網(wǎng)絡化運營下的有軌電車信號系統(tǒng)特點研究

陸怡然 李建全

（卡斯柯信號有限公司，上海 200071）

0 引言

隨著城市建設規(guī)模的擴大和運營線路的增加，城市軌道交通在公共交通和城市發(fā)展中的作用日益重要，城市軌道交通出現(xiàn)了網(wǎng)絡化協(xié)調發(fā)展的趨勢?，F(xiàn)代有軌電車因其具有造價低、建設周期短、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，近幾年得到了快速發(fā)展。中運量的現(xiàn)代有軌電車具有同樣的網(wǎng)絡化發(fā)展趨勢，當一個城市或一個區(qū)域的現(xiàn)代有軌電車線網(wǎng)達到一定規(guī)模，基本覆蓋城市或局部覆蓋城市的某一特定區(qū)域時，將進入網(wǎng)絡化運營階段，提升運營效率、實現(xiàn)資源共享，從而產(chǎn)生網(wǎng)絡效應。當現(xiàn)代有軌電車線網(wǎng)達到一定規(guī)模后，網(wǎng)絡化運營及互聯(lián)互通等需求也將會越來越明顯[1]。

1 網(wǎng)絡化運營需求特點

1.1 隨客流變化靈活調整線路

當有軌電車線路形成線網(wǎng)后，可通過對線路的調整，發(fā)揮線網(wǎng)運營的優(yōu)勢，迅速滿足客流的非預期、突變式的變化。例如，在線路沿線的居民小區(qū)、公共設施隨區(qū)域建設進程發(fā)生客流量、客流方向變化時，有軌電車的運營可以此為導向，有針對性地對線路增、減或對發(fā)車頻率進行調整。以沈陽渾南為例，火車南站建成后，有軌電車運營公司立即根據(jù)客流需求的變化，調整新增了由火車南站發(fā)車的T4、T7線等。這種靈活的線路調整方式類似于公交運營的模式，能以非常小的代價滿足城市發(fā)展過程中不斷變化的公共交通出行需求。

1.2 靈活調度到站與停站時間

當多條線路的列車在共線段交匯運營時，由于前后車的早晚點關系是系統(tǒng)無法預知的，因此，當某線路運營中出現(xiàn)晚點時，調度需要根據(jù)早、晚點的程度進行適當?shù)恼{整。例如，在線路交匯處的站臺進行扣車等方式，讓晚點嚴重、優(yōu)先級更高的列車先行通過。不同列車在交匯處相遇時，相對優(yōu)先級關系不僅取決于早晚點的程度，也與平交路口的實時相位狀態(tài)相關。優(yōu)先級的高低，需要結合調度的需求，針對早晚點程度和平交路口實時相位之間的相對關系，進行綜合評定，以決定列車的先后次序。

1.3 靈活的路口優(yōu)先通過功能

線網(wǎng)運營過程中，不同線路的交匯處往往位于交通相位復雜、交通流量相對較大的平交路口。這些平交路口往往是區(qū)域交通的咽喉，呈現(xiàn)出3個特征。1）高峰、平峰交通流量落差大。2）相位、相序比較特殊。3）對周邊區(qū)域的交通影響較大。其多樣性和重要性決定了，為提高平交路口的整體通行效率，這些平交路口需要在不同的運營環(huán)境下使用不同的適應性優(yōu)先策略。在早、晚車輛段出車和入庫時，為保證有軌電車的順利投入運營，通常需要將路口的優(yōu)先方式調整為絕對優(yōu)先，而在其他時段，為兼顧社會交通的通行，則可將優(yōu)先方式改為相對優(yōu)先。

1.4 根據(jù)區(qū)域（調度區(qū)段）劃分調度員的管理權限

線網(wǎng)化運營因其線路多，區(qū)域覆蓋范圍大，一個行調無法同時兼顧所有線路的調度工作。因此，在調度大廳，需要綜合多項行調對線網(wǎng)中的各條線路進行調度、管理。行調權責的劃分原則通常分為按線路劃分或按區(qū)域劃分，按線路劃分的情況適用于線路間相對獨立、相關性不大的線網(wǎng)，而按區(qū)域劃分則較適用于沈陽渾南有軌電車這樣線路間相關度較大的線網(wǎng)[2]。

在沈陽渾南，為了明確各行調的管理職責，在運營中更高效地發(fā)揮各崗位人員地效能，同時又能保證運營管理地準確性，行調時，通常按其所負責的區(qū)域被劃分為若干崗位，每個行調崗位需要負責其所管理區(qū)域（即調度區(qū)段）的行車組織、列車準點運行。例如，沈陽渾南的調度中心有3個行調崗位。如圖1所示，分別負責①、②、③調度區(qū)段，每個行調并不會通過區(qū)分線路進行管理，當出現(xiàn)需要干預的事件時，例如晚點、手排進路時，行調即根據(jù)事件所發(fā)生的區(qū)域進行干預或操作。

1.5 線網(wǎng)的整體計劃運行圖顯示、編輯

計劃運行圖是調度系統(tǒng)進行行車組織、運營調整的主要依據(jù)，類似于國鐵的編圖模式，對整個線網(wǎng)的運行圖進行統(tǒng)一編制，確保所有車站，特別是共線段車站的接發(fā)車時間協(xié)調合理?？倛D區(qū)分工作日、節(jié)假日、特殊日等不同的基本計劃，基本計劃編輯完成后存入數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)每天早上自動按照周計劃創(chuàng)建當天計劃，每個調度區(qū)段的行調可選擇顯示其所負責區(qū)域的計劃運行圖（各區(qū)域的顯示范圍可以通過數(shù)據(jù)配置設定，既要保證足夠的顯示范圍，又要保證顯示比例最大化，過濾該區(qū)域無關的干擾因素），并以此為依據(jù)進行調度管理。也可以查看全線網(wǎng)的運行圖總圖，了解全線網(wǎng)的計劃情況。

2 信號系統(tǒng)特點研究

有軌電車信號控制系統(tǒng)可根據(jù)以上特定需求開發(fā)符合網(wǎng)絡化運營特點的功能、接口。

2.1 調度管理子系統(tǒng)

2.1.1 分布式架構調整

FEP作為DMS核心邏輯處理模塊，在復雜線網(wǎng)的應用場景下，需改為分布式的布置方式，CBI和OLC按照就近原則連接相應的FEP，所有ELS可以連接一套FEP，也可以按照列車所在位置就近連接FEP，不同F(xiàn)EP之間相互同步信息。

2.1.2 軟件容量/性能

重點提升CATS、Gateway、GPC、OTM、GIS等在線軟件的處理效率，利用分線程、分CPU的方式充分使用硬件資源，滿足復雜線網(wǎng)的容量及性能要求。

2.1.3 多視圖靈活配置

為適應復雜線網(wǎng)下分區(qū)域的管理模式，GPC、OTM、GIS應支持靈活的視圖配置方式，可以支持數(shù)據(jù)靈活配置全景圖、細景圖、區(qū)段圖等多種視圖，以此滿足用戶的不同需求。區(qū)段圖中的顯示范圍可以通過數(shù)據(jù)配置設定，既要保證足夠的顯示范圍，又要保證顯示比例最大化，過濾該區(qū)域無關的干擾因素。

2.1.4 G I S地圖功能

復雜線網(wǎng)的大屏顯示以GIS地圖為主，增加OLC路口信號機、道路交通信號機的狀態(tài)、社會交通實時信息顯示等，增加與中心級交控中心的接口功能，支持多層次的顯示需求。

2.1.5 主備中心功能

增加主備中心功能，當主用中心故障時，備用中心可以接管控制權，完成主用中心的所有功能，增強系統(tǒng)可用性。

圖1 調度區(qū)段示意圖

2.2 路口優(yōu)先子系統(tǒng)

為實現(xiàn)線路交匯處的早、晚點/優(yōu)先級管理，系統(tǒng)應具備自動根據(jù)列車早、晚點程度（可配置）及列車位置，對線路交匯處進路排列的先后次序進行管理。通過控制進路的先后次序，完成列車先后次序的調整。

2.3 車載子系統(tǒng)

2.3.1 支持全線網(wǎng)的線路數(shù)據(jù)地圖

在有軌電車線網(wǎng)中，需要隨客流變化靈活調整線路，每列車每日的運行區(qū)域都有可能不同，應保持車載線路地圖的高度靈活性。保存全線網(wǎng)的車載線路地圖，以便在有臨時調度需求時，快速滿足列車更換運行區(qū)域的需求，直接在新的線路運行區(qū)域內定位。

2.3.2 支持全線網(wǎng)運行的路徑信息

支持全線的路徑信息，保障車載能夠靈活切換當日的運營計劃。線路臨時產(chǎn)生調整且中心更新計劃后，車載能夠從全線網(wǎng)的路徑中識別出新的運行路徑，及時應用新的運行計劃行車。

2.4 綜合通信

由于在規(guī)劃和建設線網(wǎng)運營線路時，通常采取分階段實施的方式，部分區(qū)域可先行建設。因此，考慮到這種分階段實施的線網(wǎng)線路特點，在設計骨干網(wǎng)架構時，可按分區(qū)域接入的方式進行設計，各區(qū)域分別獨立成環(huán)，在物理上使用單獨的光纜接入中心的核心三層交換機，中心的核心三層交換機在建設初期，就要考慮并預留足夠的接入條件，在IP設計地址規(guī)劃時也應充分考慮不同區(qū)域、子系統(tǒng)間的網(wǎng)段隔離和路由便利性。另外，為了節(jié)省光纜成本，后建區(qū)域的光纜路徑，如果無法直接連接到中心，可根據(jù)建設情況，由已建成的區(qū)域延伸到后建區(qū)域。

3 結語

網(wǎng)絡化運營的行車組織更靈活，能為乘客提供更便捷的出行服務，將吸引更多的乘客。網(wǎng)絡化運營能實現(xiàn)各線路的車輛、場段、控制中心、培訓設施以及運維人員等資源共享，優(yōu)化運維成本。因此，無論是乘客方還是運營方，都期待建成有軌電車線網(wǎng)。在該背景下，有軌電車信號控制系統(tǒng)應當滿足網(wǎng)絡化運營需求。結合有軌電車線網(wǎng)的特色需求，將網(wǎng)絡化運營的新需求分配到信號控制系統(tǒng)，全面滿足網(wǎng)絡化運營需求，進一步提升系統(tǒng)的綜合性能，將為有軌電車信號系統(tǒng)的發(fā)展指明方向。