1000辆为其极限值。

根据我国的车速、车况, 每车道混合车型流量每小时以900~1000辆为宜, 同时交叉口的理想通行能力只有路段通行能力的50%, 实际上只有路段通行能力的30~45%。

因而, 可以得到交叉口最大通行能力的一般计算公式: (对于每一进口道来说)

因此, 根据Webster公式:

我们已经得到了式 (1) 中的L, 又通过检测器得到Y, 因此可以对C0 (信号周期) 进行求解, 则式 (1) 可以变为:

Y=∑yi (i=1、2、3、4 (即分别对当前四个相位的流量求流通比)

在得到最佳周期以后, 按各相位车道的交通流量比进行比例分配, 第i相信号相位的绿灯间gi为:

从而得到各个相位的通行时间。

在由各个进道口所得到的实际流量分别求出, 四个相位中, 八组车道组中 (车道组11、12、21、22、31、32、41、42) 相对应同一相位中两个车道组的差值, 并由小到大排列, 取其最小差值得相位, 作为首先开通的相位, 并从小到大依次开通。

上述对模型的求解方法可归纳为: (1) 获得各个进入口道路上车流量Si (i=1、2、3、4) 和每车道每小时的通行车辆数Q。 (2) 求各出各个入口道路上的交通流量比yi (i=1、2、3、4) , 将它们相加, 得到总的流量比Y。 (3) 通过测量得到总的损失时间L。 (4) 根据Webster公式:C0= (1.5L+5) / (1-Y) , 得到最佳周期时间。 (5) 根据公式:gi=yi* (C0-L) /Y, 算出各个相位的绿灯时间。 (6) 根据车道组实际流量的差值, 依次得到开通相位的顺序。

参考文献

[1]徐中明, 贺岩松.国外智能交通系统研究动向[J].汽车工业研究, 2000 (1) :62～67.

[2]李灵犀, 高海军, 王飞跃.两相邻利口交通信号的协调控制[J].自动化学报, 2003.

交通信号系统 篇5

西安交通大学815信号与系统131分考

研经验总结

回顾这半年来的艰辛(外校跨考)，从当初的迷茫再到各种找资料，再到每天三点一线的复习，最后也算劳有所获，在这里就专业课的复习有些经验(815信号与系统 131分)，斗胆在这里讲一讲，希望能帮助一些像以前迷茫的我一样的学弟学妹。

交通信号系统 篇6

关键词：智能交通信号；信号控制系统；相关问题；研究分析

中图分类号：U491.51 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 18-0000-01

目前，我国道路交通的压力持续在提升，仅仅依靠交警来维持道路通行的秩序根本不能解决实际的问题，城市智能交通信号控制系统的出现既简化了交通管理流程，又提高了道路管理效率，维持稳定的道路通行。城市智能交通信號控制系统在科学技术的研发下具备很多功能，同时城市智能交通信号控制系统具有统一的控制平台，及时收取到城市内所有道路的通行数据信息，并作出道路交通压力处理措施，单路口信号采用配时优化技术，客服了传统的固定配时缺点。所以交通管理部门要积极对现有的城市智能交通信号控制系统进行研究和革新，及时发现控制系统存在的问题，使城市智能交通信号控制系统可以进一步提高道路指挥能力，缓解道路交通压力。

一、Type-2模糊集单路口信号灯配时优化分析

（一）信号灯配时分析

交通信号配时指将事件流上有冲突的车流错开放行，进而缓解高峰时段的交通通行压力，确保过往车辆流的安全有序通行，这种交通信号配时的理念对于现代交通状况非常适用。其中，信号灯配时的信号周期是主要的影响参数，信号周期是由多个步长组成，步长就是指各个方向上的信号灯在某一时刻的信号状态所组成的一组确定的等色状态，在这样一个交通状况下，整个信号循环在周期中所占用的时间，会大大低于车辆堵截的时间。基于此，为了避免一个信号周期内车辆的拥堵，智能交通信号控制系统会在同一个平面内的车流冲突通行中引入信号相位，把同一个平面上的车辆，进行车流统筹分配，确保每一个车流的稳定性。

（二）Type-2模糊集单路口信号灯配时优化形式

为了满足单路口信号灯配时优化的需求，需要用到Type-2模糊控制器，Type-2模糊集可以在道路交通流中选取出单值模糊，通过计算，可以对本时段的道路交通情况进行确定，进而利用信号周期对车辆进行分流处理。Type-2模糊集控制器在模糊化方法上的基础上，运用维度约简和解模糊改进的Nie约简方法，可以对车辆进行更加可靠的估计，最后明确各个路口需要的精确相位绿灯时间。智能交通信号控制系统在Type-2模糊集控制器的协助下，需要及时切换信号灯指示内容，并要保障切换内容与Type-2模糊集控制器的指示一致[1]。

二、智能交通信号控制系统及相关问题研究

（一）控制系统设计原则和目标

在现代化科学技术的带动下，智能交通信号控制系统设计的原则包括：人性化操作、技术先进、与实际保持一致、便于后期的使用和维护、安全性。智能交通信号控制系统具备的人性化主要体现出用户的使用过程中，控制系统设计的使用步骤和功能必须要明确，可以使使用者一眼就能明确使用方法，同时智能交通信号控制系统要应用先进的技术进行系统设计，使其可以满足实际的使用要求，智能控制系统的指挥情况要与交警的管理保持一致。在控制系统使用的过程中，系统设计的功能和应用的技术必须要便于后期的维护和管理，确保不会因为系统的维修而影响到道路指挥，安全性则要求智能控制系统要具备一定的防火墙功能，避免被黑客攻击，扰乱道路交通的指挥情况[2]。

（二）控制系统总体逻辑设计

智能交通信号控制系统由信号机、数据处理模块、数据库系统等组成，信号机负责对城区信号的控制，数据处理模块负责处理交互各个模块反映出的数据，并对数据进行归纳和统计，数据库系统是利用现代化计算机技术，存储信号机以及地图数据。系统具有信号机数据库和地图数据库，二者与数据处理模块的连接，可以在第一时间对交通控制进行处理，文件系统负责为数据处理模块传输数据。信息传递模块需要设置出不同时期的系统指示情况，确定系统的实时状态，并要对用户进行管理，收发设置和运行参数可以体现出用户的使用状况，所以技术人员要及时对智能交通信号控制系统进行检测，发现用户使用存在的问题，并对其进行进一步的完善[3]。

（三）控制系统功能概述

本文研究的智能交通信号控制系统具备的功能包括：修改相位周期、修改日计划表、修改运行参数表、修改节假日表、发送、接收信号机配置、警卫任务、编辑地图信号机、接收车流量数据信息、信号机校时、监控信号机实时运行状态、接收信号机日志、用户管理。

三、结束语

在上文分析中，笔者分析了智能交通信号控制系统的控制模式，并明确了控制系统设计的理念和形式，所以我国道路管理部门要合理利用智能交通信号控制系统，使其可以体现出自身的管理优势。道路交通管理日益严峻，只有智能交通信号控制系统才能缓解交通压力，确保交通的畅通，提高交通控制管理能力。

参考文献：

[1]万畅明，高丽艳，刘珊珊.智能交通信号控制系统及相关问题研究[J].南昌大学学报（社会科学版），2013（12）：120-123.

[2]戎听红，唐继业，李明宇.基于无线传感网络的智能交通信号控制系统研究[J].通信信号控制，2013（17）：174-180.

交通信号控制系统的研究与设计 篇7

随着经济的发展和城市化水平的提高, 城市交通问题日益突出。如何充分利用现有道路资源, 通过科学合理的交通控制手段, 最大限度的提高交叉口的通过能力、减少延误时间一直是交通工程领域关键的研究课题。在诸多交通控制手段中, 优化信号配时是最直接有效的方法之一。

在这种背景下, 本文选择城市单点交叉口信号控制为研究对象, 对信号周期的确定方法进行深入研究, 并通过Vissim仿真软件, 对新旧控制方案进行比较, 得到相关的结论。

1 交通信号控制基本知识

1.1 常用配时参数

1.1.1 进口道饱和流量

饱和流量, 与交叉口的配时方案和绿灯时间无关, 仅取决于道路条件和车辆状况。根据Webster的相关研究, 车道宽度是决定饱和流量的最主要因素。

1.1.2 流量比

流量比是实际到达流量与饱和流量之比。交叉口处的车道流量比为交叉口进口道的各车道的到达流量与对应车道的饱和流量之比。

1.1.3 有效绿灯时间

在一个信号周期中, 除损失时间外, 其他能用于车辆通行的时间, 即为有效绿灯时间。

1.1.4 信号损失时间

在一个周期内, 所有车辆都无法通行的时间, 即为损失时间, 包括绿灯间隔时间和起动损失时间等。

(1) 绿灯间隔时间

从上一相位的绿灯结束, 到下一相位绿灯开始之间的时间段, 称为绿灯间隔时间。

(2) 起动损失时间

绿灯启亮后, 由于需要一定的反应时间, 停在交叉口停车线处的车辆不可能立刻起动, 相应会浪费一定的绿灯时间。将其和黄灯结束前的损失时间加起来, 统称为起动损失时间。

1.2 控制评价指标

1.2.1 延误时间

对于交叉口来说, 延误一般可分为相位延误和交叉口延误。相位延误是指某个相位的车辆延误;交叉口延误是指所有相位的延误之和。

1.2.2 通行能力

交叉口的通行能力是指不同方向的车流通过平面交叉路口时可能通过的最大车流量。信号交叉口的通行能力与信号配时设计有密切的关系。下面分别介绍相位通行能力和整个交叉口总的通行能力。

1.2.3 停车次数

停车次数是指由于交通信号的约束, 车辆通过交叉口时, 需要停车等待和再启动的次数。

1.2.4 饱和度

交叉口处的饱和度一般是针对进口道而言, 其值为进口道的车流量与能容纳的最大车流量的比值。实践证明, 饱和度限值在0.8~0.9之间, 交叉口就能够较好的运行。但是如果饱和度的限值定得过低, 需要调整交叉口的平面尺寸才能满足一定的交通量要求, 相应要增加建设投资, 这是不经济的措施。

2 交叉口交通控制现状分析

2.1 交叉口结构

笔者对南阳市五山大道—云岛大桥交叉口进行了交通调查, 主要内容有:交叉口的平面尺寸、工作日的早晚高峰期交通流量、信号配时方案等。图一为交叉口的平面结构图。

该交叉口现有四个相位, 第一相位通行的车流为南北左转车辆, 第二相位通行的车流为南北直行车辆, 第三相位通行的车流为东向直左车辆, 第四相位通过的车流为西向直左车辆。

2.2 旧控制方案

将调查得到的各项交通资料进行整理分析, 画出五山大道—云岛大桥交通信号的相位图如图二所示。机动车的量折合换算系数为:小型车的量折合系数为1, 大型车为2, 摩托车为0.2。

2.3 旧控制方案评价

结合计算公式的计算结果, 现有方案的评价结果如表一所示。

3 新的交通信号控制方案设计

3.1 相位设置

根据交通调查的数据及考虑该交叉口的几何现状, 新方案中的相位设置仍保留原有控制方案中的相位设置, 即一共四个相位, 分别为南北左转、南北直行、东向直左和西向直左。

3.2 信号配时优化

3.2.1 相位时间的计算

根据前面相位时的分析, 我们可以得出对交叉口优化只要对信号配时优化。根据公式计算出优化信号配时方案的各个参数, 如表二所示。

根据以上所求的各个相位的绿灯、红灯及黄灯时长, 具体配时方案如图三所示。

3.2.2 控制方案的评价

结合交叉口交通现状及相关的实际因素, 选取通行能力、延误、停车率等3个指标进行评价。

(1) 通行能力

从表三数据可知, 在新方案控制下, 交叉口的通行能力明显得到提高。

(2) 停车率

各个相位的停车率对比数值如表四所示。

从表四中的数据对比可知, 在新方案控制下, 各个相位的停车率都降低, 从而提高了车辆通行效率。

(3) 延误

从表五中可以看出, 优化方案中各个相位的延误与服务水平均达到了B级, 因此, 能够满足交通优化设计方案标准。

4 结束语

交通信号控制可将不同流向的车流在时间上分离, 是现代交通控制的主要方法之一。信号控制的关键在于信号相位和配时方案的确定。本文选取南阳市典型的交叉口———五山大道—云岛大桥交叉口作为研究对象, 通过对该交叉口几何结构、信号配时和交通流量的调查后, 利用经典的Webste算法对其进行分析, 得到新的信号控制方案。然后, 利用Vissim仿真软件, 对新旧控制方案进行比较, 得到新的控制方案在通行能力、延误和停车次数方面都优于现有的方案。

摘要：交通信号控制系统对于交叉口来说至关重要, 是现代城市交通控制和疏导的主要手段。本文选取南阳市的五山大道与云岛大桥组成交叉口为研究对象, 通过对该交叉口的几何结构、信号配时和交通流量进行调查后, 利用信号周期算法Webster方法为该交叉口设计了新的交通信号控制方案。最后, 利用Vissim仿真软件对新旧控制方案进行了比较, 得出新的控制方案在延误、停车率和通行能力方面都优于现在的控制方案。

关键词：信号配时方案,道路交通组织,评价指标,Vissim仿真

参考文献

[1]吴兵, 李晔.交通管理与控制 (第四版) [M].北京:人民交通出版社, 2009.

[2]许伦辉, 罗强.交通流理论习题解集[M].北京:人民交通出版社, 2010.

[3]徐吉谦, 陈学武.交通工程总论[M].北京:人民交通出版社, 2008.

[4]尹宏宾, 徐建闽.道路交通控制技术[M].广州:华南理工大学出版社, 2000.

[5]鲁相林, 楼晓昱, 许佳.交通微观仿真软件VISSIM在交叉口优化中的应用[J].中外公路, 2007, 27 (05) :13-15.

交通信号系统 篇8

1 系统构成方案

城市轨道交通是一个技术先进, 具备相当程度自动化水平的运输体系。其中信号控制系统的构成必须与整个交通运输相适应。

在《城市快速轨道交通工程项目建设标准-试行本》中, 把信号系统划分了三个层次:第一层次设备在运量较小、行车密度较低的线路上, 可配置联锁设备、自动闭塞、机车信号和自动停车系统;第二层次设备在运量较大、行车密度较高的线路上, 可配置列车自动监控 (ATS) 系统和列车自动防护 (ATP) 系统;第三层次设备在运量大、行车密度高的线路上, 配置列车自动监控系统、列车自动防护系统和列车自动运行 (ATO) 系统。

对于第一层次的设计方案, 是在所有的设计配置当中水平最低的, 这种配置方式的应用有着自身的局限性, 因为它要求轨道上运行的列车在行驶间隔上不能低于三分钟, 也就是说行车的密度要小。如果说在行车间隔上有所改变, 密度加大的话, 那么这种配置方式也将发生改变, 并且将会是大面积的改造, 耗费的工程量比较大并且浪费了很多以前的设施。这种配置在信息的存储方面比较小, 那么在列车运行的过程中, 需要司机来对列车运行的安全性进行掌握, 人工的控制要占据很大一部分。虽然说有以上的种种的弊端, 但是这种配置在目前来说是国产中生产效率比较高的, 不需要引进进口的设备, 成本价格比较低, 所以在我国还是得到了普遍的应用。这种配置的系统比较适合应用于中小城市或者郊区中, 因为在列车的行驶密度上比较低, 并且在很长的一段时间都会维持一个比较平稳的运行状态, 不会发生很大的改变。

对于第二层次的配置系统, 在性能上要比第一层次的高一些, 对于列车的安全运行控制性也要大很多, 完全可以由控制系统自身来完成。但是这种配置系统目前在国产方面的生产效率还比较低, 所以说在成本上会所提高。这种配置系统有很大的改造空间, 如果城市轨道运行发生了改变, 运行的密度加大了, 那么向第三层次进行升级有一定的技术条件, 完全可以达成, 所以说不会出现大量的工程废弃。在现代阶段这种配置系统在我国的应用范围比较广, 一般的城市都能够适用, 在城市的轻轨交通中, 有很大的优势。

对于第三层次的配置系统来说, 其在技术含量方面比较高, 主要适用于在行车间隔小于两分钟的线路中, 在安全控制方面完全可以由系统来进行操作, 列车在运行的时候, 每站之间的停靠, 折返操作, 都是可以通过控制中心来进行操作的, 现代化的技术手段应用的比较深入。但是这种配置系统目前在我国的生产率非常的低, 所以说在造价方面非常高, 这个是在应用的时候不利的一面, 可其系统配置的智能化程度非常高, 在一会的社会发展中, 对于城市的轨道建设将会做出巨大的贡献, 为城轨建设带来巨大的经济效益。这种配置的系统设计在自动化和智能化方面的应用非常的先进, 对于城市的轨道建设会发挥很大的促进作用。对于在城市的地铁建设中, 尤其是运行量比较高, 密度大的城市, 这种配置方案是首选, 具有很大的应用价值。

2 主要技术方案

2.1 设计行车间隔

城市轨道交通工程为适应乘客运量大、行车密度高的特点, 往往采取缩短行车间隔的办法。这样一方面有利于减少旅客候车时间以提高服务质量;另一方面可以减少列车编组辆数, 节省工程投资。但是由于信号ATP系统技术的限制, 如轨道区段的长度、“车-地”通信的有效速率、列车进路的建立和恢复时间等等因素, 正常的行车间隔不可能无限制缩短。换言之, 最小行车间隔极大地影响着信号的ATP系统方案和工程造价。确定合理的行车间隔时分成为信号ATP系统方案设计的控制参数。

在实际的工程运用中, 应结合线路近、远期运量, 以及工程实施方案、ATS调控能力等综合因素, 确定一个合理的满足运营要求、节省工程投资的设计行车间隔。

2.2 ATP信息传输方式

ATP系统是确保列车运行安全的关键设备, 它由轨旁设备和车载设备组成, 列车通过地面ATP设备接收运行信息, 实现列车的间隔控制。ATP设备主要有两种划分方式, 一是按“车-地”ATP信息传输方式分为连续式和点式发码方式;另一种是按对列车控制方式分为模式曲线方式和阶梯式控制方式。其中按前一种划分的两种ATP设备工程造价差异大, 是选择ATP系统方案的主要比较点。

连续式的ATP设备一般可利用轨道电路或连续敷设的电缆向车载接收设备连续不断地传递地面信息。其特点是信息传递实时性高、技术复杂、造价昂贵。点式ATP设备利用地面应答器或点式环线把地面信息传至列车。这种方式实时性较差, 但技术简单、造价低廉。

控制实时性较差高行车间隔大于90s可小于90s自动驾驶功能尚无产品有列车检测功能需另设轨道电路有系统扩展对行车干扰较小对行车干扰大安装调试周期较短周期长工程造价较低高维修成本低高生产厂家少多。在我国现有的地铁交通中, 由于运量大、行车密度高、地铁隧道内驾驶条件较差等特点, 均采用连续发码方式的ATP系统是适宜的。

随着点式ATP技术的发展, 在城市轨道交通工程, 特别是城市轻轨工程中采用点式ATP设备显得越来越合理。在点式ATP系统中, 以目前较有代表性的西门子公司ZUB120为例, 其主要的技术指标如下:

·传输制式移频键控 (FSK) , 串行

·传输速率50k·-1

·传输间距130~210mm

·电码可靠性循环码多次判断, 海明距为4

·电码长度可编程有用比特96位

·机车设备平均故障间隔时间2×104h

·地面应答器平均故障间隔时间9×105h

3 小结

浅谈城市轨道交通与通信信号系统 篇9

一、城市轨道交通与通信信号系统的相关分析

在高新技术不断推广和应用的新形势下, 城市轨道交通与通信信号系统已经变得越来越完善、现代, 在很大程度上可以满足城市居民日常出行的交通需求。根据相关资料和研究可知, 城市轨道交通与通信信号系统的组成部分主要包括:第一, 各个电路岔口的各种信号装置;第二, 各种装置涉及的装备与公共设施, 等等, 其中, 公共设置指的是城市原有的一些基础建设:一是, 路口交通信号灯;二是, 城市轻轨轨道;三是, 公共停车管理系统, 等等。在这种情况下, 通信信号系统的构建、进一步发展等, 才能有比较坚实的基础, 并且, 随着城市经济、建设等的发展不断提升, 从而在电子数控技术合理运用的基础上, 确保城市轨道交通指挥系统更加完善。对当前的城市轨道交通与通信信号系统进行整体分析发现, 发挥着关键作用的部位是:第一, 城市城际联动锁定装置;第二, 城市城际自动控制装置, 在上述两种系统的运行中占据着非常重要的地位。

在相关资料中, 城市轨道交通信号系统被简称为ATC, 是城市化发展的一种标志, 而其主要包括如下几个部分:一是, 自动监控系统, 即ATS;二是, 自动防护系统, 即ATP;三是, 列车自动运行系统, 即ATO。在实践运用中, 城市轨道交通与通信信号系统的参照物是地面, 可以对城市轻轨、城际高铁等多个交通系统中列车的运行情况进行实时反馈, 并对列车的最初始状态、阻力、车速、制动能力等进行科学评估。同时, 在列车的制动刹车系统中, 还可以充分利用自动化技术、数字化技术进行远程调控, 以确保列车在允许的时速中运行, 从而有效应对各种突发情况, 对于保证列车行驶的安全性、降低意外安全事故发生率等有着极大作用。

由此可见, 智能化系统的推广、应用和深入研究, 在城市轨道交通与通信信号系统中占据的地位越来越重要, 可以随时进行列车的远程控制, 以提高列车的可调度性、通过能力、运输能力等, 并保证列车操控人员、列车员等的生命安全性, 对于实现城市物资的优化配置、公共资源的最有效利用等有着重要影响, 是城市可持续发展的重要支持。

二、城市轨道交通与通信信号系统存在不足之处

在综合分析各种因素和内容之后发现, 城市轨道交通与通信信号系统存在的不足之处, 主要有如下几点:第一, 造价比较高。例如:我国一线城市上海, 其地铁的造价是每公里的投资不低于6亿人民币, 而成本想要收回的预期时间是30年。对这种情况进行分析可知, 我国缺少核心技术、系统装备大部分要进口等, 是造价一直很高的最主要原因。与此同时, 国际市场、国内企业之间的竞争力不够强, 后期维修、管理方面的资金缺口较大, 也是我国城市轨道交通与通信信号系统造价较高的重要原因。第二, 国内信号兼容性不强。我国在进行一些先进系统时, 通常是先在经济水平较高的城市, 然后再向着其它城市推广。在这种情况下, 区域之间存在的信号不能很好兼容的问题, 成为影响城市轨道交通与通信信号系统进一步完善的重要因素。同时, 信号系统的兼容性不强, 还会给列车运行速度的调控、沟通等带来影响, 从而降低乘坐列车的安全性。另外, 城市轨道交通与通信信号系统的维修、保养等工作, 也会受到一定影响, 从而降低其工作效率, 最终无法达到统筹管理各个区域列车运行情况的目的。第三, 信号材料不够先进、核心技术研发不够深入。由于我国很多企业在核心技术上无法与国外一些企业相比较, 使得城市轨道交通与通信信号系统的很多技术被国外企业垄断, 给我国城市交通系统进一步完善、技术创新等带来极大约束。

结束语:

总之, 我国城市交通系统的研发人员, 必须正确面对当前存在的不足之处, 而城市轨道交通与通信信号系统的未来发展, 必须注重如下几个方面:一是, 多元化系统的研发与利用;二是, 先进技术的引进与运用;三是, 不断创新各种高新技术, 才能真正推动我国城市交通系统现代化、智能化、自动化发展。

摘要：在经济全球化发展趋势不断加剧的情况下, 我国与世界各国的来往变得越来越频繁, 因而给交通运输系统提出了更高要求, 必须注重城市交通系统的进一步完善, 才能更好的促进城市经济可持续发展。本文就城市轨道交通与通信信号系统进行合理分析, 并对其不足之处进行探讨, 以促进我国城市交通体系的现代化发展。

关键词：城市轨道,交通,通信信号系统

参考文献

[1]张铁增, 林瑜筠.对于城市轨道交通信号系统发展的思考[J].铁路通信信号工程技术, 2013, 02:32-36.

[2]黄成, 高超.城市轨道交通与通信信号系统[J].通信电源技术, 2014, 02:77-78.

有轨电车交通工程信号系统方案分析 篇10

现代有轨电车作为一种蓬勃发展的城市轨道交通方式,以其运能适中、灵活性较强、绿色环保、乘坐舒适、成本相对较低等特点备受大中城市的青睐。而有轨电车建设过程中的路权模式选择、专用道布置模式选择、信号优先控制模式选择、路口触发模式选择方面对于城市道路交通的影响程度较大,同时也制约着有轨电车运营效能。交通工程信号系统方案的选择,成为影响有轨电车快速发展的关键因素之一。

1 有轨电车路权模式

现代有轨电车路权模式的选择考虑的是城市交通需求、城市道路空间资源的占用和对其他社会车辆的影响程度。我国城市交通较明显的特征是混合交通流,多种交通流在交叉路口交汇容易造成交通拥堵。选择合适的路权模式,对在充分发挥现代有轨电车运营服务质量优势的同时,结合城市道路布局,保证有轨电车和社会车辆在时间和空间上的道路交通活动权利,有着直接的影响[1,2]。通常有轨电车的路权模式有独立路权、半独立路权和混合路权。

独立路权采取全隔离路权,一般存在于旅游和游览专线,在交叉路口采取立体交叉方式通过,与其他交通流不产生交织。半独立路权多基于城市既有道路进行建设,在线路区间中有专用路权供有轨电车运行,在交叉路口处与社会车辆交汇。混合路权多存在于繁华的商业区,该路权模式下有轨电车与社会车辆及行人共享路权。

2 有轨电车交叉路口专用道布置模式

城市道路网络中交叉路口的通行能力在一定程度上影响着整个交通路网的通行能力。有轨电车专用道的布置模式在一定程度上影响了整个交叉路口的交通分流点、合流点、冲突点,如何设计有轨电车专用道的布置模式,不仅影响着有轨电车的运营效率,同时影响着交叉路口的社会车辆通行能力,进而影响着整条道路甚至整个路网的运行效率[3]。现代有轨电车专用车道的布置模式主要有3种:中央布置模式、二侧对称布置模式和单侧布置模式。

2.1 中央布置模式

在四车道或者四车道以上的道路上,将有轨电车车道布置于中央二条车道之上,此种方式即为中央布置模式,如图1所示。

当有轨电车直行通过交叉路口的情况下,主要影响同向社会车辆的左转以及垂直方向社会车辆的直行和左转行驶。当有轨电车转向通过交叉路口的情况下,主要影响同向社会车辆的左转及部分方向的直行行驶。由于社会车辆同向左转一般情况下处于同一相位关系,该模式对交叉路口的通行能力影响较小,能够大大提升有轨电车的通行效率,同时安全性能较好,但是车站设置在路中央,乘客进出站台与社会车辆形成冲突点,乘客上下车需通过天桥、隧道或人行过轨进行通行,对有轨电车乘坐便捷性有一定影响。

2.2 二侧对称布置模式

二侧对称布置模式将双线的有轨电车车道对称布置于道路的二侧,如图2所示。

无论有轨电车直行或转向通过交叉路口情况下,该模式对大部分社会车辆的行驶方向均造成干扰,较大程度地影响了整个交叉路口的通行能力。但该模式对于原有城市道路的改造比较方便,同时将站台设置于人行道,乘客上下车以及接驳换乘较为方便。

2.3 单侧布置模式

将双线的有轨电车布置于道路的一侧的模式为单侧布置模式,如图3所示。

当有轨电车直行通过交叉路口时,该布置模式对于有轨电车通行方向的相邻进出口道的交通影响较大。有轨电车转向通行的(b)方案中有轨电车的通行切割了大部分的社会车辆通行方向,(c)方案与有轨电车的直向通行方案影响程度相似。该模式主要优点在于方便乘客上下车,同时对于道路资源占用较少。

3 有轨电车信号优先控制模式

在半独立路权或混合路权的有轨电车线路中,直接影响有轨电车运行效率的关键在于交叉路口,当有轨电车在交叉路口专用道布置模式确认后,信号优先控制模式选择,对保障有轨电车运营效率,同时减少对社会车辆及行人通行影响起着至关重要的作用[4,5]。有轨电车路口优先控制模式主要有无优先控制模式、绝对优先控制模式和相对优先控制模式[6]。

3.1 无优先控制模式

在社会车辆交通流较大的交叉路口,可不设置有轨电车优先控制模式,综合考虑专用道布置模式中同行方向的社会车辆相位关系,有轨电车根据交通灯信号系统相位关系行驶。该模式对社会车辆在交叉路口的通行不造成影响,但降低了有轨电车的行车效率。

3.2 绝对优先控制模式

在一些交通量较小的交叉路口,当有轨电车接近交叉路口时,为保证有轨电车优先通过路口,交通信号控制系统在当前信号灯相位关系中插入有轨电车优先相位,有轨电车驶离路口区域后恢复正常相位。绝对优先控制模式有利于提高有轨电车的运行效率,对于社会车辆的通行影响较大,但可以通过合理的站台及线路设计减少对道路交通的通行影响程度。

3.3 相对优先控制模式

这种模式下,在有轨电车通过交叉路口过程中,交通信号控制系统根据当前红绿灯相位关系进行分析判断,延长有轨电车行车方向的绿灯周期或缩短红灯周期。相对优先控制模式不仅保证有轨电车的运行效率,有效减少了有轨电车在交叉路口的停车次数及等待时间,同时减少了对社会车辆交通通行的影响程度,是一种智能化的信号优先控制模式。

4 有轨电车路口触发模式

目前,国内外有轨电车交通工程方案基本不单独设置交叉路口信号,在交叉路口区域遵循交通信号,交警部门的交通信号控制器提供接口方案,有轨电车交叉路口控制系统通过接口传输有轨电车接近信号,交通信号控制器根据设定路口优先策略开放有轨电车通行绿灯[7]。有轨电车路口信号优先触发模式主要有中央调度系统触发模式、车载控制系统触发模式、路口电车检测触发模式。

4.1 中央调度系统触发模式

中央调度系统触发模式下的有轨电车交通工程系统结构应具备中央调度系统设备、轨旁列车定位装置、交叉路口控制器、数据传输设备。中央调度系统触发模式的交通工程系统结构如图4所示。

轨旁列车定位装置实时定位列车信息,并通过数据传输网将列车定位数据传输至中央调度系统,中央调度系统接收列车定位信息后,判断列车是否处于交叉路口,当列车接近交叉路口区域时,中央调度系统通过有线数据传输网将列车接近信号发送至交叉路口控制器,由路口控制器接收并处理有轨电车接近信号,将有轨电车优先触发信号发送至交通信号控制器,由其分析当前社会车辆相位关系,根据设定的路口优先策略开放有轨电车通行绿灯。

目前常见的轨旁列车定位技术有计轴定位技术和轨道电路占用定位技术[8]。计轴定位技术通过在轨道上安装计轴车轮传感器,对列车经过的轨道区域进行轮轴计数定位列车所处轨道区段。轨道电路占用定位技术通过信号发射和接收装置,以钢轨为导体形成回路,列车经过轨道电路区域时切断电流回路判断列车所占用的轨道区段,实现列车定位。

4.2 车载控制系统触发模式

车载控制系统触发模式下的有轨电车交通工程系统设备包括车载定位装置、交叉路口控制器、车地无线通信设备,如图5所示。

车载控制系统通过车载定位装置获取列车定位数据,根据车载控制系统内部加载的线路状态数据库,判断列车是否接近交叉路口,将有轨电车接近信号通过车地无线传输网发送至路口控制器,再由交通信号控制器开放有轨电车通行绿灯。

目前常见的列车定位方式有GPS/BD定位和信标+测速定位方式。GPS/BD定位方式通过在列车车顶部安装GPS/BD定位天线和信号接收装置,接收卫星信号定位列车所处位置。信标+测速定位方式通过在轨道线路上安装信标并在列车上安装测速仪,通过列车行驶速度计算列车行驶距离并依靠信标进行定位数据校正。这两种列车定位方式通常进行冗余同时使用,以满足有轨电车定位数据的可靠性。

4.3 路口电车检测触发模式

路口电车检测触发模式下的有轨电车交通工程系统由列车接近检测装置和交叉路口控制器组成,如图6所示。

通过路口安装的列车定位检测单元,当列车经过交叉路口时,检测装置自动识别电车并将接近信号传输给交叉路口控制器,以便交通信号控制器控制交通灯信号相位,实现有轨电车正常通行。

列车接近检测技术主要有环形线圈检测技术和RFID电子标签检测技术[9]。环形线圈检测技术方案通过在轨面铺设4个环形线圈检测器判断列车接近、到达和离去状态,沿有轨电车行车方向依次布置前置检测器、需求检测器、停车线检测器和取消检测器,其中前3个检测器布置在交叉路口的进口道,后者布置于路口出口道,通过一系列环形线圈检测列车运行状态,确认有轨电车安全通过交叉路口。RFID电子标签检测技术通过在有轨电车上配备有源电子标签,在交叉路口装设RFID阅读器,当列车接近交叉路口时,RFID阅读器将读取车载电子标签信息,识别并分析列车信息,将列车的接近信号和时间信息传送至路口控制器。

5 现代有轨电车交通工程信号系统方案

广州有轨电车海珠区试验段全长7.7千米,设置站台11个,全线采用半独立路权,路段区域采用栅栏保护,沿线共存在11个人行过轨道口和3个交叉路口。交叉路口中较为重要的两个交叉路口如图7所示。

广州有轨电车全线专用道采用中央布置模式和单侧布置模式,在人行过轨平交道口和交叉路口均采用绝对优先控制模式,保障有轨电车运营效率。广州有轨电车路口的控制模式为车载控制系统触发模式,但同时具备中央调度人工触发功能和车地人工触发功能。

广州有轨电车信号系统交叉路口控制设备由车载设备、有线/无线数据传输设备、地面设备、交通工程设备组成,所有设备采用热备冗余结构,保障信号系统安全可靠性。有轨电车通过GPS/BD+信标+测速定位融合技术实现精确定位,通过全线覆盖WLAN无线设备实现车地通信安全可靠的数据传输,交叉路口处配置交叉路口控制器及交通信号控制器,实现交通信号灯的控制。

列车车载控制系统预先配置全线线路数据,并根据线路设计和车速设计配置路口优先触发范围,当有轨电车按线路运行方向驶入优先触发区域时,车载控制系统通过车地无线通信将列车接近信号传输至交叉路口控制器,路口控制器综合分析当前列车接近触发信号的优先级别,将触发信号发送给交通信号控制器,由交通信号控制器完成有轨电车优先相位插入,实现有轨电车的绝对优先控制;列车通过并驶出交叉路口区域后,车载控制系统发送离去信号,交通信号控制器恢复交叉路口正常相位关系。

当车载控制系统或车地无线系统出现故障时,列车接近交叉路口但路口控制器未接收到列车接近信息,可通过调度人工操作发送路口优先触发信号,通过有线传输网络实现交叉路口有轨电车优先控制模式。当车载及调度均无法触发路口优先的故障情况时,可通过路口控制器中干接点触发的车地人工控制模式开放有轨电车优先信号,保障有轨电车正常通过交叉路口。

6 结束语

现代有轨电车的快速发展使城市交通建设中存在不可避免的冲突点,如何实现有轨电车与城市道路交通建设的和谐相处,在保障有轨电车出行环境舒适性、服务高质量性,运营高效性的同时,减少对社会车辆在交叉路口通行的影响,是有轨电车建设发展的重点方向。

文章从路权模式的选择对于交叉路口交通流及城市道路线网的影响程度,路口专用道的布置模式和信号优先控制策略对于交叉路口各进出口社会车辆通行及信号灯相位的影响关系,以及不同路口触发模式下的系统技术方案4个方面进行了综合分析,并通过广州有轨电车交叉路口控制系统的实例,分析有轨电车的交通工程信号系统方案的选型,为有轨电车交通工程信号系统建设提供了参考依据,促使有轨电车建设发展既符合我国城市道路建设和交通运行现状,又能充分发挥有轨电车的安全可靠、舒适环保、高效便捷的突出优势,促进了城市轨道交通的和谐快速发展。

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