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现代有轨电车交叉口安全预警系统设计
王艳荣1 李 攀2 陈秀芳1 程 力2
（1.中车唐山机车车辆有限公司,河北 唐山 063000；2.中铁第四勘察设计院集团有限公司,
湖北 武汉 430000）
摘 要：文章从现代有轨电车交叉口行驶过程中存在的风险出发,结合有轨电车设计原则对现代有轨电车交叉口安全预警系统的设计进行研究,分析了交叉口通信系统、预警系统、监测系统及控制系统的主要内容,对其实践中的注意事项进行挖掘.文章对有轨电车交叉口运行安全的保障具有一定的贡献性作用.
关键词：有轨电车；交叉口；安全预警系统；交叉口通信系统；监测系统 文献标识码：A
中图分类号：U491 文章编号：1009-2374（2016）14-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.009
我国是全球人口最多的国家,城市交通压力大是我国各个城市交通的典型问题,在一定程度上影响了人们的生活质量.现代有轨电车运能较大,绿色环保,与新时期城市交通需求相协调,对我国城市交通建设具有非常重要的意义,已经成为人们关注的焦点.但由于现代有轨电车与其他车辆的差别,道路交叉口通行的过程中需要对其进行特殊设置,这样才能够保证道路时空资源配置效益的最大化,保证交叉口顺利行车.
1 交叉口现代有轨电车的安全性分析
现代有轨电车对路权等级具有一定的要求,在行车的过程中主要包括A、B和C级三种路权形式.路权要求全用全封闭专用道,不允许存在任何交叉口,主要为隧道、隔离通道等；B级路权要求在与其他交通并行处设置隔离装置,允许存在交叉口,但交叉口必须采用物理隔离措施；C级路权允许与其他交通方式在平交道口、平直路段等混行.在城市现代有轨电车交通中,以B级路权最为常见,因此在交通的过程中需要结合上述路权状况设置相应的交叉口安全预警系统,从而保证现代有轨电车在交叉口安全运行.在B级路权下,现代有轨电车行车过程中需要对平交道口进行合理设置,借助辅助技术对交叉口路段人流状况进行分析,设置预警和控制装置,限制现代有轨电车交叉口通行期间的其他交通,防止出现交通冲突.这种限制虽然能够在一定程度上避免其他交通方式与现代有轨电车在交叉口的冲突,但在实际应用的过程中,由于机动车、非机动车和行人不遵守规则,如现代有轨电车在交叉口行驶过程中机动车和非机动车在交叉口转向行驶、行人横穿交叉口等,仍容易出现一定的交通事故,造成非常严重的后果.因此需要对交叉口现代有轨电车行驶状况进行预警,设置相应的紧急事故处理体系,防患于未然,最大限度降低事故损伤.
2 现代有轨电车交叉口安全预警系统的设计原则
现代有轨电车交叉口安全预警系统设计的过程中要把握好优先性原则、安全性原则、效率性原则,要在上述要求基础上构建针对性预警体系,做好预警工作,防止机动车、非机动车及行人与现代有轨电车冲突造成的交通事故.
2.1 优先性原则
B级路权下交叉口行车设计的过程中需要把握好主动优先性原则,以现代有轨电车为主,确保其他交通配合现代有轨电车,在交叉口顺利通行；其他车辆交叉路口行车的过程中选择被动优先原则,要确保交叉口行车中按照车辆状况、人流量等设置预警,配合交通信号灯完成行车.
2.2 安全性原则
现代有轨电车交叉口安全预警系统设计的过程中要把握好安全性指标,要确保通过预警实现交叉口各项信息的分析及处理,形成最安全的行车操作.这种安全性设计是针对现代有轨电车行车形成的安全防范体系,通过交叉口中车辆信息、行人信息等确定是否正常行车,一旦接收到预警信号要及时制动或减速,配合控制中心指令调度,从而实现紧急避险.
2.3 效率性原则
行车效率是进行现代有轨电车交叉口安全预警系统设计的关键.为了保证最短时间内的行车量,现代有轨电车交叉口安全预警系统设计的过程中可以适当设置交叉口提示环节,对交叉口的状况进行显示,依照交叉口状况及行车状况,合理安排与现代有轨电车同方向车辆行驶.这样既能够保证交叉口现代有轨电车的行车安全,又能够降低有轨电车对交叉口行车的影响,行车效果明显提升.
3 现代有轨电车交叉口安全预警系统的主要内容
为了保障交叉口的行车安全,现代有轨电车交叉口安全预警系统设计的过程中需要包括信息提示、行车预警、实时监测及安全控制四部分内容.
3.1 交叉口信息提示板块
现代有轨电车在交叉路段行车的过程中减速较慢,如果直接依照观察到的前方路况行车,很容易出现由于刹车不及时造成的交叉口碰撞.因此,设计时要先对交叉口行车信息进行把握,通过交叉口信息提示板块确定交叉口的行车状况,其主要包括固定信息和可变信息.
固定信息主要指交叉口道路信息、车辆（人员）状况、车辆（人员）位置、车辆（人员）速度等.可变信息主要包括交叉口施工状况、交通灯信号状况等.上述信息均可以通过实时监控系统采集,可结合状况进行实时监控系统的合理设置.
3.2 交叉口行车预警板块
交叉口行车预警板块中需要包括智能分析及处理系统,通过该系统确定交叉口行车状况,对现代有轨电车制动或减速操作进行明确,实施合理的交叉口调节,降低现代有轨电车交叉口的行车风险.与此同时,预警板块设置的过程中还需要包括交叉口线路预警控制内容,能够完成交叉口现代有轨电车行车的显示及道路的栏设,防止其他车辆在现代有轨电车通行的过程中穿越车道,完成双方预警.
3.3 交叉口实时监测板块
交叉口实时监测板块设计的过程中需要对监测环境进行把握,其主要包括一定时间后现代有轨电车达到一定路段后交叉口预警监测状态的开启及监测控制信息的反馈.要将这段距离内现代有轨电车的运行状况及交叉口车辆的运行状况全面把握,设置相应的障碍物分析及监测设备,一旦发现一定距离内的障碍物后要及时报警,确保现代有轨电车在这段距离内制动或减速,从而避免可能出现的行车事故.
3.4 交叉口紧急救援板块
现代有轨电车交叉口紧急救援板块设计的过程中需要对紧急救援和调度控制内容进行把握,这样才能够在故障发生后及时处理,最大限度地降低有轨电车事故损伤.在一定行车距离内,交叉口检测装置可以检测到现代有轨电车的信号,在行车过程中信号消失时要及时向紧急救援中心发送信息,由紧急救援中心向调度中心汇报,最终由调度中心确定调度方案,对现代有轨电车运行状况进行明确,准确、快速地处理行车故障,从根本上实现现代有轨电车交叉口行车效益的提升.
4 现代有轨电车交叉口安全预警系统的实现
4.1 安全预警信息采集系统的实现
通过DSRC技术实现现代有轨电车行车至交叉路口的信息采集.本次设计的过程中可以通过车载单元、路测单元及通信单元完成该路段行车信息的检测,确定本次检测过程中的固定信息和可变信息.车载单元（OBU单元）设置在现代有轨电车上,检测现代有轨电车的行车信息；路测单元（RSU单元）设置在交叉口侧,检测交叉口的行车信息.当有轨电车距交叉口达到设定距离后,路测单元发射信号激活车载通信,开始采集信息的传输.路测单元工作的过程中对现代有轨电车交叉口的各项信息进行采集,确定区域内的各项行车状况,一旦发现在车载单元工作过程中出现障碍物,则及时将上述信息传输给车载单元,使现代有轨电车调整.而当现代有轨电车车载单元信息出现异常后,紧急救援中心也可以通过路测单元发现现代有轨电车行车的异常,对此进行上报,结合上述信息进行调度中心调度和调整,完成紧急救援.
4.2 安全预警系统信号预警的实现
信号预警实现的过程中需要借助DSRC中的路测单元、数据处理中心及显示器实现.该部分内容构建的过程中可以在交叉口中设置显示器,将数据处理中心及显示装备与显示器连接,由数据处理中心确定路测单元信息状况,通过数据处理单元将数字信号转变为文字信息,告知交叉口车辆及行人现代有轨电车即将通行及其通行状况,禁止其他行车或行人横穿道路.除此之外,一旦出现行人或车辆不遵守规则,还需要通过DSEC中的路测单元对上述信息进行采集,将其传输到车载单元、信号预警单元,一方面实现现代轨道车行车的调整,另一方面通过信号预警单元发出预警提示音,实现警示.
4.3 安全预警系统实时监控的实现
现代有轨电车交叉口安全预警系统实时监控实现的过程中主要依靠路测单元,除此之外还包括摄像头、常规检测单元等,主要通过交叉口设置的障碍检测单元确定行车过程中交叉口是否存在障碍物；通过摄像头采集交叉口的行车状况,供调度中心进行相应的路况监控和调度.而路测单元的运行状况与上述环节一致,均实现信息采集,将信息传输到相应信息处理环节,供调度中心监控和调度.
4.4 安全预警系统紧急调度的实现
现代有轨电车交叉口安全预警系统紧急调度板块实现的过程中要对RFID技术进行合理运用,通过该技术识别现代有轨电车的运行状况,将信息传输到数据采集中心,完成现代有轨电车运行的检测.路测单元发现现代有轨电车运行出现问题后激活RFID设备,使RFID设备中的阅读器对电车路口状况进行检测,确定现代有轨电车在交叉口是否出现故障或避险失败.检测后的信息通过数据传输中心输送到紧急救援中心和调度中心,由调度中心对现代有轨电车操作进行调度,紧急救援中心接收调度中心信号开始救援,完成有轨电车交叉口行车紧急事故处理.
5 结语
由于现代有轨电车交叉口行车过程中车载量较大、减速较慢,很容易出现由于避险不及时而造成的交通事故,在日常交叉口行车过程中需要做好现代有轨电车交叉口安全预警系统的设计.通过交叉口信息提示板块、预警板块、监测板块、急救援板板块的设置及构建,完成实时交叉口行车信息的监督及行车预警,防患于未然.在出现事故后要做好处理和救援,最大限度地降低人员伤亡,从根本上提升现代有轨电车交叉口的行车效果.
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作者简介：王艳荣（1987-）,女,河北唐山人,中车唐山机车车辆有限公司助理工程师,硕士,研究方向：城市轨道交通规划与管理；李攀（1984-）,男,湖北武汉人,中铁第四勘察设计院集团有限公司助理工程师,研究方向：三维可视化应用与研究；陈秀芳（1979-）,女,河北唐山人,中车唐山机车车辆有限公司高级工程师,硕士,研究方向：城市轨道车辆科研管理；程力（1972-）,男,湖北武汉人,中铁第四勘察设计院集团有限公司工程师,研究方向：三维可视化应用与研究.
（责任编辑：黄银芳）
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