董 婉 麗

(安徽四創(chuàng)電子股份有限公司，安徽 合肥 230031)

1 概述

為促進城市可持續(xù)發(fā)展，解決機動車帶來的交通擁堵、交通事故、環(huán)境污染和能源危機問題，20世紀80年代，西方發(fā)達國家將軌道交通作為城市公共交通發(fā)展的重點，利用現(xiàn)代技術將舊式有軌電車改造為低噪聲、低振動、省能源、高運量、高速度、高性能的現(xiàn)代有軌電車，在全球掀起了興建現(xiàn)代有軌電車的熱潮。目前，全球60多個國家240多座城市采用現(xiàn)代有軌電車作為城市重要的公共交通工具。與發(fā)達國家相比, 我國的現(xiàn)代有軌電車才剛剛起步。國家《“十二五”綜合交通運輸體系規(guī)劃(國發(fā)[2012]18號)》提出“有序推進輕軌、地鐵、有軌電車等城市軌道交通網(wǎng)絡建設”。上海、天津、沈陽、長春、成都、武漢、廣州、珠海等地已開通有軌電車線路，深圳、合肥等26座城市規(guī)劃了有軌電車線路。至2020年，預計全國有軌電車通車里程超過2 500 km。面對我國的現(xiàn)代有軌電車建設熱潮，提出了一套現(xiàn)代有軌電車信息化系統(tǒng)框架，剖析了各組成部分，為現(xiàn)代有軌電車信息化系統(tǒng)規(guī)劃和建設提供可借鑒的資料。

2 國內(nèi)外有軌電車發(fā)展概況

現(xiàn)代有軌電車具有客運能力大、速度高、彈性靈活、舒適、環(huán)保等特征，是大城市公共交通的良好補充和中小城市綠色交通的重要組成。20世紀90年代中后期，現(xiàn)代有軌電車開始在歐洲中小城市發(fā)展，并快速席卷全球。法國里昂、英國倫敦、德國卡爾斯魯厄等城市通過建設現(xiàn)代有軌電車，提升了城市交通效率和品質(zhì)。在歐洲現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)建設過程中，西門子等公司在系統(tǒng)規(guī)劃、設計和建設中起到了重要作用。以西門子為代表的現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)框架主要包括運行控制和行車調(diào)度系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。國內(nèi)現(xiàn)代有軌電車建設起步較晚，2013年，2014年沈陽、成都、廣州、珠海等城市才相繼開通了現(xiàn)代有軌電車線路，另有20多座城市規(guī)劃了現(xiàn)代有軌電車線路。國內(nèi)參與各大城市有軌電車系統(tǒng)建設的主要公司有中國北車、南車和新筑股份等，側重系統(tǒng)的車輛、軌道、車站等硬件基礎設施和工程建設。已建的現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)主要由機電系統(tǒng)、售檢票系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

3 現(xiàn)代有軌電車信息化系統(tǒng)組成

3.1 系統(tǒng)框架

在分析國內(nèi)外有軌電車發(fā)展情況的基礎上，研究了現(xiàn)代有軌電車信息化系統(tǒng)的組成，設計系統(tǒng)的初步框架：系統(tǒng)主要由有軌電車車輛、軌道、車站、監(jiān)控調(diào)度中心、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、運營調(diào)度系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)、票務系統(tǒng)、旅客信息服務系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)等組成,如圖1所示。

3.2 有軌電車車輛

有軌電車車輛是現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)的重要載體，一般采用鋼輪鋼軌低地板鉸接車輛，彈性低噪車輪，徑向獨立輪轉向架。列車容量約100人～300人。車內(nèi)設有空調(diào)、采暖季通風系統(tǒng)、車輛定位裝置、行車顯示設備、車載道岔控制裝置、車載信號優(yōu)先控制裝置、車內(nèi)監(jiān)控攝像機、車載pose機、無線通信設備等。其中，車輛定位裝置屬于運營調(diào)度系統(tǒng)，通常采用GPS實時精確定位車輛位置(定位精度達到厘米級)，顯示車輛在行車路線上的位置及前后相鄰的列車位置；車載顯示裝置包括車內(nèi)監(jiān)控視頻、車頭監(jiān)控視頻、車輛位置顯示、車內(nèi)電子顯示屏等；車載道岔控制裝置包括道岔控制顯示面板、車載天線、通信模塊和電源等；車載信號優(yōu)先裝置屬于信號控制系統(tǒng)，包括電子標簽或短程通訊檢測裝置、車載天線等；車內(nèi)監(jiān)控攝像機屬于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括車頭監(jiān)控(駕駛員、行車軌道)和上下客監(jiān)控；車載pose機屬于票務系統(tǒng)，用于乘客收費；無線通信裝置屬于通信系統(tǒng)，通過WIFI及GPRS通訊模塊實現(xiàn)信息傳輸。

3.3 軌道

現(xiàn)代有軌電車軌道可以與機動車道合用，也可以設置專用道。軌道一般采用1 435 mm標準軌距，鋼軌優(yōu)先選用Ri60/R10槽型軌，電氣絕緣。

3.4 車站

現(xiàn)代有軌電車車站通常由土建基礎設施和電子站牌、檢票閘機、車站監(jiān)控球機等組成。其中，電子站牌屬于旅客信息服務系統(tǒng)，用于發(fā)布車輛位置及到站信息；檢票閘機屬于票務系統(tǒng)，用于乘客收費；車站監(jiān)控球機屬于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以與車站頂棚或電子站牌一體化設置，傳輸監(jiān)控視頻圖像到監(jiān)控調(diào)度中心，便于管理者監(jiān)控車站安全。

3.5 監(jiān)控調(diào)度中心

監(jiān)控調(diào)度中心是現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)的核心，一般設置數(shù)據(jù)和應用服務器、交換機、終端、矩陣切換器、數(shù)字硬盤錄像機、彩色監(jiān)視器等設備。終端安裝運營調(diào)度集成管理軟件、信號控制系統(tǒng)集成控制軟件、票務系統(tǒng)集成管理軟件、旅客信息服務系統(tǒng)集成管理軟件、視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成管理軟件、環(huán)境設備監(jiān)控系統(tǒng)軟件、綜合信息系統(tǒng)軟件等，實現(xiàn)對有軌電車的指揮調(diào)度、運營管理和信息服務。

3.6 供電系統(tǒng)

有軌電車供電系統(tǒng)包括車輛供電系統(tǒng)和設備供電系統(tǒng)。其中，車輛供電多采用架空接觸網(wǎng)或地面三軌授電，包含變電所及供電所需的相關設備。

3.7 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)一般由光纖，GPRS，WIFI等傳輸網(wǎng)絡、基站、傳輸模塊/裝置等組成，實現(xiàn)車輛定位、視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)傳輸功能。

3.8 運營調(diào)度系統(tǒng)

運營調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)時刻表編制與調(diào)整、車組配班計劃與調(diào)整、車輛運營監(jiān)視、運營數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計、系統(tǒng)設備狀態(tài)監(jiān)視及報警等功能，主要電子設備包括監(jiān)控調(diào)度中心設置的系統(tǒng)應用服務器、調(diào)度及維護終端、網(wǎng)絡設備、車輛定位裝置、行車顯示設備、車載無線調(diào)度終端和打印機等。

3.9 信號控制系統(tǒng)

信號控制系統(tǒng)包括正線道岔控制子系統(tǒng)、路口信號優(yōu)先子系統(tǒng)和車輛段連鎖系統(tǒng)。

1)正線道岔控制子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以幫助司機在車輛運行時通過車載按鈕實現(xiàn)對道岔的遙控、使道岔位置滿足行車要求。系統(tǒng)通過RFID技術，能夠實現(xiàn)司機在控制范圍內(nèi)遙控道岔轉換的功能。正線道岔控制子系統(tǒng)一般由車載和地面設備組成。車載設備包括道岔控制顯示面板、車載天線、通信模塊和電源等。地面設備包括整體型直動轉轍機(位于路面下)、信號機、無源電子標簽、地面控制單元、通信模塊等。2)路口信號優(yōu)先控制子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于有軌電車與橫向公交系統(tǒng)運行車輛空間通行優(yōu)先權控制。有軌電車在公交路口處應按公交系統(tǒng)路口信號燈顯示行車，系統(tǒng)控制模型通常有絕對優(yōu)先控制、相對優(yōu)先控制等模式。設計該系統(tǒng)時需結合有軌電車線路布置情況和路口性質(zhì)進行分析。路口信號優(yōu)先控制子系統(tǒng)主要包括電子標簽或短程通訊檢測裝置、車載天線、地面無線射頻設備和接口控制設備等。3)車輛段連鎖子系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠對車輛段內(nèi)的調(diào)車作業(yè)進行集中控制，實現(xiàn)車輛段內(nèi)進路上的道岔、信號機和軌道區(qū)段的連鎖功能，保證車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)及車輛段出入段作業(yè)的安全。車輛段連鎖系統(tǒng)主要包括連鎖設備和車輛檢測設備，連鎖設備一般由室內(nèi)電源設備、連鎖控制設備、室外信號機及電動轉轍機等設備組成。

3.10票務系統(tǒng)

票務系統(tǒng)主要由有軌電車IC卡運營管理系統(tǒng)和市民卡、城市通卡有軌電車二級平臺結算管理系統(tǒng)組成。有軌電車IC卡運營管理系統(tǒng)實現(xiàn)有軌電車公司自發(fā)行票卡的運營管理，市民卡、城市通卡有軌電車二級平臺結算管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)已發(fā)行的市民卡、城市通卡在有軌電車上的刷卡消費功能，采集市民卡、城市通卡消費數(shù)據(jù)，并與城市通卡、市民卡清算平臺進行對賬結算。

系統(tǒng)主要的電子設備包括：IC卡、車載POS機、檢票閘機、紅外采集盒、GPRS/CDMA或WIFI傳輸模塊等。

3.11旅客信息服務系統(tǒng)

旅客信息服務系統(tǒng)實現(xiàn)車輛線路及站點查詢、車輛位置及到站時間播報等功能，主要電子設備包括電子站牌、語音廣播、手機等。

3.12視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)車內(nèi)及車站安全監(jiān)管功能，主要電子設備包括車載視頻監(jiān)控設備、車站視頻監(jiān)控設備和監(jiān)控調(diào)度中心存儲和顯示設備。其中，車載視頻監(jiān)控設備包括車廂前部的攝像機、車頭對外攝像機、上下客攝像機、NVR、無線AP等；車站視頻監(jiān)控設備包括監(jiān)控球機、光端機等；監(jiān)控調(diào)度中心設備包括矩陣切換器、操作和編程鍵盤、數(shù)字硬盤錄像機、彩色視頻打印機、彩色監(jiān)視器、多媒體電腦等。

3.13火災自動報警系統(tǒng)

火災自動報警系統(tǒng)一般設置在地下區(qū)間、地下(地面)變電所附近，實現(xiàn)自動發(fā)現(xiàn)火災并報警的功能，預防和減少火災損失。

4 結語

現(xiàn)代有軌電車是綠色新型的公共交通系統(tǒng)，未來將成為可持續(xù)發(fā)展智慧交通的重要組成部分。為了在規(guī)劃有軌電車時充分考慮系統(tǒng)的整體性，分析了國內(nèi)外城市有軌電車發(fā)展情況，提出了一套現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)的框架，簡要分析了系統(tǒng)的各組成部分，為城市規(guī)劃、建設和發(fā)展現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)提供參考。