现代有轨电车运营与调度协同控制研究

1、    现代有轨电车运营与调度协同控制研究    许治威+谈志宜+曾爱然摘 要：针对现代有轨电车运营过程中普遍存在的运行与运营效率低下、安全事故隐患增多等日益突出的问题，在分析有轨电车现有运行与调度控制系统的特征基础上，重点研究运行与调度体系的基本要素，探寻基本要素的可整合点来进行协同控制。关键词：现代有轨电车；运行；调度；协同控制随着城市交通面临的压力日益增大，优先发展公共交通成为城市交通发展的必由之路1-2。相较于传统有轨电车、无轨电车，现代有轨电车具有节能、舒适、美观、运力大等优势3；相较于地铁、轻轨等其他城市轨道交通方式，现代有轨电车具有造价相对

2、便宜、建设周期较短等优势，这些优势使得现代有轨电车逐渐成为许多中小城市发展公共交通的首要选择4。同时由于大城市交通的多元化和层次化，现代有轨电车在大城市亦起到了加强交通网络的作用。现有的现代有轨电车运营模式包括按照列车时刻表发车和随机发车这两种运行组织模式。按照列车时刻表发车的运行组织模式，停站时间相对固定，采用独立路权，成本稍高，同时需要对周边的路口进行协调控制，灵活性低，但是可以实现协调控制，运行效率较高。随机发车这种运行组织模式停站时间不固定，同样采用獨立路权，成本较低，不需要对周边路口进行协调控制，灵活性较强，但是无法实现协调控制，运行效率较低，无法实现运行准时性要求。平面交叉口是有轨

3、电车与道路机动车相互影响最为突出的节点。平面交叉口有轨电车交通组织的关键在于如何选取适当的控制策略解决机动车流与有轨电车在时间和空间上的冲突，可以采用主动优先控制和被动优先控制这两种方式。主动优先控制主要集中在单点信号优先控制上，包括插入相位、绿灯延长、红灯缩短三种信号优先方案。被动优先控制主要是相对主动请求优先而言，道路沿线各交口形成协调控制，只要驶入干线的车辆按照设计速度行驶，基本上可以处处遇到绿灯。但是需要考虑交叉口间距及背景交通量，并不是所有情况都能够形成协调控制系统。现代有轨电车调度指挥系统是对有轨电车运行进行管理、指挥、控制和监控的综合型管理与控制一体化系统。现已投入运营的现代有轨

4、电车都是通过无线调度系统进行人工调度指挥的，与运营分离，影响效率。调度指挥系统的控制模式主要包括自动控制模式、中央人工控制模式、车载人工控制模式、现地人工控制模式、手板道岔模式等。简要分析了现代有轨电车运营与调度的模式，可以发现现代有轨电车运行组织与调度控制的非整合性，使得延误不能及时反馈到调度系统，调度系统依照原有计划调度车辆，造成调度效率低下、安全隐患突出、运营可靠性较差。另外，调度信息不能及时反馈到车辆驾驶室，会导致追尾事故。为了解决运营与调度的非整合性问题，需要对运营与调度进行协同控制。常规的调度方法主要是根据以往的运输数据进行定性分析，得出客流规律，再根据所得出的客流规律和数据进行数

5、学建模。但在具体运行过程中客流的宏观规律并不能很好地反应实时的客流情况。交叉口的延误情况在以往的运行中并没有及时地反馈给调度中心，导致出现车辆调度不均匀的情况。所以有轨电车的运营与调度协同控制的目标就是通过实时客流数据采集与交叉口交通信息反馈，确定最优的车辆调度方案以满足客流的需要以及解决车辆在平面交叉口延误所带来的影响。实时客流数据采集与处理采用地铁系统中的afc系统，根据乘客的目的地选择和自动售票机的编号就可以反应出乘客出行的起讫点。售检票系统将实时客流信息反馈给调度系统。通过售票过程得出未来一段时间即将发生的乘客出行od矩阵。售票系统将实时客流信息反馈给调度系统，以此作为城市轨道交通实时

6、调度工作的基础数据，就可以更好地完成实时调度工作。在调度方法上改以往的固定调度为实时调度。当列车出现运行延误时，行车调度员应根据列车运行的实际情况依列车的接续车次和乘客多少等情况进行运行调整，尽可能在最短时间内使列车恢复按图运行。有轨电车可以借鉴城市轨道列车运行调度的基本调整手段：始发站提前或推迟发车、组织列车调整速度运行并恢复正点、增加或压缩列车停站时间、变更列车运行交路、组织列车反方向运行、调整列车运行时间间隔以及停运列车等。确定协调控制的目标及手段之后，就需要找到运营与调度的协同要素，以这些协同要素为基础来构建运营与调度协同控制框架。列车运行状态、乘客信息、主要设备状态、车辆信息及维修管

7、理等几个方面是有轨电车调度过程中需要重点监视的方面，同时也是列车在运营过程中需要及时向调度中心反馈的信息，以这几个要素作为协同要素可以将运营与调度结合，进行协调控制。列车运行状态：实时监视有轨电车运行位置、列车车次、列车速度、列车正延误情况、道岔位置、信号状态、道口信号状态、关键设备工作状态信息以及列车出入段状态和段内作业状态等信息，监控有轨电车在交叉口时的运行状态，将列车运行状态信息反馈给调度中心，调度中心在正常情况下根据制定的列车运行图自动控制列车进路与施工维修车辆进路，特殊情况下可人工集中排列路。其中，最重要的是交叉口车辆运行状态的反馈，包括车辆的延误、交叉口社会车辆流量以及行人信息等等

8、，调度中心及时处理有轨电车运行偏离时间线的情况。乘客信息：一方面列车运行过程中采集客流数据并进行预测，反馈给调度中心；另一方面调度中心同时向车站和车上旅客提供列车运行计划、预计到达时刻和各类变更通知，来控制列车的运行。其中客流数据的采集及预测至关重要。城市轨道交通的客流是动态变化的，其基本特征在于它沿时间和空间分布的不均衡性。对城市轨道交通系统中的客流进行分析、预测，从而从实际客流规律出发研究运营调度方案的优化问题，可以提高运营部门服务水平，保障乘客和运营部门最大利益的实现。主要行车设备状态：对停车场线路及进路状态，正线车站及区间轨道区段、道岔、进路表示器、列车识别号、在线列车运行状态、命令执

9、行情况及系统设备状态等主要行车设备进行监视并实时反馈，当列车运行过程中或信号设备发生异常时，调度中心能第一时间作出反应，调度中心计算机自动地将有关信息在调度工作站上给出报警及故障源提示，迅速做出相应的应急处理办法。车辆信息：将有轨电车运行中的运输需要和车辆状态实时反馈给调度中心，调度中心及时调整列车交路计划，制定并实施故障情况下的应急方案。维修管理：审查、批复维修施工申请，监视并管理维修施工过程，根据维修施工结果，调度中心发布行车车速建议，控制列车运行，组织应急情况下的故障修。在协同控制体系中需要考虑的要素还有很多，包括有轨电车运行的供电管理以及应对突发状况时的处理办法等。根据上述论述，为了构

10、建运行与调度之间的反馈机制，实现运行与调度的协同控制，可以构建以调度中心、车载运行监控系统、列车运行控制系统、旅客信息系统、轨旁控制单元、道口控制单元等为核心的、多级互联的协同控制平台，通过构建的框架来为现代有轨电车运行与调度整合优化控制提供理论与方法上的支持，适应现代有轨电车高速发展建设的要求，提高有轨电车运行效率，降低事故发生率，提高有轨电车建设的可复制性，构建运行与调度协同控制平台加以推广应用。参考文献1李元坤，苗彦英.国外现代有轨电车建设发展的启示j.城市轨道交通研究，2013，16（6）：29-32.2ophielabbouz，youssefdiab.tramways in france-born again for