随着我国社会经济的进步，城市规模不断扩张，城市交通需求大大增加，汽车数量过度增加，道路容量的扩建远远跟不上汽车增长的速度，无法满足越来越大的人流量，造成交通堵塞、行车速度下降、空气和噪音污染严重以及巨大资源浪费，现代城市的进步面临严峻的考验。为满足城市公共交通客运量日益增长的需要，并结合城市不同区域运量不同差异，把注意力从头转移到地面轨道交通方法，特别是现代有轨电车，已成为国内外研究学者和政府决策部门的共识。在民族发改委2011年公开的《产业结构调整指导目录(2011年本)》及其2024年修订版中，有轨交通均被列为鼓励类。为促进我国有轨电车的进步，详细了解日本某有轨电车信号体系的结构、基本技术和功能等，能为我国有轨电车体系的普及优化提供借鉴和参考。

　　日本有轨电车概况

　　以日本的有轨电车为例，起始于1895年(明治28年)，在最鼎盛的1932年(昭和7年)全国有65个城市开通了有轨电车线路，线路总里程达1500km。但自20世纪60年代开始，随着汽车工业的进步和公共汽车以及家用轿车的普及，大城市的公共交通逐渐被运输能力更大的地铁所占据，而中小城市的公共交通则由公共汽车所取代，城市有轨电车线路的总里程缩减到现在的250km左右。

　　到了20世纪80年代，随着环境保护觉悟的增强和技术的提高，美国、法国和英国等欧美民族从头重视城市有轨电车的进步。日本在20世纪末也开始审视城市有轨电车在城市交通运输中的影响。为了促进城市有轨电车交通的进步，日本国土交通省在2005年建立了"城市有轨电车交通体系建设费补助制度"。依据该规定，对于承担城市有轨电车交通规划项目建设的城市轨道交通企业，将分别从民族和地方政府得到等于于约1/4的建设费用补助。另外，自1997年第一批低地板轻轨车在熊本投入运营，首辆日本制造的100%低地板有轨电车于2005年在日本广岛电气铁路投入运营。该车由近畿车辆、三菱重工和东洋电器制造联合开发，为铰接式5节编组，有3台转给架，其中2台为动力转给架，采用独立旋转车轮，电机和齿轮配置在车轮外侧，地板高度为360毫米。目前，在福井、富山、冈山、高知、广岛、函馆等地共有19家有轨电车运营商，总量约1000辆。

　　现有体系构架

　　现有信号体系结构主要由下面内容三部分组成：车载装置、地面设备、控制中心，(1)车载设备。车载设备主要包括信号处理单元、GPS接收及处理设备、以及和地面设备相连的无线通信设备，主要包含三种功能：利用GPS实现速度和位置测量，并通过无线终端传送至地面设备;运行和出发允许信号的检测及最大运行距离的表示;报警及提示装置。

　　(2)地面装置。地面装置的主要用于实现车载设备和控制中心之间的信息或命令交换。地面设备和车载(地-车)之间采用无线通信，地面设备和控制中心(地-中)之间采用有线通信。其中由车载发送给地面设备的通信内容主要包括：列车编号、出发或高速请求、停车确认、GPS异常信号等;由地面设备发送给车载的主要包括：列车编号、地面基地编号、出发或高速授权、前给最大行驶距离、停车确认等。

　　(3)控制中心。控制中心主要用于接收和解析车载设备发来的信息、给地面设备及列车发送信息及命令、实时显示列车位置等、把握整体线路的列车情形，抑制外部干扰等。由地面设备发送给控制中心的信息主要包括：车辆编号、地面基地编号、高速请求、停车确认、出发确认、优先请求等;由控制中心发送给地面装置(基地)的主要包括：列车编号、地面基地编号、出发或高速授权、前给最大行驶距离、停车确认等。

　　实验测试

　　通过前期实验，主要取得了下面内容成果：

　　车-地无线通信性能。通过采用天然界中不存在的Bit列-511Bit的PN玩法测定，利用微功率的无线设备，测量结局表明送信距离为定给5米左右。

　　基于GPS的位置检测。车型：8500型，最大速度：60km/h，加速度：4.68km/h/s，减速度：6.9km/h/s，试验线长度为12公里，GPS接收机天线(通信间隔为1秒)置于车顶，采用FM作为补充，并综合利用GIS，检测结局如下：

　　1)对车窗、驾驶室等具体位置检查不明;

　　2)GPS天线在车顶位置的变化对检查结局影响不大，当接收天线于车内或离车体教近时，接收效果差，远离车体效果变好;

　　3)实验线路约98%区域受GPS信号覆盖，检查精度小于5米。

　　对车载设备、通信设备、中央处理装置、GPS接收机以及无线传送设备进行了如下检查：

　　(1)基于JIS-E 3004-1972-【继电联动机检查方式】的外观检查，检查结局为"良";

　　(2)基于JIS-E 3004-1972-【继电联动机检查方式】的配线检查，检查结局为"良";

　　(3)基于JIS-E 3021-1999-【铁道信号保安部品的绝缘及耐压测试方式】的绝缘及耐压检查，其检查结局为"良";

　　(4)基于JIS-E 3014-1999-【铁道信号保安部品的振动测试方式】的振动检查，检查结局为"良";

　　(5)基于JIS-E 3015-1992-【铁道信号保安部品的撞击测试方式】的撞击检查，检查结局为"良";

　　(6)基于JIS-E 3017-1992-【铁道信号保安部品的防水试验方式】的撞击检查，检查结局为"良";

　　(7)基于JIS-E 3019-1979-【铁道信号保安部品的高低温测试方式】的温度检查，检查结局为"良"。

　　未来体系框架及研究内容

　　在现有体系结构的基础上，思考旅客、车站等影响，未来信号体系结构主要有下面内容功能：

　　(1)以驾驶员目测驾驶为基础，自动驾驶体系为辅助;

　　(2)当和前行车辆之间的距离足够大时，采用高速运行玩法;

　　(3)建立基于车-车、车-地通信的运行管理;

　　(4)思考到守则上汽车不能在轨间驾驶，拟对于处于轨间驾驶的汽车以提示或警告;

　　5)当有汽车、行人等障碍物靠近时，自动报警。

　　未来研究路线主要有：

　　(1)地面设备和控制中心间的无线通信。目前，地面设备和控制中心是直接通过电缆通信，然而敷设新电缆的成本太高。即使采用无线通信，下面内容多少方面仍有待斟酌，例如控制中心直接和列车通信、控制中心通过地面中间设备和列车通信中频道占用和分配等。

　　(2)故障安全策略。目前，基于驾驶员的目测运行仍旧为主要的运行方法，但仅凭驾驶员的个人素质已不能满足高速运行的标准。特别当GPS的信号不良、通信中断等受外部干扰时，必须体系能够始终导给安全侧。同时，随着北斗卫星的成熟，基于北斗卫星的信号体系具有较好的研发前景。

　　(3)进步运行速度的挑战。现有体系的一般时速设计为60km/h，在进一步进步速度至80km/h或更高时，对确保体系安全将带来极大地挑战。

　　(4)客流影响。解析上下班高峰时段、节假日、及非高峰时段的行车安排及各站停车时刻等，进步紧急事件处理能力，进一步进步便利度、安全舒适度等旅客服务质量。

　　(5)节能策略。研究在跨线运行等复杂路面条件下的节能策略，包括新能源电池的利用、基于节能的运行工况自动优化等。

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