中小城市有軌電車交叉口信號(hào)優(yōu)先控制方法：模型構(gòu)建與案例驗(yàn)證一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進(jìn)程的加速，中小城市的交通需求日益增長(zhǎng)，交通擁堵、環(huán)境污染等問題也隨之而來(lái)。在這樣的背景下，發(fā)展高效、環(huán)保的公共交通系統(tǒng)成為中小城市解決交通問題的關(guān)鍵?，F(xiàn)代有軌電車以其建設(shè)成本低、周期短、綠色環(huán)保、安全舒適、快速便捷等特點(diǎn)，逐漸成為中小城市公共交通的重要選擇，可作為中小城市公共交通的骨干網(wǎng)，承擔(dān)城市短途交通的功能。數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，中國(guó)內(nèi)地共有約20個(gè)城市開通有軌電車線路，運(yùn)營(yíng)總里程約500公里，有軌電車在城市軌道交通中的占比也從2012年的2%增長(zhǎng)到了6%左右。近兩年還有多個(gè)城市宣布上馬新的有軌電車項(xiàng)目，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。然而，有軌電車在實(shí)際運(yùn)行中面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中交叉口的通行效率問題尤為突出。由于有軌電車通常采用地面敷設(shè)方式，在交叉口處與機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人等其他交通參與者產(chǎn)生平面沖突，導(dǎo)致其運(yùn)行速度受到影響，延誤增加。相關(guān)研究表明，有軌電車在交叉口處的延誤遠(yuǎn)大于在路段上的延誤，嚴(yán)重制約了其運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量。因此，如何提高有軌電車在交叉口的通行效率，成為亟待解決的問題。信號(hào)優(yōu)先控制作為提升有軌電車交叉口通行效率的關(guān)鍵手段，具有重要的研究意義。通過合理設(shè)計(jì)信號(hào)優(yōu)先控制策略，可以有效減少有軌電車在交叉口的等待時(shí)間，提高其運(yùn)行速度和準(zhǔn)點(diǎn)率，從而提升整個(gè)公共交通系統(tǒng)的效率。同時(shí)，信號(hào)優(yōu)先控制還有助于減少能源消耗和環(huán)境污染，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。從社會(huì)層面來(lái)看，高效的有軌電車系統(tǒng)能夠提升居民的出行體驗(yàn)，增強(qiáng)城市的吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力。此外，對(duì)于中小城市而言，優(yōu)化有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制可以在有限的交通資源下，實(shí)現(xiàn)公共交通效益的最大化，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)有軌電車交叉口信號(hào)優(yōu)先控制的研究起步較早，技術(shù)相對(duì)成熟。在歐洲，許多城市如德國(guó)的斯圖加特、法國(guó)的斯特拉斯堡等，擁有悠久的有軌電車運(yùn)營(yíng)歷史，在信號(hào)優(yōu)先控制方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。早期的研究主要集中在固定配時(shí)的被動(dòng)優(yōu)先策略，通過優(yōu)化信號(hào)周期和綠信比，使有軌電車在一定程度上能夠順暢通過交叉口。隨著智能交通技術(shù)的發(fā)展，主動(dòng)優(yōu)先策略逐漸成為研究熱點(diǎn)，利用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和通信手段，實(shí)時(shí)獲取有軌電車的位置和運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的信號(hào)優(yōu)先控制。例如，丹麥的奧胡斯通過在有軌電車和交叉口信號(hào)系統(tǒng)之間建立實(shí)時(shí)通信，能夠根據(jù)電車的實(shí)時(shí)位置提前調(diào)整信號(hào)燈，有效減少了電車的等待時(shí)間。在國(guó)內(nèi)，隨著有軌電車的快速發(fā)展，相關(guān)研究也日益增多。早期的研究主要是對(duì)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的引進(jìn)和消化，結(jié)合國(guó)內(nèi)城市的交通特點(diǎn)進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者在信號(hào)優(yōu)先控制策略、算法優(yōu)化、系統(tǒng)集成等方面取得了一系列成果。一些研究針對(duì)國(guó)內(nèi)交叉口復(fù)雜的交通狀況，提出了基于多目標(biāo)優(yōu)化的信號(hào)優(yōu)先控制算法，綜合考慮有軌電車和社會(huì)車輛的通行需求，以減少交叉口的總延誤為目標(biāo)，優(yōu)化信號(hào)配時(shí)。例如，上海松江區(qū)在有軌電車項(xiàng)目中，通過建立交通仿真模型，對(duì)不同的信號(hào)優(yōu)先控制方案進(jìn)行模擬分析，確定了適合當(dāng)?shù)亟煌l件的最優(yōu)方案，有效提高了有軌電車的通行效率和服務(wù)質(zhì)量。然而，當(dāng)前的研究仍存在一些不足。一方面，現(xiàn)有的信號(hào)優(yōu)先控制策略大多是基于理想化的交通場(chǎng)景，對(duì)實(shí)際交通中復(fù)雜多變的因素考慮不足，如交通流量的動(dòng)態(tài)變化、突發(fā)事件的影響等，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中效果可能不盡如人意。另一方面，在多交叉口的協(xié)同控制方面，研究還不夠深入，如何實(shí)現(xiàn)多個(gè)交叉口之間的信號(hào)協(xié)調(diào)，以保障有軌電車在整個(gè)線路上的連續(xù)優(yōu)先通行，仍是亟待解決的問題。此外，對(duì)于中小城市特有的交通特征，如道路條件、出行規(guī)律等，相關(guān)研究也相對(duì)較少，缺乏針對(duì)性的信號(hào)優(yōu)先控制方法。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究圍繞中小城市有軌電車交叉口信號(hào)優(yōu)先控制展開，主要內(nèi)容涵蓋以下幾個(gè)方面：中小城市交通特征及有軌電車運(yùn)行特性分析：深入研究中小城市的道路網(wǎng)絡(luò)布局、交通流量分布、出行高峰低谷等交通特征，同時(shí)詳細(xì)分析有軌電車的運(yùn)行速度、發(fā)車間隔、停站時(shí)間等特性，為后續(xù)信號(hào)優(yōu)先控制策略的制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。例如，通過對(duì)某中小城市的實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)其道路多為雙向四車道，上下班高峰期交通流量集中在城市中心區(qū)域，且有軌電車的發(fā)車間隔在高峰時(shí)段為10分鐘，平峰時(shí)段為15分鐘。信號(hào)優(yōu)先控制策略研究：對(duì)比分析現(xiàn)有的被動(dòng)優(yōu)先和主動(dòng)優(yōu)先等控制策略，結(jié)合中小城市的實(shí)際情況，提出適合中小城市有軌電車的信號(hào)優(yōu)先控制策略。例如，針對(duì)中小城市交通流量相對(duì)較小但變化較為頻繁的特點(diǎn)，研究如何在主動(dòng)優(yōu)先策略中，更加精準(zhǔn)地根據(jù)有軌電車的實(shí)時(shí)位置和交通流量動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)配時(shí)，實(shí)現(xiàn)有軌電車與社會(huì)車輛的高效通行。信號(hào)優(yōu)先控制算法設(shè)計(jì)：基于優(yōu)化理論和智能算法，設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)優(yōu)先控制策略的算法。以減少有軌電車在交叉口的延誤時(shí)間、提高交叉口整體通行效率為目標(biāo)，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，并運(yùn)用遺傳算法、粒子群算法等智能算法對(duì)模型進(jìn)行求解，確定最優(yōu)的信號(hào)配時(shí)參數(shù)。例如，通過遺傳算法對(duì)信號(hào)周期、綠信比等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使有軌電車在交叉口的平均延誤時(shí)間降低20%。多交叉口協(xié)同控制研究：考慮多個(gè)交叉口之間的關(guān)聯(lián)性，研究如何實(shí)現(xiàn)多交叉口的協(xié)同信號(hào)優(yōu)先控制，以保障有軌電車在整個(gè)線路上的連續(xù)優(yōu)先通行。分析不同交叉口間距、交通流量等因素對(duì)協(xié)同控制的影響，建立多交叉口協(xié)同控制模型，設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制算法。例如，通過建立相鄰交叉口之間的通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信號(hào)相位的協(xié)調(diào)，使有軌電車在連續(xù)三個(gè)交叉口的通行效率提高30%。實(shí)際案例分析與仿真驗(yàn)證：選取中小城市的實(shí)際有軌電車線路和交叉口作為案例，收集相關(guān)交通數(shù)據(jù)，運(yùn)用交通仿真軟件對(duì)提出的信號(hào)優(yōu)先控制策略和算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。對(duì)比分析采用信號(hào)優(yōu)先控制前后有軌電車和社會(huì)車輛的運(yùn)行指標(biāo)，如延誤時(shí)間、停車次數(shù)、通行速度等，評(píng)估信號(hào)優(yōu)先控制的效果。例如，通過對(duì)某中小城市實(shí)際交叉口的仿真分析，發(fā)現(xiàn)采用信號(hào)優(yōu)先控制后，有軌電車的平均延誤時(shí)間從原來(lái)的30秒降低到15秒，社會(huì)車輛的平均延誤時(shí)間增加控制在5秒以內(nèi)。在研究方法上，本研究綜合運(yùn)用多種方法，以確保研究的科學(xué)性和有效性：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于有軌電車交叉口信號(hào)優(yōu)先控制的相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和已有的研究成果，為本研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。通過對(duì)大量文獻(xiàn)的梳理和分析，總結(jié)出當(dāng)前研究中存在的問題和不足，明確本研究的重點(diǎn)和方向。案例分析法：選取國(guó)內(nèi)外多個(gè)具有代表性的中小城市有軌電車項(xiàng)目作為案例，深入分析其在信號(hào)優(yōu)先控制方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和存在的問題。通過對(duì)實(shí)際案例的研究，總結(jié)出適合中小城市的信號(hào)優(yōu)先控制策略和方法，為研究提供實(shí)踐參考。交通仿真法：運(yùn)用VISSIM、SUMO等專業(yè)交通仿真軟件，建立中小城市有軌電車線路和交叉口的仿真模型。通過在仿真環(huán)境中模擬不同的交通場(chǎng)景和信號(hào)控制方案，對(duì)信號(hào)優(yōu)先控制策略和算法進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。例如，在VISSIM中建立某中小城市的有軌電車線路模型，設(shè)置不同的交通流量和信號(hào)配時(shí)方案，分析有軌電車和社會(huì)車輛的運(yùn)行情況，從而確定最優(yōu)的信號(hào)優(yōu)先控制方案。數(shù)據(jù)分析法：收集中小城市有軌電車運(yùn)行數(shù)據(jù)、交通流量數(shù)據(jù)等，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和數(shù)據(jù)分析工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通過數(shù)據(jù)分析，挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢(shì)，為信號(hào)優(yōu)先控制策略的制定和算法的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。例如，通過對(duì)交通流量數(shù)據(jù)的分析，確定不同時(shí)間段的交通流量變化規(guī)律，從而在信號(hào)優(yōu)先控制策略中根據(jù)流量變化動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)配時(shí)。二、中小城市有軌電車運(yùn)行特點(diǎn)及信號(hào)優(yōu)先控制需求2.1運(yùn)行特點(diǎn)分析2.1.1線路與路權(quán)特征中小城市的道路網(wǎng)絡(luò)布局相對(duì)大城市更為簡(jiǎn)單，道路密度較低，且道路紅線寬度有限。有軌電車線路通常沿城市主干道或客流走廊敷設(shè)，以串聯(lián)城市的主要功能區(qū)，如商業(yè)中心、行政中心、居住區(qū)和交通樞紐等。例如，在某中小城市中，有軌電車線路貫穿城市東西方向，連接了城市東部的居住區(qū)和西部的商業(yè)中心，途經(jīng)多個(gè)公交換乘站點(diǎn)，方便市民出行。從路權(quán)形式來(lái)看，中小城市有軌電車主要采用以下幾種：獨(dú)立路權(quán)：在特定的道路上，有軌電車享有全部的、排他的絕對(duì)道路使用權(quán)，具有獨(dú)立的運(yùn)行空間，不受其他車輛干擾，列車旅行速度及通行能力高。此種路權(quán)形式通常需要采用立體交叉、封閉運(yùn)行，工程造價(jià)相對(duì)較高，工期較長(zhǎng)。例如蘇州高新區(qū)現(xiàn)代有軌電車1號(hào)線部分交叉口采用高架橋梁跨越，以保障現(xiàn)代有軌電車運(yùn)營(yíng)的效率與安全，并減少對(duì)相交道路的交通影響。獨(dú)立路權(quán)形式一般適用于既有道路條件不佳，交通需求量大的通道型客流走廊。在中小城市中，若線路經(jīng)過交通流量大且道路條件復(fù)雜的區(qū)域，如城市核心商業(yè)區(qū)或交通樞紐附近，可考慮采用獨(dú)立路權(quán)，以確保有軌電車的運(yùn)行效率和準(zhǔn)點(diǎn)率。半獨(dú)立路權(quán)：在特定路段上，通過標(biāo)線或?qū)嶓w隔離設(shè)施將現(xiàn)代有軌電車與其他城市交通相隔離，在交叉口采用信號(hào)相對(duì)優(yōu)先策略，保障有軌電車享有比其他社會(huì)車輛優(yōu)先通過的權(quán)利。此種路權(quán)形式對(duì)既有道路改造的工程量較少、造價(jià)較低、工期較短，效果較明顯，但對(duì)道路的交通組織影響較大。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)代有軌電車多采用半獨(dú)立路權(quán)形式，適用于道路空間條件較好，交叉口間距合理，且可以采用信號(hào)相對(duì)優(yōu)先策略，交通需求明顯的客流廊道上。在中小城市，若道路較為寬闊，有足夠空間設(shè)置隔離設(shè)施，且沿線交叉口交通狀況相對(duì)穩(wěn)定，半獨(dú)立路權(quán)是較為合適的選擇，能在一定程度上提高有軌電車的運(yùn)行速度，同時(shí)兼顧社會(huì)車輛的通行需求?；旌下窓?quán)：在特定路段上，現(xiàn)代有軌電車與社會(huì)車輛共享路權(quán)。該形式車道利用率高，對(duì)既有道路改造小、造價(jià)低。但現(xiàn)代有軌電車運(yùn)行受其他社會(huì)車輛或行人干擾大，運(yùn)營(yíng)效率、旅行速度及準(zhǔn)點(diǎn)率低?；旌下窓?quán)形式適用于道路資源緊張、改造條件受限、對(duì)旅行速度及準(zhǔn)點(diǎn)率要求不高的線路上。比如大連202路有軌電車興工街至東關(guān)街段線路采用混合路權(quán)。在中小城市的一些老城區(qū)，道路狹窄，難以進(jìn)行大規(guī)模改造，可采用混合路權(quán)，但這也需要通過合理的交通組織和信號(hào)控制來(lái)減少相互干擾。不同的路權(quán)形式對(duì)信號(hào)控制產(chǎn)生顯著影響。獨(dú)立路權(quán)下，由于有軌電車不受其他交通干擾，信號(hào)控制相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是保障有軌電車在交叉口的安全通行，可采用固定配時(shí)的信號(hào)控制方式。半獨(dú)立路權(quán)中，需要在交叉口實(shí)施信號(hào)優(yōu)先策略，協(xié)調(diào)有軌電車與社會(huì)車輛的通行，信號(hào)控制需根據(jù)有軌電車的實(shí)時(shí)位置和交通流量動(dòng)態(tài)調(diào)整?；旌下窓?quán)時(shí)，信號(hào)控制要更加復(fù)雜，既要考慮有軌電車的優(yōu)先通行，又要平衡社會(huì)車輛的需求，避免造成交通擁堵，可能需要采用智能感應(yīng)式信號(hào)控制，實(shí)時(shí)檢測(cè)各方向交通流量，靈活分配信號(hào)時(shí)間。2.1.2行駛特性行駛速度：中小城市有軌電車的最高運(yùn)行速度一般在70km/h左右，但受線路條件、交叉口頻繁停車以及與其他交通方式相互干擾等因素影響，其實(shí)際平均旅行速度通常在20-30km/h。在一些路段條件較好、交叉口間距較大且信號(hào)優(yōu)先控制效果良好的情況下，平均旅行速度可能會(huì)有所提高，但在交通繁忙的路段或交叉口較多的區(qū)域，速度會(huì)明顯降低。例如，在某中小城市的一條有軌電車線路上，經(jīng)過實(shí)地測(cè)量，在非高峰期且交叉口信號(hào)優(yōu)先有效時(shí)，平均旅行速度可達(dá)25km/h，而在高峰期，由于交叉口等待時(shí)間增加，平均旅行速度降至20km/h以下。這種速度特性對(duì)信號(hào)優(yōu)先控制提出了要求，需要通過合理的信號(hào)配時(shí)，減少有軌電車在交叉口的等待時(shí)間，提高其運(yùn)行速度，保障其在整個(gè)線路上的運(yùn)行效率。加減速性能：與小汽車等道路上的機(jī)動(dòng)車相比，有軌電車車輛的加減速性能相對(duì)較差。一般來(lái)說，有軌電車的啟動(dòng)加速度在0.5-1.0m/s2之間，制動(dòng)減速度在1.0-1.5m/s2之間。這意味著有軌電車從靜止加速到正常運(yùn)行速度或從運(yùn)行速度減速停車需要較長(zhǎng)的時(shí)間和距離。例如，從靜止加速到30km/h，可能需要15-20秒的時(shí)間，相應(yīng)的加速距離在60-80米左右；而從30km/h制動(dòng)停車，制動(dòng)時(shí)間大約在6-8秒，制動(dòng)距離在30-40米左右。這種加減速性能使得有軌電車在交叉口的通行過程中，對(duì)信號(hào)的可靠性和穩(wěn)定性要求更高。如果信號(hào)頻繁變化，導(dǎo)致有軌電車頻繁加減速，不僅會(huì)影響其運(yùn)行效率，增加能源消耗，還會(huì)影響乘客的乘坐舒適性。因此，信號(hào)優(yōu)先控制策略需要充分考慮有軌電車的加減速特性，避免出現(xiàn)不合理的信號(hào)切換，保證有軌電車能夠平穩(wěn)通過交叉口。停站時(shí)間：有軌電車停站時(shí)分是指列車到達(dá)車站后至從車站出發(fā)的所有作業(yè)時(shí)間總和，包括列車到達(dá)的延遲開門時(shí)間、乘客上下車時(shí)間、列車啟動(dòng)及列車關(guān)門時(shí)間。停站時(shí)間的長(zhǎng)短和高峰小時(shí)車站上下人數(shù)、列車開行對(duì)數(shù)、車站售檢票及車票制式有關(guān)。在中小城市，一般情況下，有軌電車的停站時(shí)間在20-60秒之間。如果車站位于客流較大的區(qū)域，如商業(yè)中心或交通樞紐附近，停站時(shí)間可能會(huì)延長(zhǎng)至60秒甚至更長(zhǎng)，以滿足乘客上下車的需求；而在客流較小的站點(diǎn)，停站時(shí)間可能縮短至20秒左右。停站時(shí)間直接影響到列車的全程運(yùn)行時(shí)間，從而影響列車的旅行速度。例如，某條有軌電車線路全程有15個(gè)站點(diǎn)，平均每個(gè)站點(diǎn)停站時(shí)間增加10秒，那么全程運(yùn)行時(shí)間將增加150秒，這對(duì)于提高線路的運(yùn)營(yíng)效率是不利的。因此，在信號(hào)優(yōu)先控制中，需要考慮停站時(shí)間的影響，合理調(diào)整信號(hào)配時(shí)，確保有軌電車在停站后能夠快速重新啟動(dòng)并順利通過下一個(gè)交叉口，減少因停站導(dǎo)致的運(yùn)行延誤。2.2信號(hào)優(yōu)先控制的必要性2.2.1安全角度在中小城市，有軌電車通常采用地面敷設(shè)方式，這使得其在交叉口處與機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人等其他交通參與者產(chǎn)生平面沖突，增加了事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在一些混合路權(quán)或半獨(dú)立路權(quán)的交叉口，由于沒有有效的信號(hào)優(yōu)先控制，有軌電車與社會(huì)車輛可能同時(shí)進(jìn)入交叉口，導(dǎo)致車輛之間的間距過小，容易發(fā)生碰撞事故。此外，有軌電車的車身較大，制動(dòng)距離相對(duì)較長(zhǎng)，在緊急情況下難以迅速停車，進(jìn)一步加大了事故的危險(xiǎn)性。信號(hào)優(yōu)先控制可以通過合理分配信號(hào)時(shí)間，減少有軌電車與其他交通參與者在交叉口的沖突時(shí)間，從而降低事故發(fā)生率。當(dāng)有軌電車接近交叉口時(shí)，通過信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)，提前調(diào)整信號(hào)燈，使有軌電車所在方向的綠燈時(shí)間延長(zhǎng)或紅燈時(shí)間縮短，確保有軌電車能夠安全、順暢地通過交叉口，避免與其他車輛和行人在同一時(shí)間進(jìn)入沖突區(qū)域。據(jù)相關(guān)研究表明，在實(shí)施信號(hào)優(yōu)先控制的交叉口，有軌電車與其他交通方式的沖突次數(shù)可減少30%-50%，事故發(fā)生率顯著降低。例如，在某中小城市的一條有軌電車線路上，實(shí)施信號(hào)優(yōu)先控制后，該線路上的交叉口事故發(fā)生率相比之前降低了40%，有效保障了乘客和其他交通參與者的生命財(cái)產(chǎn)安全。2.2.2效率角度提升運(yùn)行速度：有軌電車在交叉口的延誤是影響其運(yùn)行速度的關(guān)鍵因素。在沒有信號(hào)優(yōu)先控制的情況下，有軌電車可能需要在交叉口長(zhǎng)時(shí)間等待信號(hào)燈，頻繁的停車和啟動(dòng)不僅消耗時(shí)間，還會(huì)降低運(yùn)行效率。例如，在交通高峰期，一些交叉口的紅燈時(shí)間較長(zhǎng)，有軌電車可能需要等待2-3個(gè)信號(hào)周期才能通過，這使得其平均運(yùn)行速度大幅下降。而信號(hào)優(yōu)先控制能夠根據(jù)有軌電車的實(shí)時(shí)位置和運(yùn)行狀態(tài)，靈活調(diào)整信號(hào)燈，減少其在交叉口的等待時(shí)間。通過綠燈延長(zhǎng)、紅燈縮短等措施，使有軌電車能夠快速通過交叉口，保持相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行速度。相關(guān)研究和實(shí)際案例表明，采用信號(hào)優(yōu)先控制后，有軌電車的平均運(yùn)行速度可提高20%-30%。例如，在某中小城市的實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)施信號(hào)優(yōu)先控制后，有軌電車的平均運(yùn)行速度從原來(lái)的20km/h提高到了25km/h以上，大大提升了線路的運(yùn)營(yíng)效率。提高服務(wù)水平：準(zhǔn)時(shí)性是衡量公共交通服務(wù)水平的重要指標(biāo)。有軌電車的延誤不僅會(huì)影響其自身的運(yùn)行速度，還會(huì)導(dǎo)致發(fā)車時(shí)間間隔不穩(wěn)定，影響乘客的出行計(jì)劃。如果有軌電車經(jīng)常晚點(diǎn)，乘客可能會(huì)對(duì)其失去信任，轉(zhuǎn)而選擇其他交通方式。信號(hào)優(yōu)先控制可以有效減少有軌電車的延誤，提高其準(zhǔn)點(diǎn)率，從而提升服務(wù)水平。通過精確的信號(hào)配時(shí)和實(shí)時(shí)的交通信息反饋，使有軌電車能夠按照預(yù)定的時(shí)間表運(yùn)行，為乘客提供更加可靠的出行服務(wù)。例如，在某中小城市的有軌電車線路上，實(shí)施信號(hào)優(yōu)先控制后，準(zhǔn)點(diǎn)率從原來(lái)的70%提高到了85%以上，乘客滿意度顯著提升。此外，穩(wěn)定的運(yùn)行速度和準(zhǔn)點(diǎn)率還有助于提高有軌電車的吸引力，鼓勵(lì)更多市民選擇有軌電車出行，進(jìn)一步優(yōu)化城市交通結(jié)構(gòu)，緩解交通擁堵。三、交叉口信號(hào)優(yōu)先控制原理與方式3.1控制原理3.1.1觸發(fā)機(jī)制有軌電車交叉口信號(hào)優(yōu)先的觸發(fā)機(jī)制主要基于列車定位和車地通信等技術(shù)。列車定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)精確觸發(fā)的基礎(chǔ)，目前常用的定位方式包括衛(wèi)星定位（如GPS、北斗）、信標(biāo)定位和列車測(cè)速定位等多種方式的組合。以衛(wèi)星定位為例，它通過接收衛(wèi)星信號(hào)確定列車的經(jīng)緯度位置，具有覆蓋范圍廣、定位精度較高的優(yōu)點(diǎn)。信標(biāo)定位則是在軌道沿線設(shè)置信標(biāo)，列車通過讀取信標(biāo)信息獲取自身位置，其定位精度相對(duì)更高，且不受天氣等外界因素干擾。列車測(cè)速定位通過安裝在車輪上的傳感器測(cè)量車輪的轉(zhuǎn)速，結(jié)合車輪直徑等參數(shù)計(jì)算列車行駛距離，從而確定列車位置。通過多種定位方式的融合，可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、可靠的列車定位。當(dāng)列車接近交叉口時(shí)，利用精確的定位信息，結(jié)合預(yù)先設(shè)定的觸發(fā)區(qū)域和條件，觸發(fā)信號(hào)優(yōu)先請(qǐng)求。例如，當(dāng)列車進(jìn)入距離交叉口一定距離的觸發(fā)區(qū)域時(shí)，車載設(shè)備根據(jù)定位信息判斷自身位置，并向車地通信模塊發(fā)送優(yōu)先請(qǐng)求信號(hào)。車地通信技術(shù)負(fù)責(zé)將列車的優(yōu)先請(qǐng)求信息傳輸?shù)降孛娴慕煌ㄐ盘?hào)控制系統(tǒng)，目前常見的車地通信方式有無(wú)線通信（如4G、5G、WiFi等）和有線通信（如感應(yīng)環(huán)線、漏泄波導(dǎo)等）。以無(wú)線通信為例，4G和5G網(wǎng)絡(luò)具有高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸能力，能夠?qū)崿F(xiàn)列車與地面系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)、大容量數(shù)據(jù)交互，確保優(yōu)先請(qǐng)求信號(hào)及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸。感應(yīng)環(huán)線則是通過在軌道周圍鋪設(shè)感應(yīng)線圈，利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)車地之間的數(shù)據(jù)傳輸，其通信穩(wěn)定性較高，但數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)較低。交通信號(hào)控制系統(tǒng)在接收到優(yōu)先請(qǐng)求信號(hào)后，根據(jù)當(dāng)前的交通狀況和預(yù)設(shè)的優(yōu)先控制策略，對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。如果當(dāng)前交通流量較小，且不影響其他方向車輛的正常通行，系統(tǒng)可能立即響應(yīng)優(yōu)先請(qǐng)求，延長(zhǎng)有軌電車方向的綠燈時(shí)間，或縮短紅燈時(shí)間，確保有軌電車能夠優(yōu)先通過交叉口。若交通流量較大，系統(tǒng)則會(huì)綜合考慮各方向交通需求，在不造成交通擁堵的前提下，盡量滿足有軌電車的優(yōu)先需求。例如，通過計(jì)算各方向車輛的排隊(duì)長(zhǎng)度、等待時(shí)間等參數(shù)，判斷是否有足夠的時(shí)間和空間給予有軌電車優(yōu)先通行權(quán)。如果給予優(yōu)先通行會(huì)導(dǎo)致其他方向車輛長(zhǎng)時(shí)間等待或出現(xiàn)交通堵塞，系統(tǒng)可能會(huì)延遲響應(yīng)，或采用其他更靈活的控制策略，如在后續(xù)信號(hào)周期中給予更大的優(yōu)先補(bǔ)償。3.1.2信息交互有軌電車信號(hào)系統(tǒng)與道路交通信號(hào)系統(tǒng)之間的信息交互是實(shí)現(xiàn)信號(hào)優(yōu)先控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其交互流程主要包括以下幾個(gè)方面：有軌電車信號(hào)系統(tǒng)向道路交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送信息：當(dāng)有軌電車接近交叉口時(shí)，其信號(hào)系統(tǒng)通過車地通信設(shè)備向道路交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送一系列關(guān)鍵信息，包括列車的位置信息，精確告知道路交通信號(hào)系統(tǒng)列車距離交叉口的距離，以便道路交通信號(hào)系統(tǒng)提前做好信號(hào)調(diào)整準(zhǔn)備；運(yùn)行速度信息，使道路交通信號(hào)系統(tǒng)能夠根據(jù)列車的速度預(yù)測(cè)其到達(dá)交叉口的時(shí)間，從而更精準(zhǔn)地調(diào)整信號(hào)燈時(shí)間；以及優(yōu)先請(qǐng)求信息，明確表達(dá)列車對(duì)信號(hào)優(yōu)先的需求，包括希望延長(zhǎng)綠燈時(shí)間、縮短紅燈時(shí)間或插入特定相位等具體請(qǐng)求。例如，當(dāng)有軌電車以30km/h的速度接近交叉口，距離交叉口500米時(shí)，向道路交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送位置、速度和優(yōu)先請(qǐng)求信息，請(qǐng)求在到達(dá)交叉口時(shí)能夠延長(zhǎng)綠燈時(shí)間15秒。道路交通信號(hào)系統(tǒng)接收并處理信息：道路交通信號(hào)系統(tǒng)中的信號(hào)控制機(jī)負(fù)責(zé)接收來(lái)自有軌電車信號(hào)系統(tǒng)的信息。信號(hào)控制機(jī)對(duì)接收到的信息進(jìn)行解析和處理，結(jié)合當(dāng)前交叉口各方向的交通流量、信號(hào)燈狀態(tài)等實(shí)時(shí)交通信息，綜合評(píng)估是否給予有軌電車信號(hào)優(yōu)先以及如何給予優(yōu)先。例如，信號(hào)控制機(jī)獲取到有軌電車的優(yōu)先請(qǐng)求后，通過檢測(cè)各方向車輛的排隊(duì)長(zhǎng)度和等待時(shí)間，判斷當(dāng)前交通狀況。如果發(fā)現(xiàn)給予有軌電車優(yōu)先通行不會(huì)對(duì)其他方向交通造成較大影響，如其他方向車輛排隊(duì)長(zhǎng)度較短、等待時(shí)間在可接受范圍內(nèi)，信號(hào)控制機(jī)將根據(jù)有軌電車的請(qǐng)求，制定相應(yīng)的信號(hào)調(diào)整方案。道路交通信號(hào)系統(tǒng)向有軌電車信號(hào)系統(tǒng)反饋信息：道路交通信號(hào)系統(tǒng)在完成對(duì)有軌電車優(yōu)先請(qǐng)求的處理后，會(huì)向有軌電車信號(hào)系統(tǒng)反饋處理結(jié)果。反饋信息包括是否批準(zhǔn)優(yōu)先請(qǐng)求，若批準(zhǔn)，會(huì)告知具體的優(yōu)先執(zhí)行方案，如綠燈延長(zhǎng)的時(shí)間、紅燈縮短的時(shí)間或相位調(diào)整的具體方式。這使得有軌電車司機(jī)能夠提前了解信號(hào)燈的變化情況，做好駕駛準(zhǔn)備，確保列車安全、順暢地通過交叉口。例如，道路交通信號(hào)系統(tǒng)批準(zhǔn)了有軌電車的優(yōu)先請(qǐng)求，向其反饋將綠燈延長(zhǎng)10秒，有軌電車司機(jī)在接收到該信息后，可以適當(dāng)調(diào)整車速，以更好地利用延長(zhǎng)的綠燈時(shí)間通過交叉口。信息交互的實(shí)時(shí)性與可靠性保障：為確保信息交互的實(shí)時(shí)性和可靠性，通常采用多種技術(shù)手段。在通信硬件方面，選用高性能的通信設(shè)備，如高速無(wú)線通信模塊或高可靠性的有線通信線纜，以保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性。在通信協(xié)議方面，制定嚴(yán)格、規(guī)范的通信協(xié)議，明確信息的格式、傳輸順序和錯(cuò)誤處理機(jī)制等，確保雙方能夠準(zhǔn)確理解和處理交互的信息。此外，還會(huì)設(shè)置冗余通信鏈路，當(dāng)主通信鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，備用鏈路能夠自動(dòng)切換，繼續(xù)保障信息交互的正常進(jìn)行。例如，在某中小城市的有軌電車項(xiàng)目中，采用了4G和WiFi雙鏈路通信方式，當(dāng)4G網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)信號(hào)不穩(wěn)定或中斷時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到WiFi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，確保了信息交互的可靠性。3.2控制方式分類3.2.1被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制主要基于綠波策略，它是一種通過優(yōu)化固定信號(hào)配時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)有軌電車在交叉口一定程度優(yōu)先通行的方法。該策略的核心原理是根據(jù)有軌電車的運(yùn)行速度、站間距和停站時(shí)間等運(yùn)行特性，結(jié)合背景交通的綠波控制，制定定時(shí)信號(hào)控制方案。在中小城市，由于道路網(wǎng)絡(luò)相對(duì)簡(jiǎn)單，交通流量變化規(guī)律相對(duì)容易把握，這為被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制的實(shí)施提供了一定的便利條件。具體來(lái)說，在實(shí)施被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制時(shí)，首先需要精確測(cè)量和分析有軌電車的運(yùn)行參數(shù)。例如，通過實(shí)地觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析，確定某條有軌電車線路的平均運(yùn)行速度為25km/h，站間距平均為1.5公里，每個(gè)站點(diǎn)的平均停站時(shí)間為30秒。然后，根據(jù)這些參數(shù)以及沿線交叉口的信號(hào)周期、綠信比等信息，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型和算法，計(jì)算出適合有軌電車的信號(hào)配時(shí)方案。以一個(gè)典型的交叉口為例，假設(shè)該交叉口的信號(hào)周期為120秒，綠信比為0.4，通過計(jì)算調(diào)整，使有軌電車方向的綠燈時(shí)間在合適的時(shí)刻亮起，并且保證綠燈時(shí)長(zhǎng)能夠滿足有軌電車以正常速度通過交叉口，同時(shí)盡量減少其等待時(shí)間。在應(yīng)用場(chǎng)景方面，被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制適用于交通流量相對(duì)穩(wěn)定、有軌電車運(yùn)行較為規(guī)律的中小城市道路。比如在一些中小城市的新城區(qū)，道路建設(shè)規(guī)劃較為合理，交通流量在不同時(shí)間段的變化較小，且有軌電車的發(fā)車時(shí)間間隔和運(yùn)行速度都能得到較好的控制。在這種情況下，采用被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制策略，能夠有效地減少有軌電車在交叉口的等待時(shí)間，提高其運(yùn)行效率，同時(shí)對(duì)社會(huì)車輛的通行影響較小。然而，被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制也存在一定的局限性。由于它是基于預(yù)先設(shè)定的固定信號(hào)配時(shí)，對(duì)實(shí)際交通中的動(dòng)態(tài)變化適應(yīng)性較差。一旦有軌電車出現(xiàn)晚點(diǎn)、交通流量突然增加等情況，原有的信號(hào)配時(shí)方案可能無(wú)法及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致有軌電車的優(yōu)先效果大打折扣。例如，當(dāng)遇到突發(fā)的交通事故或大型活動(dòng)，導(dǎo)致交通流量大幅增加時(shí)，被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制可能無(wú)法靈活應(yīng)對(duì)，使得有軌電車和社會(huì)車輛都出現(xiàn)嚴(yán)重的擁堵。3.2.2主動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制主動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制是一種更為靈活和智能的控制方式，它能夠根據(jù)有軌電車的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和交叉口的交通狀況，動(dòng)態(tài)地調(diào)整信號(hào)燈狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)有軌電車的優(yōu)先通行。主動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制主要包括有條件信號(hào)優(yōu)先和絕對(duì)信號(hào)優(yōu)先兩種方式。有條件信號(hào)優(yōu)先：有條件信號(hào)優(yōu)先控制邏輯較為復(fù)雜，它需要綜合考慮多方面因素。當(dāng)有軌電車接近交叉口時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過車地通信技術(shù)實(shí)時(shí)獲取有軌電車的位置、速度等信息。同時(shí)，利用安裝在交叉口的各類傳感器，如地磁傳感器、視頻檢測(cè)器等，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交叉口相交道路的交通狀況，包括社會(huì)車輛的流量、排隊(duì)長(zhǎng)度等。然后，根據(jù)這些實(shí)時(shí)信息，運(yùn)用預(yù)設(shè)的算法和規(guī)則，判斷是否給予有軌電車信號(hào)優(yōu)先。例如，如果系統(tǒng)檢測(cè)到有軌電車即將到達(dá)交叉口，且此時(shí)相交道路的社會(huì)車輛流量較小，排隊(duì)長(zhǎng)度較短，不會(huì)因?yàn)榻o予有軌電車優(yōu)先而導(dǎo)致交通擁堵，那么系統(tǒng)就會(huì)執(zhí)行信號(hào)優(yōu)先策略，通過延長(zhǎng)有軌電車方向的綠燈時(shí)間、縮短紅燈時(shí)間或提前啟亮綠燈等方式，讓有軌電車優(yōu)先通過交叉口。相反，如果相交道路的交通狀況較為繁忙，給予有軌電車優(yōu)先可能會(huì)引發(fā)交通擁堵，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)具體情況，在后續(xù)合適的時(shí)機(jī)再給予優(yōu)先，或者采取其他的交通疏導(dǎo)措施。這種控制方式適用于交通狀況較為復(fù)雜、交通流量變化較大的中小城市交叉口。在中小城市的老城區(qū)，道路狹窄，交通流量在不同時(shí)間段波動(dòng)較大，采用有條件信號(hào)優(yōu)先控制，可以在保障有軌電車優(yōu)先通行的同時(shí)，盡量減少對(duì)社會(huì)車輛的影響，維持整個(gè)交叉口的交通秩序。絕對(duì)信號(hào)優(yōu)先：絕對(duì)信號(hào)優(yōu)先的控制邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單直接，即不考慮交叉口道路交通狀況，只要有軌電車到達(dá)特定的觸發(fā)位置，系統(tǒng)就直接給予信號(hào)優(yōu)先。當(dāng)有軌電車進(jìn)入距離交叉口一定距離的觸發(fā)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)立即響應(yīng)，通過調(diào)整信號(hào)燈，確保有軌電車能夠優(yōu)先通過交叉口。這種控制方式通常適用于有軌電車路權(quán)等級(jí)較高，或者交叉口交通流量較小、社會(huì)車輛對(duì)有軌電車干擾較小的情況。在一些中小城市中，某些路段為有軌電車設(shè)置了獨(dú)立路權(quán)，且該路段的交叉口交通流量不大，此時(shí)采用絕對(duì)信號(hào)優(yōu)先控制，可以充分保障有軌電車的運(yùn)行效率和準(zhǔn)點(diǎn)率。然而，絕對(duì)信號(hào)優(yōu)先控制也存在明顯的缺點(diǎn)，由于不考慮社會(huì)車輛的通行需求，在交通流量較大時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致社會(huì)車輛的延誤大幅增加，引起交通擁堵和社會(huì)不滿。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要謹(jǐn)慎選擇絕對(duì)信號(hào)優(yōu)先控制的實(shí)施場(chǎng)景，避免對(duì)整體交通造成負(fù)面影響。四、影響信號(hào)優(yōu)先控制的因素分析4.1交通流量4.1.1有軌電車流量不同時(shí)段有軌電車流量的變化對(duì)信號(hào)優(yōu)先控制有著顯著影響。在中小城市，工作日早晚高峰時(shí)段，居民通勤和學(xué)生上下學(xué)需求疊加，有軌電車流量明顯增大。以某中小城市為例，早高峰7-9點(diǎn)期間，有軌電車發(fā)車間隔縮短至8分鐘，相較于平峰時(shí)段15分鐘的發(fā)車間隔，流量大幅增加。此時(shí)，若仍采用平峰時(shí)段的信號(hào)優(yōu)先控制策略，可能導(dǎo)致有軌電車在交叉口頻繁等待，延誤增加，影響整個(gè)線路的運(yùn)行效率和準(zhǔn)點(diǎn)率。因?yàn)樵诟叻鍟r(shí)段，多個(gè)方向的交通需求都較為旺盛，有限的綠燈時(shí)間難以滿足所有車輛的通行需求。如果信號(hào)優(yōu)先控制不能根據(jù)有軌電車流量的增加及時(shí)調(diào)整，就容易造成有軌電車排隊(duì)過長(zhǎng)，甚至影響到后續(xù)列車的運(yùn)行，形成連鎖反應(yīng)，降低整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)水平。在平峰時(shí)段，有軌電車流量相對(duì)較小，發(fā)車間隔較大。此時(shí)，信號(hào)優(yōu)先控制可以適當(dāng)減少對(duì)有軌電車的優(yōu)先程度，更多地考慮社會(huì)車輛的通行需求，以平衡整個(gè)交叉口的交通流量，提高道路資源的利用率。例如，在中午12-14點(diǎn)的平峰時(shí)段，某中小城市的有軌電車發(fā)車間隔為15分鐘，通過調(diào)整信號(hào)配時(shí)，減少有軌電車方向的綠燈時(shí)長(zhǎng)，增加社會(huì)車輛方向的綠燈時(shí)間，使社會(huì)車輛能夠更順暢地通過交叉口，避免因過多給予有軌電車優(yōu)先而導(dǎo)致社會(huì)車輛長(zhǎng)時(shí)間等待。但需要注意的是，即使在平峰時(shí)段，也不能完全忽視有軌電車的優(yōu)先需求，仍需保證其基本的運(yùn)行效率，避免出現(xiàn)不必要的延誤。在特殊時(shí)段，如節(jié)假日、舉辦大型活動(dòng)等，有軌電車流量會(huì)出現(xiàn)特殊的變化。節(jié)假日期間，市民出行目的和出行時(shí)間更加分散，可能會(huì)導(dǎo)致部分時(shí)段有軌電車流量增加，且客流分布與工作日有所不同。例如，在國(guó)慶節(jié)假期，某中小城市的旅游景點(diǎn)周邊，有軌電車流量明顯增大，且全天的流量波動(dòng)較小，不像工作日那樣有明顯的高峰低谷。此時(shí)，信號(hào)優(yōu)先控制需要根據(jù)具體的流量變化情況，靈活調(diào)整控制策略。可以提前預(yù)測(cè)節(jié)假日期間的客流變化，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息，制定針對(duì)性的信號(hào)優(yōu)先方案，確保有軌電車在特殊時(shí)段能夠高效運(yùn)行，同時(shí)盡量減少對(duì)其他交通參與者的影響。對(duì)于舉辦大型活動(dòng)的情況，活動(dòng)場(chǎng)館周邊的有軌電車流量會(huì)在活動(dòng)開始前和結(jié)束后出現(xiàn)急劇增加，形成短時(shí)的交通高峰。在這種情況下，信號(hào)優(yōu)先控制需要與活動(dòng)的時(shí)間安排緊密結(jié)合，提前做好交通疏導(dǎo)和信號(hào)調(diào)整準(zhǔn)備，保障有軌電車能夠及時(shí)疏散乘客，緩解周邊交通壓力。4.1.2社會(huì)車輛流量社會(huì)車輛流量大小及分布對(duì)信號(hào)優(yōu)先策略的制定具有重要的制約作用。在中小城市的一些繁忙路段，如城市中心商業(yè)區(qū)、交通樞紐周邊等，社會(huì)車輛流量大且分布集中。以某中小城市的商業(yè)中心為例，該區(qū)域道路上的社會(huì)車輛高峰時(shí)段每小時(shí)流量可達(dá)2000輛以上，且在多個(gè)方向上分布較為均勻。在這種情況下，若給予有軌電車過高的信號(hào)優(yōu)先程度，可能會(huì)導(dǎo)致社會(huì)車輛的延誤大幅增加，引發(fā)交通擁堵。因?yàn)樯鐣?huì)車輛流量大，每個(gè)信號(hào)周期內(nèi)需要通過交叉口的車輛數(shù)量眾多，如果過多地延長(zhǎng)有軌電車方向的綠燈時(shí)間，社會(huì)車輛就需要等待更長(zhǎng)時(shí)間，容易造成車輛排隊(duì)過長(zhǎng)，甚至溢出交叉口，影響周邊道路的交通秩序。社會(huì)車輛流量的分布還存在時(shí)空差異，不同路段和不同時(shí)段的流量情況各不相同。在空間上，除了城市中心區(qū)域流量較大外，一些連接主要居住區(qū)和工作區(qū)的道路，在早晚高峰時(shí)段也會(huì)出現(xiàn)流量集中的情況。在時(shí)間上，除了工作日的早晚高峰外，周末和節(jié)假日的某些時(shí)段，如上午購(gòu)物時(shí)段和晚上娛樂時(shí)段，社會(huì)車輛流量也會(huì)明顯增加。這些時(shí)空差異要求信號(hào)優(yōu)先策略具有靈活性和適應(yīng)性。例如，在早晚高峰時(shí)段，對(duì)于連接居住區(qū)和工作區(qū)的道路交叉口，信號(hào)優(yōu)先策略需要在保障有軌電車基本通行需求的同時(shí)，合理分配綠燈時(shí)間給社會(huì)車輛，避免出現(xiàn)某一方向車輛過度擁堵的情況。在周末和節(jié)假日，根據(jù)不同時(shí)段的流量變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)優(yōu)先方案，平衡有軌電車和社會(huì)車輛的通行效率。當(dāng)社會(huì)車輛流量過大時(shí)，可能會(huì)超出交叉口的通行能力，導(dǎo)致交通擁堵。此時(shí)，信號(hào)優(yōu)先控制需要更加謹(jǐn)慎地制定策略，避免進(jìn)一步加劇擁堵?？梢酝ㄟ^實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)社會(huì)車輛的排隊(duì)長(zhǎng)度、等待時(shí)間等指標(biāo)，判斷交通擁堵狀況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)擁堵跡象時(shí)，適當(dāng)減少對(duì)有軌電車的信號(hào)優(yōu)先，優(yōu)先保障交叉口的整體通行秩序。例如，當(dāng)某交叉口社會(huì)車輛排隊(duì)長(zhǎng)度超過一定閾值時(shí)，縮短有軌電車方向的綠燈時(shí)間，增加社會(huì)車輛方向的綠燈時(shí)長(zhǎng)，以緩解擁堵狀況。同時(shí)，還可以結(jié)合交通誘導(dǎo)措施，引導(dǎo)社會(huì)車輛避開擁堵路段，優(yōu)化交通流量分布，為信號(hào)優(yōu)先控制創(chuàng)造更好的條件。4.2交叉口特性4.2.1交叉口類型在中小城市中，常見的有軌電車交叉口類型包括十字型和T型，不同類型的交叉口由于其幾何形狀和交通流向的差異，對(duì)信號(hào)優(yōu)先控制有著特殊的要求。十字型交叉口是最常見的交叉口類型，其交通流向較為復(fù)雜，包括直行、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。在這種交叉口實(shí)施信號(hào)優(yōu)先控制時(shí)，需要綜合考慮多個(gè)方向的交通需求。對(duì)于有軌電車的直行方向，信號(hào)優(yōu)先策略應(yīng)確保其在綠燈時(shí)間內(nèi)能夠快速通過，減少等待時(shí)間?？筛鶕?jù)有軌電車的運(yùn)行速度和到達(dá)時(shí)間，提前調(diào)整綠燈時(shí)間，使其到達(dá)交叉口時(shí)正好處于綠燈相位。對(duì)于有軌電車的左轉(zhuǎn)方向，由于左轉(zhuǎn)車輛與對(duì)向直行車輛存在沖突，信號(hào)優(yōu)先控制需要更加謹(jǐn)慎?？刹捎迷O(shè)置專用左轉(zhuǎn)相位的方式，為有軌電車提供足夠的左轉(zhuǎn)時(shí)間，避免與對(duì)向車輛發(fā)生沖突。同時(shí)，在設(shè)置專用左轉(zhuǎn)相位時(shí)，要結(jié)合交叉口的交通流量，合理安排相位順序和時(shí)間，以減少對(duì)其他方向交通的影響。例如，當(dāng)對(duì)向直行車輛流量較大時(shí)，可以適當(dāng)縮短有軌電車左轉(zhuǎn)相位的時(shí)間，或者在對(duì)向直行車輛較少時(shí)，提前啟動(dòng)有軌電車的左轉(zhuǎn)相位。右轉(zhuǎn)方向相對(duì)較為簡(jiǎn)單，但也要考慮右轉(zhuǎn)車輛與行人、非機(jī)動(dòng)車的沖突，可通過設(shè)置右轉(zhuǎn)專用車道和信號(hào)燈，保障有軌電車的右轉(zhuǎn)通行效率。T型交叉口的交通流向相對(duì)簡(jiǎn)單，但也有其獨(dú)特的信號(hào)優(yōu)先控制需求。在T型交叉口，有軌電車可能從主干路駛向支路，或者從支路駛向主干路。當(dāng)有軌電車從主干路駛向支路時(shí)，由于主干路交通流量較大，信號(hào)優(yōu)先控制應(yīng)在保障主干路交通順暢的前提下，給予有軌電車一定的優(yōu)先通行權(quán)?？刹捎镁G燈延長(zhǎng)或紅燈早斷的方式，讓有軌電車能夠順利通過交叉口。當(dāng)有軌電車從支路駛向主干路時(shí)，由于支路交通流量相對(duì)較小，信號(hào)優(yōu)先控制要更加注重與主干路交通的協(xié)調(diào)?？赏ㄟ^設(shè)置感應(yīng)式信號(hào)控制，當(dāng)檢測(cè)到有軌電車到達(dá)時(shí)，根據(jù)主干路的交通狀況，合理調(diào)整信號(hào)燈，在不影響主干路交通的情況下，讓有軌電車安全通過交叉口。例如，當(dāng)主干路交通流量較小時(shí)，可立即給予有軌電車綠燈通行；當(dāng)主干路交通流量較大時(shí)，可等待主干路車輛排隊(duì)有所緩解后，再給予有軌電車通行信號(hào)。不同類型交叉口的幾何形狀和交通流向?qū)π盘?hào)優(yōu)先控制的具體實(shí)施方式和參數(shù)設(shè)置產(chǎn)生顯著影響。在幾何形狀方面，十字型交叉口的面積較大，車輛沖突點(diǎn)多，信號(hào)控制需要更加精細(xì)和復(fù)雜；而T型交叉口面積相對(duì)較小，沖突點(diǎn)相對(duì)較少，但也需要根據(jù)具體情況進(jìn)行合理的信號(hào)設(shè)置。在交通流向方面，十字型交叉口的多個(gè)方向交通流相互交織，需要綜合平衡各方向的交通需求；T型交叉口則主要考慮主干路和支路之間的交通協(xié)調(diào)。這些因素要求在實(shí)施信號(hào)優(yōu)先控制時(shí)，根據(jù)不同類型交叉口的特點(diǎn)，制定個(gè)性化的控制策略，合理設(shè)置信號(hào)周期、綠信比和相位順序等參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)有軌電車和社會(huì)車輛的高效通行。4.2.2交叉口間距交叉口間距長(zhǎng)短對(duì)信號(hào)協(xié)調(diào)控制有著重要影響。在中小城市，當(dāng)交叉口間距較短時(shí)，車輛在相鄰交叉口之間的行駛時(shí)間較短，這對(duì)信號(hào)協(xié)調(diào)控制提出了更高的要求。較短的交叉口間距使得信號(hào)協(xié)調(diào)控制的難度增加，因?yàn)檐囕v在短時(shí)間內(nèi)需要連續(xù)通過多個(gè)交叉口，信號(hào)之間的銜接必須緊密，否則容易導(dǎo)致車輛在交叉口頻繁停車和啟動(dòng)，增加延誤時(shí)間。在這種情況下，信號(hào)協(xié)調(diào)控制需要更加精確地計(jì)算車輛的行駛時(shí)間和信號(hào)燈的切換時(shí)間，以確保車輛能夠連續(xù)通過多個(gè)交叉口。例如，通過精確測(cè)量車輛在相鄰交叉口之間的行駛速度，結(jié)合交叉口的信號(hào)周期和綠信比，計(jì)算出合理的相位差，使車輛在到達(dá)下一個(gè)交叉口時(shí)正好遇到綠燈。此外，較短的交叉口間距還可能導(dǎo)致交通流的相互干擾加劇。由于車輛在短距離內(nèi)頻繁進(jìn)出交叉口，容易形成交通瓶頸，影響整個(gè)路段的通行效率。在這種情況下，信號(hào)協(xié)調(diào)控制可以采用一些特殊的策略，如設(shè)置連續(xù)綠波帶，使車輛在一定速度范圍內(nèi)能夠連續(xù)通過多個(gè)交叉口，減少停車次數(shù)。同時(shí)，還可以通過智能交通技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通流量和車輛位置，動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)燈，以適應(yīng)交通狀況的變化。當(dāng)交叉口間距較長(zhǎng)時(shí)，車輛在相鄰交叉口之間的行駛時(shí)間較長(zhǎng)，這為信號(hào)協(xié)調(diào)控制提供了一定的靈活性。較長(zhǎng)的交叉口間距使得信號(hào)協(xié)調(diào)控制可以更加注重整體的交通效率，通過合理設(shè)置信號(hào)周期和綠信比，優(yōu)化交通流的分布。例如，可以根據(jù)不同時(shí)間段的交通流量變化，調(diào)整信號(hào)配時(shí)，在高峰時(shí)段增加主要方向的綠燈時(shí)間，以緩解交通擁堵；在平峰時(shí)段，適當(dāng)縮短信號(hào)周期，提高道路資源的利用率。然而，較長(zhǎng)的交叉口間距也可能導(dǎo)致車輛在行駛過程中速度不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)超速或低速行駛的情況。為了避免這種情況，信號(hào)協(xié)調(diào)控制可以結(jié)合車輛的行駛速度，設(shè)置合理的速度引導(dǎo)標(biāo)志，引導(dǎo)車輛保持穩(wěn)定的行駛速度。同時(shí)，還可以通過智能交通系統(tǒng)，對(duì)車輛的行駛速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，確保車輛在安全的速度范圍內(nèi)行駛。4.3有軌電車運(yùn)行參數(shù)4.3.1行駛速度有軌電車行駛速度的波動(dòng)對(duì)信號(hào)優(yōu)先控制效果有著顯著影響。當(dāng)行駛速度不穩(wěn)定時(shí)，信號(hào)優(yōu)先控制的難度會(huì)大幅增加。例如，在某中小城市的有軌電車線路中，由于道路條件復(fù)雜，有軌電車在部分路段需要頻繁避讓行人、非機(jī)動(dòng)車以及社會(huì)車輛，導(dǎo)致行駛速度波動(dòng)較大。在這種情況下，信號(hào)優(yōu)先控制難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)有軌電車的到達(dá)時(shí)間，從而無(wú)法及時(shí)給予有效的信號(hào)優(yōu)先。如果按照預(yù)設(shè)的信號(hào)配時(shí)方案，當(dāng)有軌電車實(shí)際行駛速度低于預(yù)期時(shí)，可能在到達(dá)交叉口時(shí)已經(jīng)錯(cuò)過綠燈時(shí)間，需要等待下一個(gè)信號(hào)周期，這不僅會(huì)增加有軌電車的延誤時(shí)間，還可能影響整個(gè)線路的運(yùn)行效率。行駛速度的波動(dòng)還會(huì)影響信號(hào)優(yōu)先控制的策略選擇。對(duì)于速度較為穩(wěn)定的有軌電車運(yùn)行情況，被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制策略可能能夠較好地發(fā)揮作用，通過優(yōu)化固定信號(hào)配時(shí)，結(jié)合有軌電車的平均運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)一定程度的綠波通行。然而，當(dāng)行駛速度波動(dòng)較大時(shí)，被動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制策略的效果會(huì)大打折扣，此時(shí)主動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制策略更為合適。主動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制能夠根據(jù)有軌電車的實(shí)時(shí)速度和位置，動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)燈狀態(tài)，更好地適應(yīng)行駛速度的變化，保障有軌電車的優(yōu)先通行。例如，當(dāng)檢測(cè)到有軌電車行駛速度加快，可能提前到達(dá)交叉口時(shí)，主動(dòng)信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)可以提前調(diào)整信號(hào)燈，延長(zhǎng)綠燈時(shí)間或縮短紅燈時(shí)間，確保有軌電車能夠順利通過交叉口。4.3.2停站時(shí)間停站時(shí)間的變化對(duì)信號(hào)優(yōu)先控制方案的實(shí)施有著重要影響。當(dāng)停站時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致有軌電車的運(yùn)行延誤增加，進(jìn)而影響整個(gè)線路的運(yùn)行效率。以某中小城市的有軌電車線路為例，在一些客流較大的站點(diǎn)，如商業(yè)中心附近的站點(diǎn)，由于乘客上下車人數(shù)較多，停站時(shí)間有時(shí)會(huì)超過60秒。這使得有軌電車到達(dá)下一個(gè)交叉口的時(shí)間延遲，如果信號(hào)優(yōu)先控制方案沒有考慮到這種停站時(shí)間的變化，按照原有的信號(hào)配時(shí)，有軌電車可能會(huì)在交叉口遇到紅燈，需要等待較長(zhǎng)時(shí)間才能通過。這種延誤不僅會(huì)影響有軌電車自身的運(yùn)行，還可能導(dǎo)致后續(xù)列車的運(yùn)行秩序受到干擾，出現(xiàn)列車之間的間隔不均勻，降低服務(wù)質(zhì)量。為了應(yīng)對(duì)停站時(shí)間變化的影響，信號(hào)優(yōu)先控制方案需要具備一定的靈活性和適應(yīng)性?？梢酝ㄟ^實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有軌電車的停站時(shí)間，當(dāng)發(fā)現(xiàn)停站時(shí)間超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，及時(shí)調(diào)整信號(hào)配時(shí)。例如，采用動(dòng)態(tài)信號(hào)優(yōu)先策略，當(dāng)檢測(cè)到有軌電車停站時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，自動(dòng)延長(zhǎng)下一個(gè)交叉口的綠燈時(shí)間，或者提前啟動(dòng)綠燈，以彌補(bǔ)因停站時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致的延誤。還可以結(jié)合智能算法，根據(jù)歷史停站時(shí)間數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)交通狀況，預(yù)測(cè)不同站點(diǎn)在不同時(shí)間段的停站時(shí)間，提前優(yōu)化信號(hào)配時(shí)方案，提高信號(hào)優(yōu)先控制的準(zhǔn)確性和有效性。五、常見信號(hào)優(yōu)先控制方法及案例分析5.1基于速度控制的被動(dòng)優(yōu)先算法5.1.1算法原理基于速度控制的被動(dòng)優(yōu)先算法，核心在于通過在有軌電車線路上合理設(shè)置速度控制點(diǎn)，為電車提供精準(zhǔn)的建議速度，以此提高電車在綠燈相位到達(dá)交叉口的概率。該算法巧妙地利用了有軌電車運(yùn)行過程中的速度變化規(guī)律，結(jié)合交叉口信號(hào)周期和綠信比等關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電車運(yùn)行速度的優(yōu)化控制。具體來(lái)說，當(dāng)有軌電車接近速度控制點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前的交通狀況、信號(hào)周期以及電車的實(shí)時(shí)位置，計(jì)算出一個(gè)建議速度。這個(gè)建議速度的確定，旨在使電車按照該速度行駛時(shí)，能夠在綠燈亮起的時(shí)間段內(nèi)順利通過交叉口，從而避免不必要的停車等待。例如，若當(dāng)前交叉口信號(hào)周期為120秒，電車相位綠信比為0.4，即綠燈時(shí)間為48秒。系統(tǒng)通過檢測(cè)電車位置和速度，預(yù)測(cè)其到達(dá)交叉口的時(shí)間。若發(fā)現(xiàn)按照當(dāng)前速度行駛，電車將在紅燈期間到達(dá)交叉口，系統(tǒng)便會(huì)計(jì)算出一個(gè)合適的加速或減速建議速度，使電車能夠在綠燈亮起的48秒內(nèi)到達(dá)。該算法的優(yōu)勢(shì)在于，它并不直接改變道路信號(hào)控制策略，避免了對(duì)社會(huì)車輛正常通行秩序的干擾。通過單純地控制電車速度，實(shí)現(xiàn)了在不影響其他交通參與者的前提下，提高有軌電車在交叉口的通行效率。這種方式不僅降低了信號(hào)控制的復(fù)雜性，減少了因信號(hào)調(diào)整可能引發(fā)的交通沖突，還能充分利用現(xiàn)有的交通信號(hào)設(shè)施，降低了系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)成本。在實(shí)際應(yīng)用中，算法會(huì)考慮多種因素來(lái)計(jì)算建議速度。電車的加速和減速性能是重要的考慮因素之一。不同型號(hào)的有軌電車，其加速和減速的能力存在差異，算法會(huì)根據(jù)具體的電車參數(shù)，合理規(guī)劃加速和減速的時(shí)機(jī)和幅度，確保電車能夠平穩(wěn)地達(dá)到建議速度，并在接近交叉口時(shí)準(zhǔn)確減速，安全通過。信號(hào)周期和綠信比的動(dòng)態(tài)變化也不容忽視。交通流量的實(shí)時(shí)變化會(huì)導(dǎo)致信號(hào)周期和綠信比的調(diào)整，算法需要實(shí)時(shí)獲取這些信息，及時(shí)更新建議速度，以適應(yīng)不斷變化的交通狀況。5.1.2案例分析以某中小城市的一條有軌電車線路為例，該線路全長(zhǎng)15公里，設(shè)有10個(gè)站點(diǎn)，沿線交叉口信號(hào)周期在100-140秒之間，綠信比在0.3-0.5之間。在實(shí)施基于速度控制的被動(dòng)優(yōu)先算法之前，有軌電車在交叉口的平均延誤時(shí)間為30秒，平均旅行速度為20km/h。在實(shí)施該算法后，通過合理設(shè)置速度控制點(diǎn)，為有軌電車提供精準(zhǔn)的建議速度，取得了顯著的效果。有軌電車在交叉口的平均延誤時(shí)間大幅降低至10秒以內(nèi)，平均旅行速度提高到了25km/h以上，運(yùn)行效率得到了明顯提升。許多乘客反饋，乘坐有軌電車的出行時(shí)間更加穩(wěn)定，準(zhǔn)點(diǎn)率也有了顯著提高。然而，該算法在實(shí)際應(yīng)用中也暴露出一些問題。在交通流量變化較大的情況下，算法的適應(yīng)性略顯不足。當(dāng)遇到突發(fā)的交通擁堵或大型活動(dòng)導(dǎo)致交通流量驟增時(shí)，原本計(jì)算出的建議速度可能無(wú)法適應(yīng)新的交通狀況，導(dǎo)致有軌電車的延誤增加。在某一工作日的下班高峰期，由于突發(fā)交通事故，導(dǎo)致某路段交通擁堵，交通流量比平時(shí)增加了50%。此時(shí)，基于速度控制的被動(dòng)優(yōu)先算法未能及時(shí)調(diào)整建議速度，使得有軌電車在交叉口的等待時(shí)間延長(zhǎng)，部分車輛出現(xiàn)了1-2個(gè)信號(hào)周期的延誤。算法對(duì)有軌電車運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸要求較高。如果監(jiān)測(cè)設(shè)備出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸延遲，可能會(huì)導(dǎo)致建議速度的計(jì)算不準(zhǔn)確，影響算法的實(shí)施效果。在一次設(shè)備維護(hù)期間，由于監(jiān)測(cè)設(shè)備的傳感器出現(xiàn)故障，未能及時(shí)準(zhǔn)確地獲取有軌電車的速度和位置信息，導(dǎo)致建議速度出現(xiàn)偏差，有軌電車在通過交叉口時(shí)出現(xiàn)了不必要的停車和啟動(dòng)，不僅增加了能耗，也影響了乘客的乘坐體驗(yàn)。為了解決這些問題，可以進(jìn)一步優(yōu)化算法，使其能夠?qū)崟r(shí)跟蹤交通流量的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整建議速度。結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)交通流量進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，提前調(diào)整建議速度，以應(yīng)對(duì)交通狀況的變化。還需要加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的維護(hù)和管理，確保其穩(wěn)定運(yùn)行，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。5.2基于感應(yīng)主動(dòng)請(qǐng)求的實(shí)時(shí)有條件信號(hào)優(yōu)先5.2.1控制實(shí)施方案基于感應(yīng)主動(dòng)請(qǐng)求與信息交互的實(shí)時(shí)有條件信號(hào)優(yōu)先控制，是一種根據(jù)有軌電車實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和交叉口交通狀況，動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)燈以實(shí)現(xiàn)有軌電車優(yōu)先通行的先進(jìn)控制方式。其具體流程如下：檢測(cè)系統(tǒng)獲取有軌電車信息：在進(jìn)入路口前的車道上連續(xù)設(shè)置4組檢測(cè)器，分別為預(yù)告檢測(cè)器、接近檢測(cè)器、進(jìn)入檢測(cè)器和駛離檢測(cè)器。預(yù)告檢測(cè)器作為虛擬檢測(cè)器，主要作用是相位時(shí)間預(yù)調(diào)整，當(dāng)有軌電車進(jìn)入其檢測(cè)范圍時(shí)，系統(tǒng)可提前對(duì)后續(xù)的信號(hào)相位時(shí)間進(jìn)行初步規(guī)劃。接近檢測(cè)器用于請(qǐng)求位置信號(hào)的觸發(fā)判斷，當(dāng)有軌電車到達(dá)該檢測(cè)器的觸發(fā)位置時(shí)，根據(jù)請(qǐng)求信號(hào)觸發(fā)點(diǎn)的時(shí)間來(lái)判斷采取哪種優(yōu)先控制策略。進(jìn)入檢測(cè)器和駛離檢測(cè)器則用于判斷車輛的到達(dá)和駛離情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有軌電車在交叉口的行駛過程。通過這些檢測(cè)器，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取有軌電車的到達(dá)和運(yùn)行狀態(tài)信息，包括位置、速度、行駛方向等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。信息交互與判斷：有軌電車信號(hào)控制器與道路交通信號(hào)控制機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互，實(shí)現(xiàn)有軌電車信號(hào)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)與道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)協(xié)同。當(dāng)有軌電車請(qǐng)求信號(hào)觸發(fā)請(qǐng)求優(yōu)先階段后，信號(hào)控制機(jī)根據(jù)接收到的有軌電車信息以及當(dāng)前交叉口相交道路的交通狀況，包括社會(huì)車輛的流量、排隊(duì)長(zhǎng)度等，綜合判斷是否給予有軌電車信號(hào)優(yōu)先。例如，當(dāng)檢測(cè)到有軌電車即將到達(dá)交叉口，且此時(shí)相交道路的社會(huì)車輛流量較小，排隊(duì)長(zhǎng)度較短，給予有軌電車優(yōu)先不會(huì)對(duì)整體交通造成較大影響時(shí)，信號(hào)控制機(jī)將執(zhí)行信號(hào)優(yōu)先策略；反之，若相交道路交通繁忙，給予優(yōu)先可能引發(fā)交通擁堵，則信號(hào)控制機(jī)可能延遲響應(yīng)或采取其他措施。信號(hào)調(diào)整執(zhí)行：若信號(hào)控制機(jī)決定給予有軌電車信號(hào)優(yōu)先，將根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的信號(hào)調(diào)整措施。常見的措施包括綠燈延長(zhǎng)，當(dāng)有軌電車到達(dá)時(shí)其所在相位為綠燈，但剩余綠燈時(shí)長(zhǎng)無(wú)法保證有軌電車順利通過交叉口，且經(jīng)判斷延長(zhǎng)綠燈時(shí)間不會(huì)對(duì)其他方向交通造成嚴(yán)重影響時(shí)，信號(hào)控制機(jī)將延長(zhǎng)該相位的綠燈時(shí)間，確保有軌電車能夠通過；紅燈縮短，當(dāng)有軌電車到達(dá)時(shí)其所在相位為紅燈，且前一相位的綠燈時(shí)間已滿足最小綠燈時(shí)長(zhǎng)要求，經(jīng)評(píng)估縮短紅燈時(shí)間對(duì)整體交通影響較小時(shí)，信號(hào)控制機(jī)將提前切斷前一相位的綠燈，縮短有軌電車的紅燈等待時(shí)間；插入相位，在某些特殊情況下，如有軌電車與其他交通流沖突嚴(yán)重，信號(hào)控制機(jī)可插入一個(gè)專門的相位，讓有軌電車優(yōu)先通行。5.2.2案例分析蘇州高新區(qū)有軌電車1號(hào)線采用了基于感應(yīng)主動(dòng)請(qǐng)求的實(shí)時(shí)有條件信號(hào)優(yōu)先控制策略，取得了良好的效果。該線路全長(zhǎng)18.19公里，初期設(shè)站10個(gè)，沿線包含17個(gè)信號(hào)控制交叉口和周邊78個(gè)城市道路交叉口。在實(shí)施該信號(hào)優(yōu)先控制策略前，有軌電車在交叉口的平均延誤時(shí)間較長(zhǎng)，平均速度較低，周邊道路也存在一定程度的交通擁堵問題。實(shí)施后，通過合理的檢測(cè)器布設(shè)和精確的信息交互與判斷，有效提升了有軌電車的運(yùn)行效率。沿線路口平均速度由21.7km/h提高到25.6km/h，平均延誤時(shí)間顯著降低。對(duì)周邊干線及關(guān)聯(lián)路口實(shí)施協(xié)同信號(hào)控制后，幾條重要干線的停車次數(shù)、行程時(shí)間有所減少，平均速度顯著提升，交通擁堵也得到了較大改善。然而，該案例在實(shí)施過程中也面臨一些挑戰(zhàn)。信號(hào)優(yōu)先控制對(duì)檢測(cè)設(shè)備和通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障或通信中斷，可能導(dǎo)致信號(hào)優(yōu)先控制失效，影響有軌電車和社會(huì)車輛的正常通行。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，曾出現(xiàn)過檢測(cè)設(shè)備因天氣原因短暫故障，導(dǎo)致信號(hào)優(yōu)先控制無(wú)法及時(shí)響應(yīng)，造成有軌電車在交叉口短暫延誤的情況。此外，不同時(shí)間段交通流量的大幅變化也對(duì)信號(hào)優(yōu)先策略的實(shí)時(shí)調(diào)整提出了更高要求。在工作日早晚高峰時(shí)段，交通流量劇增，如何在保障有軌電車優(yōu)先通行的同時(shí)，最大限度減少對(duì)社會(huì)車輛的影響，是需要持續(xù)優(yōu)化的關(guān)鍵問題。針對(duì)這些問題，后續(xù)通過加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性；利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對(duì)交通流量進(jìn)行更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)和分析，進(jìn)一步優(yōu)化信號(hào)優(yōu)先控制策略，以適應(yīng)復(fù)雜多變的交通狀況。5.3其他創(chuàng)新控制方法探索5.3.1多目標(biāo)優(yōu)化控制在中小城市的交通環(huán)境中，考慮有軌電車、社會(huì)車輛、行人等多目標(biāo)的信號(hào)優(yōu)化控制方法具有重要意義。這種控制方法以減少有軌電車延誤時(shí)間、降低社會(huì)車輛總延誤、保障行人安全與便捷通行等為綜合目標(biāo)，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型。在模型構(gòu)建過程中，需要全面考慮各交通參與者的特性和需求。對(duì)于有軌電車，其運(yùn)行的連續(xù)性和準(zhǔn)點(diǎn)性至關(guān)重要，因此在模型中要重點(diǎn)關(guān)注其在交叉口的延誤時(shí)間，通過合理的信號(hào)配時(shí)，減少其停車等待次數(shù)，確保其能夠按照預(yù)定的時(shí)間表運(yùn)行。對(duì)于社會(huì)車輛，由于其數(shù)量眾多且行駛方向復(fù)雜，需要綜合考慮各方向社會(huì)車輛的流量、排隊(duì)長(zhǎng)度等因素，以降低社會(huì)車輛的總延誤時(shí)間為目標(biāo)，優(yōu)化信號(hào)配時(shí)。行人的安全和便捷通行同樣不可忽視，在模型中要保證行人有足夠的過街時(shí)間，合理設(shè)置行人信號(hào)燈的時(shí)長(zhǎng)和相位，避免行人在路口長(zhǎng)時(shí)間等待或與車輛發(fā)生沖突。為求解該多目標(biāo)優(yōu)化模型，可采用多種智能算法，如遺傳算法、粒子群算法等。遺傳算法通過模擬生物進(jìn)化過程中的選擇、交叉和變異等操作，在解空間中搜索最優(yōu)解。在應(yīng)用遺傳算法時(shí)，首先需要將信號(hào)配時(shí)參數(shù)進(jìn)行編碼，形成染色體。例如，將信號(hào)周期、綠信比、相位差等參數(shù)編碼成一串?dāng)?shù)字，代表一個(gè)個(gè)體。然后，根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值，適應(yīng)度值越高，表示該個(gè)體對(duì)應(yīng)的信號(hào)配時(shí)方案越優(yōu)。通過選擇、交叉和變異等操作，不斷更新種群，逐漸逼近最優(yōu)解。粒子群算法則是模擬鳥群覓食行為，通過粒子在解空間中的搜索，尋找最優(yōu)解。在粒子群算法中，每個(gè)粒子代表一個(gè)信號(hào)配時(shí)方案，粒子的位置表示信號(hào)配時(shí)參數(shù)的值，粒子的速度決定其在解空間中的移動(dòng)方向和步長(zhǎng)。粒子根據(jù)自身的歷史最優(yōu)位置和群體的全局最優(yōu)位置，不斷調(diào)整自己的速度和位置，以尋找更優(yōu)的解。在某中小城市的交通仿真中，運(yùn)用粒子群算法對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，結(jié)果顯示，在優(yōu)化后的信號(hào)控制方案下，有軌電車的平均延誤時(shí)間降低了15%，社會(huì)車輛的總延誤時(shí)間減少了10%，同時(shí)行人的平均等待時(shí)間也控制在合理范圍內(nèi)，有效提升了交叉口的整體交通效率。5.3.2智能控制技術(shù)應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在信號(hào)優(yōu)先控制中具有廣闊的應(yīng)用前景。人工智能技術(shù)中的機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠?qū)Ａ康慕煌〝?shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和分析，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的交通流量預(yù)測(cè)。通過對(duì)歷史交通流量數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)交通信息以及天氣、節(jié)假日等影響因素的綜合分析，機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以建立高精度的交通流量預(yù)測(cè)模型。以某中小城市為例，利用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)過去一年的交通流量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同時(shí)間段、不同路段的交通流量變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到85%以上?；跍?zhǔn)確的交通流量預(yù)測(cè)，信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)可以提前調(diào)整信號(hào)配時(shí)策略，提高控制的實(shí)時(shí)性和有效性。當(dāng)預(yù)測(cè)到某一方向的交通流量將大幅增加時(shí)，系統(tǒng)可以提前增加該方向的綠燈時(shí)間，避免交通擁堵的發(fā)生。大數(shù)據(jù)技術(shù)在信號(hào)優(yōu)先控制中也發(fā)揮著重要作用。通過收集和整合交通流量、車輛運(yùn)行狀態(tài)、道路狀況等多源數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?yàn)樾盘?hào)優(yōu)先控制提供全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。在某中小城市的交通管理系統(tǒng)中，大數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)時(shí)收集了全市范圍內(nèi)的交通數(shù)據(jù)，包括有軌電車的運(yùn)行軌跡、社會(huì)車輛的行駛速度和位置等信息。利用這些數(shù)據(jù)，交通管理部門可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通擁堵點(diǎn)和異常情況。通過對(duì)大數(shù)據(jù)的挖掘和分析，還可以發(fā)現(xiàn)交通流量的時(shí)空分布規(guī)律，為信號(hào)優(yōu)先控制策略的制定提供科學(xué)依據(jù)。例如，通過分析大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，某一區(qū)域在工作日早晚高峰時(shí)段，社會(huì)車輛流量較大，且有軌電車與社會(huì)車輛的沖突較為嚴(yán)重?；谶@一分析結(jié)果，交通管理部門優(yōu)化了該區(qū)域的信號(hào)優(yōu)先控制策略，在高峰時(shí)段增加了有軌電車與社會(huì)車輛的錯(cuò)峰通行時(shí)間，有效緩解了交通擁堵。六、信號(hào)優(yōu)先控制方案的評(píng)價(jià)與優(yōu)化6.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建6.1.1有軌電車運(yùn)行指標(biāo)旅行速度：旅行速度是衡量有軌電車運(yùn)行效率的重要指標(biāo)，它反映了有軌電車在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過程中的平均行駛速度，綜合考慮了停站時(shí)間、交叉口延誤等因素。其計(jì)算公式為：V=\frac{L}{T}其中，V表示旅行速度（km/h），L表示線路長(zhǎng)度（km），T表示列車在該線路上的總運(yùn)行時(shí)間（h），包括停站時(shí)間和在交叉口的延誤時(shí)間等。例如，某條有軌電車線路長(zhǎng)度為15km，列車在該線路上的總運(yùn)行時(shí)間為1小時(shí)，其中停站時(shí)間累計(jì)為10分鐘，在交叉口的延誤時(shí)間累計(jì)為15分鐘，那么總運(yùn)行時(shí)間T=1+\frac{10+15}{60}=1.4167h，旅行速度V=\frac{15}{1.4167}\approx10.6km/h。旅行速度的高低直接影響乘客的出行時(shí)間和體驗(yàn)，較高的旅行速度意味著乘客能夠更快地到達(dá)目的地，提高了有軌電車的吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力。準(zhǔn)點(diǎn)率：準(zhǔn)點(diǎn)率是指有軌電車實(shí)際到達(dá)時(shí)間與計(jì)劃到達(dá)時(shí)間相符的車次占總車次的比例，它體現(xiàn)了有軌電車運(yùn)行的準(zhǔn)時(shí)性。其計(jì)算公式為：P=\frac{N_1}{N}\times100\%其中，P表示準(zhǔn)點(diǎn)率（%），N_1表示準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)的車次，N表示總車次。例如，在某一天的運(yùn)營(yíng)中，某條有軌電車線路共發(fā)車50次，其中準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)的車次為40次，那么準(zhǔn)點(diǎn)率P=\frac{40}{50}\times100\%=80\%。準(zhǔn)點(diǎn)率是衡量公共交通服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，高準(zhǔn)點(diǎn)率能夠增強(qiáng)乘客對(duì)有軌電車的信任，方便乘客合理安排出行計(jì)劃，提高乘客的滿意度。延誤時(shí)間：延誤時(shí)間是指有軌電車實(shí)際運(yùn)行時(shí)間與計(jì)劃運(yùn)行時(shí)間的差值，它直觀地反映了有軌電車在運(yùn)行過程中受到的干擾程度。延誤時(shí)間可分為總延誤時(shí)間和平均延誤時(shí)間，總延誤時(shí)間是所有車次延誤時(shí)間的總和，平均延誤時(shí)間則是總延誤時(shí)間除以總車次。例如，某條有軌電車線路在一天的運(yùn)營(yíng)中，總延誤時(shí)間為100分鐘，共發(fā)車40次，那么平均延誤時(shí)間為\frac{100}{40}=2.5分鐘。延誤時(shí)間主要由交叉口延誤、停站延誤和路段延誤等組成，其中交叉口延誤是影響延誤時(shí)間的主要因素之一。通過信號(hào)優(yōu)先控制，減少有軌電車在交叉口的延誤時(shí)間，能夠有效降低總延誤時(shí)間，提高運(yùn)行效率。6.1.2社會(huì)交通影響指標(biāo)社會(huì)車輛延誤：社會(huì)車輛延誤是指社會(huì)車輛在交叉口的實(shí)際行駛時(shí)間與無(wú)交通干擾情況下的行駛時(shí)間之差，它反映了信號(hào)優(yōu)先控制對(duì)社會(huì)車輛通行效率的影響。社會(huì)車輛延誤可通過以下公式計(jì)算：D=\sum_{i=1}^{n}(t_{i}-t_{0i})其中，D表示社會(huì)車輛總延誤（s），n表示社會(huì)車輛的數(shù)量，t_{i}表示第i輛社會(huì)車輛在交叉口的實(shí)際行駛時(shí)間（s），t_{0i}表示第i輛社會(huì)車輛在無(wú)交通干擾情況下通過交叉口的行駛時(shí)間（s）。例如，在某交叉口，對(duì)10輛社會(huì)車輛進(jìn)行觀測(cè)，其中一輛車在無(wú)干擾情況下通過交叉口需30秒，實(shí)際行駛時(shí)間為40秒，延誤了10秒；另一輛車無(wú)干擾通過需35秒，實(shí)際行駛時(shí)間為45秒，延誤了10秒，以此類推，將10輛車的延誤時(shí)間相加，即可得到社會(huì)車輛總延誤。社會(huì)車輛延誤的增加可能導(dǎo)致交通擁堵的加劇，影響整個(gè)道路交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率，因此在實(shí)施信號(hào)優(yōu)先控制時(shí)，需要盡量控制社會(huì)車輛延誤的增加幅度。交叉口通行能力：交叉口通行能力是指在一定的交通條件和信號(hào)控制方式下，交叉口單位時(shí)間內(nèi)能夠通過的最大車輛數(shù)，它是衡量交叉口交通運(yùn)行狀況的重要指標(biāo)。交叉口通行能力的計(jì)算方法有多種，常用的方法如HCM（HighwayCapacityManual）方法，該方法考慮了交叉口的幾何形狀、交通流量、信號(hào)配時(shí)等因素。以一個(gè)典型的十字型交叉口為例，假設(shè)該交叉口每個(gè)進(jìn)口道有3條車道，分別為左轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)車道，信號(hào)周期為120秒，各相位的綠信比分別為左轉(zhuǎn)0.3、直行0.4、右轉(zhuǎn)0.3，通過HCM方法計(jì)算可得該交叉口的通行能力。在實(shí)施信號(hào)優(yōu)先控制時(shí)，需要確保交叉口的通行能力不受到顯著影響，以保障整個(gè)交通系統(tǒng)的順暢運(yùn)行。如果信號(hào)優(yōu)先控制導(dǎo)致交叉口通行能力下降，可能會(huì)引發(fā)交通擁堵，降低交通效率。排隊(duì)長(zhǎng)度：排隊(duì)長(zhǎng)度是指在交叉口進(jìn)口道上，車輛排隊(duì)等待通過的長(zhǎng)度，它直觀地反映了交通擁堵的程度。排隊(duì)長(zhǎng)度的大小與交通流量、信號(hào)配時(shí)以及車輛的到達(dá)和離開規(guī)律等因素有關(guān)。在交通流量較大時(shí)，如果信號(hào)配時(shí)不合理，車輛在交叉口的排隊(duì)長(zhǎng)度會(huì)逐漸增加，甚至可能溢出交叉口，影響周邊道路的交通秩序。例如，在某交叉口的早高峰時(shí)段，由于社會(huì)車輛流量較大，且信號(hào)優(yōu)先控制對(duì)社會(huì)車輛的綠燈時(shí)間分配不足，導(dǎo)致社會(huì)車輛在進(jìn)口道上的排隊(duì)長(zhǎng)度不斷增加，最長(zhǎng)時(shí)達(dá)到了200米，嚴(yán)重影響了交通的正常運(yùn)行。在評(píng)價(jià)信號(hào)優(yōu)先控制方案時(shí)，排隊(duì)長(zhǎng)度是一個(gè)重要的參考指標(biāo)，合理的信號(hào)優(yōu)先控制應(yīng)盡量縮短社會(huì)車輛的排隊(duì)長(zhǎng)度，減少交通擁堵。6.2方案優(yōu)化策略6.2.1基于仿真模擬的優(yōu)化利用VISSIM、SUMO等專業(yè)交通仿真軟件，能夠構(gòu)建逼真的中小城市有軌電車線路和交叉口仿真模型。在VISSIM中，可精確設(shè)置道路的幾何形狀、車道數(shù)量、坡度等參數(shù)，以及有軌電車和社會(huì)車輛的行駛規(guī)則、速度限制等。通過調(diào)整信號(hào)優(yōu)先控制方案中的關(guān)鍵參數(shù)，如信號(hào)周期、綠信比、相位差等，對(duì)不同的控制方案進(jìn)行模擬。例如，在模擬過程中，將信號(hào)周期從120秒調(diào)整為150秒，觀察有軌電車和社會(huì)車輛的運(yùn)行情況；或者改變綠信比，增加有軌電車方向的綠燈時(shí)間占比，分析對(duì)整體交通效率的影響。通過仿真模擬，可以直觀地獲取有軌電車和社會(huì)車輛在不同控制方案下的運(yùn)行指標(biāo)，如延誤時(shí)間、停車次數(shù)、通行速度等。以某中小城市的實(shí)際有軌電車線路為例，在未采用信號(hào)優(yōu)先控制的仿真場(chǎng)景中，有軌電車在交叉口的平均延誤時(shí)間為40秒，停車次數(shù)為3次，平均通行速度為20km/h；而在采用基于速度控制的被動(dòng)優(yōu)先算法的仿真場(chǎng)景中，有軌電車的平均延誤時(shí)間降低至15秒，停車次數(shù)減少到1次，平均通行速度提高到25km/h。社會(huì)車輛在不同方案下的運(yùn)行指標(biāo)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，通過對(duì)比分析這些指標(biāo)，可以評(píng)估不同控制方案的優(yōu)劣，為方案的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)仿真結(jié)果，能夠有針對(duì)性地提出優(yōu)化建議。如果發(fā)現(xiàn)某一控制方案下社會(huì)車輛的延誤時(shí)間過長(zhǎng)，可適當(dāng)調(diào)整信號(hào)配時(shí)，增加社會(huì)車輛方向的綠燈時(shí)間，平衡有軌電車和社會(huì)車輛的通行需求。若發(fā)現(xiàn)有軌電車在某些交叉口的停車次數(shù)過多，可優(yōu)化速度控制策略，使有軌電車能夠更順暢地通過交叉口，減少不必要的停車。還可以結(jié)合實(shí)際交通狀況，對(duì)仿真模型進(jìn)行不斷校準(zhǔn)和完善，提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，從而為信號(hào)優(yōu)先控制方案的優(yōu)化提供更有力的支持。6.2.2動(dòng)態(tài)調(diào)整策略根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀況