換相提示對(duì)交叉口交通運(yùn)行效率的影響

鄒 慧

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院吉林，吉林吉林 132002)

換相提示對(duì)交叉口交通運(yùn)行效率的影響

鄒 慧

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院吉林，吉林吉林 132002)

信號(hào)換相提示裝置在我國(guó)許多城市的交叉口得到了應(yīng)用，其中倒計(jì)時(shí)表最為常用。從運(yùn)行效率入手，對(duì)信號(hào)交叉口換相提示的影響進(jìn)行了研究，應(yīng)用VISSIM仿真軟件，對(duì)不同換相提示方式下交通特性進(jìn)行仿真對(duì)比分析。研究結(jié)果表明，相較于閃爍信號(hào)燈，安裝倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的交叉口，降低了車輛行程時(shí)間、延誤時(shí)間和排隊(duì)車輛長(zhǎng)，可能通行能力提高了2310pcu/h，提高了交叉口的運(yùn)行效率。

換相提示；通行能力；影響

0 引 言

信號(hào)燈換相提示裝置按照相位提示的方式可分為兩種：倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈和閃爍信號(hào)燈。倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈是指在普通交通信號(hào)燈的基礎(chǔ)上以設(shè)置數(shù)字或模擬光帶倒計(jì)時(shí)等的形式，表示信號(hào)相位的剩余時(shí)間，隨信號(hào)機(jī)的運(yùn)行同步變化；閃爍信號(hào)燈指在某一燈色末尾出現(xiàn)綠燈閃爍或者黃燈閃爍信號(hào)，以提示駕駛?cè)诵盘?hào)相位即將變化。

目前，對(duì)于采用何種換相提示方式，倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈對(duì)于提高交叉口安全和運(yùn)行效率的效果存在著較大分歧。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，交通信號(hào)倒計(jì)時(shí)有以下優(yōu)點(diǎn)：交通信號(hào)倒計(jì)時(shí)能夠使駕駛?cè)藢?duì)信號(hào)燈的變化做到心中有數(shù)，減少等待紅燈時(shí)產(chǎn)生的焦慮；避免了因害怕闖信號(hào)燈的追尾事故；能及時(shí)啟動(dòng)，減少延誤，提高路口的通行能力。另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，交通信號(hào)倒計(jì)時(shí)存在會(huì)增加駕駛?cè)说钠诖泻透?jìng)爭(zhēng)感；紅燈末尾停車線后無(wú)排隊(duì)車輛，到達(dá)車輛車速過(guò)快，可能引發(fā)交通事故；綠燈末尾車輛會(huì)加速行駛，容易造成重大交通事故。

M. R. Ibrahim對(duì)馬來(lái)西亞城市的倒計(jì)時(shí)裝置進(jìn)行了調(diào)查，通過(guò)錄像觀測(cè)證明倒計(jì)時(shí)對(duì)排隊(duì)中前6車的流出車頭時(shí)距有很大影響[1]。K. M. Lum和Harun Halim表示紅燈倒計(jì)時(shí)可以增加黃燈停車數(shù)，但是對(duì)闖紅燈行為沒(méi)有抑制作用[2]。Becker研究表明閃爍信號(hào)燈的應(yīng)用使交叉口的車輛緊急停車發(fā)生的頻率減少了近 70%[3]。Hakkert和Mahalel研究表明閃爍信號(hào)會(huì)增加車輛的追尾和直角碰撞事故發(fā)生的可能性[4]。北京工業(yè)大學(xué)的張杰分析得出：駕駛?cè)说狞S燈通過(guò)行為和闖紅燈行為都有顯著降低[5]。吉林大學(xué)的吳文靜研究表明倒計(jì)時(shí)信號(hào)顯示時(shí)間對(duì)駕駛?cè)说男袨闆Q策存在顯著積極影響的結(jié)論[6]。吉林大學(xué)馬天宇分析得出：減少了車輛進(jìn)入交叉口的困境區(qū)域的長(zhǎng)度，但是卻增加了車輛在沖突區(qū)域內(nèi)的交通沖突數(shù)量[7]。不同國(guó)家有不同的駕駛規(guī)則與習(xí)慣，甚至相同國(guó)家的不同地區(qū)的駕駛習(xí)慣也不盡相同，應(yīng)有針對(duì)性對(duì)研究地區(qū)的交通特性進(jìn)行分析。此外，對(duì)于倒計(jì)時(shí)對(duì)交通安全的影響已經(jīng)有較多研究，未來(lái)此研究的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)更關(guān)注換相提示對(duì)交叉口運(yùn)行及通行能力的影響。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查

文中所選的路段為哈爾濱市征儀路—保健路交叉口，地處黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)，附近緊鄰黑龍江大學(xué)、東北林業(yè)大學(xué)、哈爾濱學(xué)院、哈達(dá)小學(xué)、動(dòng)力小學(xué)等學(xué)校，附近的主要街道有哈平路、三大動(dòng)力路，毗鄰黑龍江省森林植物園，車流較大。其中保健路車流量較征儀路車流量多。經(jīng)過(guò)該交叉口的公交車有107路、120路、209路、348路，具體交叉口附近主要街道及設(shè)施、交通路網(wǎng)情況如圖1所示。

圖1 哈爾濱市征儀路—保健路交叉口位置圖

征儀路—保健路信號(hào)交叉口是城市主干道之間的交點(diǎn)，屬于十字形交叉口，其交錯(cuò)點(diǎn)情況如下：分流點(diǎn)4個(gè)，合流點(diǎn)4個(gè)，左轉(zhuǎn)車流沖突點(diǎn)2個(gè)，無(wú)直行車流沖突點(diǎn)，交錯(cuò)點(diǎn)總數(shù)為10個(gè)。該交叉口的入口為七車道，兩個(gè)左轉(zhuǎn)車道，四個(gè)直行車道，一個(gè)右轉(zhuǎn)車道。出口為四車道，對(duì)行車道之間有綠化帶隔離。具體情況如圖2和圖3。

圖2 哈爾濱市征儀路—保健路信號(hào)交叉口平面布局圖

圖3 哈爾濱市征儀路—保健路交叉口進(jìn)口道幾何尺寸

交通信號(hào)控制方案由兩部分所決定：相位方案和配時(shí)方案。征儀路—保健路交叉口信號(hào)控制方案如表1所示。

表1 信號(hào)控制方案

通過(guò)短期間隙性搜集交通量資料，了解該交叉口交通量和車速在時(shí)間、空間上的變化和分布規(guī)律，為VISSIM仿真提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 交通仿真

通過(guò)VISSIM軟件，輸入上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)間接調(diào)整交叉口信號(hào)控制參數(shù)模塊模擬安裝倒計(jì)時(shí)裝置前后征儀路與保健路交叉口的交通狀況，由于VISSIM軟件中自帶交通流模塊及交通控制模塊，可以根據(jù)設(shè)置檢測(cè)器等方法得出各進(jìn)口道的延誤、排隊(duì)長(zhǎng)度等指標(biāo)。

為保證仿真精度，根據(jù)實(shí)地的交通運(yùn)行狀況，輸入仿真系統(tǒng)中各個(gè)獨(dú)立參數(shù)，并將仿真基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入到模型中，輸入內(nèi)容包括交通設(shè)施幾何參數(shù)、行人及機(jī)動(dòng)車參數(shù)、運(yùn)行規(guī)則、控制類型、交通條件等數(shù)據(jù)?；谡{(diào)查數(shù)據(jù)分析，對(duì)不同換相提示方式交通系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的駕駛?cè)诵袨檫M(jìn)行校核。征儀路—保健路交叉口仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 交叉口VISSIM仿真過(guò)程

在交叉口的各個(gè)車道設(shè)置行程時(shí)間檢測(cè)器，距離為150m(通過(guò)交叉口交織區(qū))，仿真后得出安裝倒計(jì)時(shí)前后行程時(shí)間結(jié)果，如表2所示，表中所示時(shí)間為測(cè)量路段150m的行駛時(shí)間。

將行程時(shí)間數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS，分析后得出安裝倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的行程時(shí)間的平均值為61.71s，比安裝閃爍信號(hào)燈的行程時(shí)間低11.63s，降低了15.86%。

對(duì)不同換相提示方式的行程時(shí)間的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，兩組數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)為0.998，Sig.=0.00<0.05，接受假設(shè)，倒計(jì)時(shí)的安裝顯著提高了該交叉口通行車輛的行程時(shí)間。

表2 模擬不同換相提示方式行程時(shí)間統(tǒng)計(jì)表(s)

對(duì)于倒計(jì)時(shí)信號(hào)的交叉口，綠燈初始，駕駛?cè)四軌虺浞诸A(yù)知綠燈啟亮?xí)r刻，提前做好起步準(zhǔn)備，降低其啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，綠燈末尾，駕駛?cè)丝赏ㄟ^(guò)倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間，適當(dāng)調(diào)整車速，爭(zhēng)取在紅燈啟亮前通過(guò)停車線。上述兩種情況的疊加，增加對(duì)應(yīng)車輛的行程時(shí)間，提高了改交叉口的運(yùn)行效率。

在上述行程時(shí)間設(shè)置的基礎(chǔ)上，VISSIM自動(dòng)生成路網(wǎng)的延誤數(shù)據(jù)，多個(gè)行程時(shí)間檢測(cè)區(qū)段組成一個(gè)延誤檢測(cè)區(qū)段，通過(guò)這些行程時(shí)間檢測(cè)區(qū)段的所有車輛都被所屬的延誤檢測(cè)區(qū)段捕獲，輸出的行車延誤統(tǒng)計(jì)后數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 模擬不同換相提示方式條件下延誤統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)比較分析，倒計(jì)時(shí)表的安裝明顯降低了交叉口的車均延誤、停車延誤和停車次數(shù)，其中車均延誤降低19.05%，提高了仿真期間通過(guò)的車輛數(shù)，提高了該交叉口的運(yùn)行效率。

與上述分析類似，相較于閃爍信號(hào)燈，倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈交叉口處的駕駛員能夠?qū)羯珕⒘習(xí)r時(shí)間和剩余時(shí)間有充分的了解，能夠及時(shí)調(diào)整其駕駛行為，降低延誤和停車次數(shù)，從而增加綠燈期間通過(guò)的車輛數(shù)。

該信號(hào)控制交叉口的停車線處設(shè)置排隊(duì)計(jì)數(shù)器，檢測(cè)該路段的平均排隊(duì)長(zhǎng)度和最大排隊(duì)長(zhǎng)度。這里所指的排隊(duì)是從上游路段或連接器的排隊(duì)計(jì)數(shù)器的設(shè)置開(kāi)始計(jì)數(shù)，直至排隊(duì)狀態(tài)下的最后一輛車。輸出的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4—6所示。

由表4可知，在仿真情況下，安裝倒計(jì)時(shí)裝置，交叉口平均排隊(duì)長(zhǎng)度和最大排隊(duì)長(zhǎng)度均有所降低。對(duì)于最大排隊(duì)長(zhǎng)度，均值由125.50m降低到了109.17m，降低了13.01%。對(duì)改交叉口的排隊(duì)溢出有所改善。對(duì)于平均排隊(duì)長(zhǎng)度，均值降低了12.58m，標(biāo)準(zhǔn)差也降低了4.47，排隊(duì)長(zhǎng)度的離散性也有所降低。將平均排隊(duì)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS后，進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，輸出的相關(guān)系數(shù)為0.979，Sig.=0.00<0.05，接受假設(shè)?？梢?jiàn)，信號(hào)交叉口倒計(jì)時(shí)裝置的安裝顯著降低了該交叉口車輛的平均排隊(duì)長(zhǎng)度和最大排隊(duì)長(zhǎng)度。

表4 模擬不同換相提示方式條件下排隊(duì)長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)表(m)

與閃爍信號(hào)燈相比，倒計(jì)時(shí)表的安裝明顯降低了該交叉口車輛平均排隊(duì)長(zhǎng)度和最大排隊(duì)長(zhǎng)度，主要原因是倒計(jì)時(shí)表能夠提示駕駛員做好起步準(zhǔn)備，降低了啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，并能夠調(diào)整車速，增加綠燈相位內(nèi)通過(guò)的車輛數(shù)，減少排隊(duì)車輛數(shù)，對(duì)于排隊(duì)車輛過(guò)多的情況，可以降低車輛二次排隊(duì)的比例，直接影響車輛排隊(duì)長(zhǎng)度。

可能通行能力是指在實(shí)際或預(yù)測(cè)的道路交通控制及環(huán)境條件下，公路組成部分一條車道或行車道的均勻段或橫斷面上，無(wú)論服務(wù)水平如何，1h所能通過(guò)的車輛的最大數(shù)量。本節(jié)所提到的可能通行能力為在該信號(hào)控制條件下，1h所能通過(guò)的車輛數(shù)。在各車道停車線處，檢測(cè)通過(guò)該路段的車輛，得到上述交通量的數(shù)值，統(tǒng)計(jì)整理如下：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可求得信號(hào)交叉口通行能力，閃爍信號(hào)燈條件下的該交叉口在仿真時(shí)段的可能通行能力為35999pcu/h，安裝倒計(jì)時(shí)后的交通量為38309pcu/h，增加了2310pcu/h，增加了6.03%，數(shù)據(jù)總量上倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的安裝顯著提高了該交叉口的綠燈時(shí)間的通行能力。對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性檢驗(yàn)，輸出的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)的Sig.=0<0.05，接受假設(shè)。換而言之，安裝倒計(jì)時(shí)裝置顯著提高了該交叉口的可能通行能力。

表5 不同換相提示方式條件下可能通行能力統(tǒng)計(jì)表(pcu/h)

倒計(jì)時(shí)裝置使駕駛?cè)藢?duì)紅燈、綠燈和黃燈的結(jié)束時(shí)刻和啟亮?xí)r刻有一定了解，能夠根據(jù)交叉口提供的信號(hào)運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整駕駛行為；從駕駛?cè)私嵌戎v，加快其通過(guò)交叉口的時(shí)間；就交叉口運(yùn)行情況而言，增加了通過(guò)的車輛數(shù)，進(jìn)而提高該交叉口可能通行能力。

3 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)不同換相提示方式的交叉口，通過(guò)交通仿真分析不同換相提示方式交叉口交通特性和通行能力的影響，所調(diào)查的交叉口不同換相提示方式條件下的運(yùn)行仿真結(jié)果顯示：安裝倒計(jì)時(shí)表后，通過(guò)交叉口的車輛行程時(shí)間降低了11.63s、延誤時(shí)間降低了19.05%，排隊(duì)車輛長(zhǎng)度降低了12.58m，可能通行能力提高了2310pcu/h，影響效果較為顯著。

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Influence of Phase Conversion Prompt on Traffic Operation Efficiency at Intersection

ZOU Hui

(Jilin Railway Vocational Technology College, Jilin 132002，China)

Signal reversing prompt device has been applied to signalized intersections in many cities in China, and countdown is most commonly used. This paper targets at the traffic psychology, efficiency to study the impact of reversing prompt device, applies VISSIM simulation software. contrasts and analyses the traffic characteristic before and after the installation of the countdown. VISSIM evaluation results show that after the installation of a countdown clock, reduced the vehicle travel time ,delay time and vehicle queue length, possible capacity increase by 2310pcu/h.

phase conversion prompt;traffic capability;influences

2015-11-15

鄒 慧(1989-)，女，吉林吉林人，助教，Email:799016572@qq.com。

U491.4

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2015.04.007

1671-234X(2015)04-0028-05