避免感應(yīng)控制交叉口主路車輛緊急制動(dòng)研究

初彥龍

(遼寧警察學(xué)院治安管理系, 遼寧大連 116036)

避免感應(yīng)控制交叉口主路車輛緊急制動(dòng)研究

初彥龍

(遼寧警察學(xué)院治安管理系, 遼寧大連 116036)

連接城市和郊區(qū)道路交叉口支路交通流有很大的隨機(jī)性，為了提高交叉口的通行效率采用感應(yīng)信號(hào)控制方式，然而感應(yīng)控制的道路交叉口信號(hào)周期不固定，綠燈時(shí)長(zhǎng)無(wú)法全程倒計(jì)時(shí)顯示，主路車輛車速較快，當(dāng)駛近交叉口時(shí)綠燈突然閃爍，往往導(dǎo)致駕駛?cè)司o急制動(dòng)甚至闖紅燈。研究增加支路行人信號(hào)燈,利用行人綠燈閃爍時(shí)間早于機(jī)動(dòng)車綠燈閃爍，使得主路車輛駕駛?cè)双@得更多的反應(yīng)時(shí)間，根據(jù)不同的車速和預(yù)留給駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間計(jì)算出車輛安全停車距離，當(dāng)安全停車距離大于車輛與停止線之間的距離時(shí)候，就能減少車輛的緊急制動(dòng)和闖紅燈。通過(guò)增加支路行人信號(hào)燈，主路駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間至少增加4 s，大大降低采取緊急制動(dòng)的發(fā)生，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

道路交通； 安全距離； 感應(yīng)控制交叉口； 緊急制動(dòng)

0 引言

隨著我國(guó)大中城市的不斷發(fā)展，城市中心逐漸向郊區(qū)擴(kuò)展，連接城市中心和郊區(qū)的道路不斷修建，道路交叉口交通流量不斷增加。連接城市和農(nóng)村之間的道路路況相對(duì)較好，車速較快，由于道路交叉口支路車輛較少，而且有很大的隨機(jī)性，主路車輛車速一般較快，接近道路交叉口停止線的時(shí)候，如果信號(hào)綠燈突然閃爍，導(dǎo)致駕駛?cè)司o急制動(dòng)，或者來(lái)不及剎車而誤闖紅燈，具有很大的危險(xiǎn)性，文章通過(guò)合理增加支路行人信號(hào)燈，切實(shí)有效解決這一安全隱患。

當(dāng)前，城市道路信號(hào)燈控制的交叉口，有兩種情況：一是使用定時(shí)信號(hào)控制，有倒計(jì)時(shí)功能，駕駛?cè)丝梢蕴崆澳軌蚺袛嗄芊裢ㄟ^(guò)道路交叉口，從而安全制動(dòng)；二是采用感應(yīng)控制，無(wú)倒計(jì)時(shí)功能。城市道路交叉口每個(gè)周期行人流量較大，安裝信號(hào)燈的時(shí)候都加裝行人信號(hào)燈，而且城市道路車速一般不會(huì)超過(guò)60 km/h，而且還有行人信號(hào)燈提前閃爍提示，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)；這兩種情況，主路駕駛?cè)顺霈F(xiàn)緊急制動(dòng)或誤闖紅燈的可能性很小。

但在城鄉(xiāng)道路路段中的道路交叉口，支路車流量和行人流量很小而且隨機(jī)性也很大，如果仍然采用定時(shí)控制方式，效率很低。自感應(yīng)控制方式放行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于定時(shí)控制方式，但是定時(shí)控制具有倒計(jì)時(shí)顯示功能，駕駛?cè)四軌蛱嵩缗袛嗄芊裢ㄟ^(guò)路口。而感應(yīng)控制道路交叉口的信號(hào)控制周期根據(jù)車流量大小不斷變化，無(wú)法做到全程倒計(jì)時(shí)顯示功能，由于連接城市和農(nóng)村的大部分道路交叉口行人過(guò)街流量很少，絕大部分道路交叉口省去了安裝穿越支路的人行信號(hào)燈。采用感應(yīng)控制的道路交叉口，如果不設(shè)支路行人過(guò)街信號(hào)燈，行駛在主干道路上的車輛車速較快，駕駛?cè)嗽诟咚傩旭偁顟B(tài)下對(duì)綠燈結(jié)束時(shí)間無(wú)法及早判斷，駛近道路交叉口的時(shí)候面臨綠燈突然結(jié)束，導(dǎo)致車輛緊急剎車，使得追尾事故大大增加；或者來(lái)不及剎車直接駛?cè)肽嫘械缆吠ㄟ^(guò)交叉口，甚至闖紅燈通過(guò)交叉口，給交通安全帶來(lái)很大的隱患。

國(guó)內(nèi)大多城鄉(xiāng)道路路段中的道路交叉口由于行人流量很少而省略了行人信號(hào)燈安裝，看上去節(jié)約了成本，但是增加了主路車輛緊急制動(dòng)而導(dǎo)致的追尾事故多發(fā)或者闖紅燈違法行為的隱患，文章主要通過(guò)不同車速以及駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間計(jì)算車輛安全制動(dòng)距離，與車輛與停止線之間距離比較，從而論證加裝行人信號(hào)燈的必要性研究。

1 感應(yīng)信號(hào)控制的特點(diǎn)

感應(yīng)控制是根據(jù)車輛檢測(cè)器檢測(cè)到的路口車輛到達(dá)狀況，使路口各個(gè)方向的信號(hào)顯示時(shí)間適應(yīng)于交通需求的控制方式。感應(yīng)控制對(duì)車輛隨機(jī)到達(dá)的適應(yīng)性較大，可使車輛在停車線前盡可能少停車，從而達(dá)到交通暢通的效果，控制工作原理如圖1所示。

圖1 感應(yīng)信號(hào)控制工作原理

由圖1可知，感應(yīng)控制的道路交叉口信號(hào)周期根據(jù)車流量大小自適應(yīng)調(diào)整，通行效率較高。相位綠燈時(shí)間長(zhǎng)短取決于該相位狀態(tài)下檢測(cè)器是否檢測(cè)到遠(yuǎn)方繼續(xù)有來(lái)車，下一秒信號(hào)燈的狀態(tài)不能提前預(yù)知，無(wú)法實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)顯示，主路駕駛?cè)藷o(wú)法判斷綠燈還能持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)。

2 無(wú)行人信號(hào)燈提前預(yù)警導(dǎo)致主路車輛緊急制動(dòng)

在信號(hào)周期配時(shí)中，每一相位綠燈通行權(quán)即將結(jié)束時(shí)，通常先綠燈閃爍，然后黃燈亮起，最后紅燈啟亮，停止通行。其中綠燈閃爍信號(hào)雖然不是法律規(guī)定的法定信號(hào)狀態(tài)，綠燈閃爍的時(shí)間長(zhǎng)短也沒(méi)有明確規(guī)定，目前我國(guó)各城市通常習(xí)慣將綠燈閃爍時(shí)間設(shè)置為2 s；沒(méi)有特大車輛通行的交叉口，通常設(shè)置黃燈常亮3 s，紅燈啟亮之后，車輛就不能繼續(xù)通行。通行權(quán)即將結(jié)束時(shí)間如圖2所示。駕駛?cè)藦囊?jiàn)到綠燈閃爍到紅燈亮起只有5 s的剎車時(shí)間。當(dāng)主路車輛以較高車速行進(jìn)時(shí)，5 s的時(shí)間不能夠保證車輛安全平穩(wěn)停在停止線前，勢(shì)必出現(xiàn)緊急制動(dòng)，給駕駛?cè)撕统丝蛶?lái)非常不適，追尾事故和闖紅燈違法增多，大型客貨車質(zhì)量大，慣性很大，越不容易正常停穩(wěn)，駕駛?cè)丝吹骄G燈閃爍開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間行進(jìn)的距離和車輛制動(dòng)距離之和為車輛行駛過(guò)程中安全停車距離，如圖3所示。

圖2 通行權(quán)轉(zhuǎn)換時(shí)間圖

圖3 車輛安全停車距離圖

由于城鄉(xiāng)道路路況較好，車速一般相對(duì)較快，不同車速下，車輛安全停車的最小距離可以根據(jù)公式1計(jì)算。假定車輛分別按照60 km/h、70 km/h、80 km/h 3種不同時(shí)速行駛，根據(jù)公式計(jì)算車輛的停車距離,以及車輛在5 s中的正常行駛L的距離如表1。

(1)

其中：l0為安全停車最小距離，m；l反為駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間內(nèi)車輛行駛的距離，m；l制為車輛的制動(dòng)距離，m；φ為輪胎與路面摩擦系數(shù)，0.5～0.7；t為駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間，s，通常取1 s；v為行車速度，km/h；

表1 車輛安全停車距離與繼續(xù)行駛距離對(duì)比，φ統(tǒng)一取0.5

信號(hào)綠燈閃爍之前，由于沒(méi)有倒計(jì)時(shí)顯示功能，駕駛?cè)瞬荒芘袛嗪螘r(shí)能夠綠燈閃爍，等到駕駛?cè)藦目匆?jiàn)綠燈閃爍到紅燈啟亮，最多只有5 s的時(shí)間，正常人的反應(yīng)時(shí)間為1 s，所以假定駕駛?cè)艘?jiàn)到綠燈閃爍到變紅燈有4 s或者5 s采取制動(dòng)的時(shí)間，由表1可知，在不同車速下，車輛4 s、5 s的行駛距離均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車輛的安全停車距離，車輛均需要緊急制動(dòng)。當(dāng)車速60 km/h，至少應(yīng)在距離路口45 m開(kāi)始制動(dòng)；當(dāng)車速70 km/h，至少應(yīng)在距離路口58 m開(kāi)始制動(dòng)；當(dāng)車速80 km/h，至少應(yīng)在距離路口73 m開(kāi)始制動(dòng)；否則就要闖紅燈。當(dāng)在距離停止線40 m處開(kāi)始制動(dòng)，三種車速狀態(tài)都越過(guò)停止線；當(dāng)在距離停止線50 m處開(kāi)始制動(dòng)，60 km/h車速狀態(tài)能夠停在停止線之內(nèi)，其他兩種車速狀態(tài)都會(huì)越過(guò)停止線；當(dāng)在距離停止線60 m、70 m處開(kāi)始制動(dòng)， 60 km/h、70 km/h兩種車速能夠停在停止線之內(nèi)，80 km/h車速仍舊越過(guò)停止線；當(dāng)在距離停止線80 m處開(kāi)始制動(dòng)，3種車速才能夠停在停止線之內(nèi)。綠燈閃爍到紅燈只有5 s的時(shí)間，讓很多駕駛?cè)藙x車不及，導(dǎo)致急剎車或闖紅燈。

3 增設(shè)支路行人信號(hào)避免主路機(jī)動(dòng)車緊急制動(dòng)

3.1 行人信號(hào)燈綠閃顯示狀態(tài)

行人信號(hào)燈共有3種顯示狀態(tài)，分別是綠燈、綠閃、紅燈。《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》第四章第一節(jié)第三十九條規(guī)定人行橫道信號(hào)燈表示：綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許行人通過(guò)人行橫道；紅燈亮?xí)r，禁止行人進(jìn)入人行橫道，但是已經(jīng)進(jìn)入人行橫道的，可以繼續(xù)通過(guò)或者在道路中心線處停留等候。在各地方實(shí)施過(guò)程中增加設(shè)置行人信號(hào)綠燈閃爍狀態(tài)，其含義為綠燈即將變?yōu)榧t燈，這時(shí)未進(jìn)入人行橫道的不準(zhǔn)行人進(jìn)入人行橫道，但已進(jìn)入人行橫道應(yīng)該加速通過(guò)。行人信號(hào)燈狀態(tài)變換沒(méi)有黃燈，綠閃結(jié)束即紅燈狀態(tài)。在同一個(gè)信號(hào)相位中，機(jī)動(dòng)車通行權(quán)和行人通行權(quán)通常都是一致的，即當(dāng)機(jī)動(dòng)車綠燈亮起時(shí)，同時(shí)擁有通行權(quán)的行人信號(hào)燈綠燈同時(shí)亮起。當(dāng)機(jī)動(dòng)車通行權(quán)結(jié)束，機(jī)動(dòng)車紅燈亮起的同時(shí)行人信號(hào)燈紅燈也亮起。

3.2 行人信號(hào)燈綠燈閃爍時(shí)間計(jì)算

綠燈閃爍時(shí)間長(zhǎng)短取決于道路的實(shí)際寬度和車道數(shù)以及行人的步行速度。行人信號(hào)燈綠燈閃爍開(kāi)始意味著通行權(quán)開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。道路交叉口行人過(guò)街示意圖如圖4所示，人行信號(hào)燈綠燈閃爍時(shí)間計(jì)算可以根據(jù)公式2確定。

信號(hào)控制交叉路口上人行信號(hào)燈的配時(shí)，按交叉路口信號(hào)燈組的統(tǒng)一安排。行人過(guò)街所需的綠燈閃爍時(shí)間G閃根據(jù)人行橫道長(zhǎng)度D及行人過(guò)街步行速度vr確定(vr的大小，國(guó)內(nèi)根據(jù)老人、小孩、孕婦以及殘疾人等綜合考慮取1 m/s，美國(guó)澳大利亞等國(guó)外通常取1.1 m/s)。

(2)

式中：G閃為行人信號(hào)綠燈閃爍時(shí)間(s)；vr為行人步行速度，(國(guó)內(nèi)通常取1 m/s)；D為人行橫道長(zhǎng)度(m)。

圖4 道路交叉口示意圖

道路交叉口的次要道路分別假定為雙向兩車道，雙向三車道，雙向四車道，每一條車道寬度取3.5 m，假定路側(cè)非機(jī)動(dòng)車道寬1 m，兩側(cè)共2 m。根據(jù)公式2計(jì)算可得支路行人信號(hào)綠燈閃爍時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 行人綠燈閃爍時(shí)間計(jì)算

3.3 行人信號(hào)綠燈閃爍給駕駛?cè)俗銐虻牟扇≈苿?dòng)時(shí)間

人行信號(hào)燈綠燈開(kāi)始閃爍，要保證剛剛進(jìn)入人行橫道的行人能夠安全通過(guò)道路，人行信號(hào)燈綠燈閃爍亮起時(shí)間要早于機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈綠燈閃爍亮起時(shí)間。由表2可知，支路雙向兩車道、三車道、四車道人行綠燈閃爍倒計(jì)時(shí)分別是9 s、12.5 s、16 s，均早于機(jī)動(dòng)車信號(hào)綠燈5 s倒計(jì)時(shí)。行人信號(hào)燈綠燈提前機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈綠燈閃爍4 s、7.5 s、11 s閃爍，行人信號(hào)燈綠燈閃爍時(shí)間先于機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈綠燈閃爍時(shí)間，能夠給機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)烁绲奶嵝?，有足夠的反?yīng)時(shí)間，駕駛?cè)丝梢愿鶕?jù)自己的實(shí)際車速做出選擇，加速或是剎車。提前4 s、7.5 s、11 s，留給駕駛?cè)瞬煌囁傧绿崆胺磻?yīng)的距離大大增加(如表3)，大大減少車輛駛近路口跟前突然發(fā)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車綠燈閃爍緊急剎車和闖紅燈的隱患。

表3 行人信號(hào)綠燈閃爍增加駕駛?cè)瞬扇〉闹苿?dòng)距離

表3可知，增加支路行人過(guò)街信號(hào)燈綠燈閃爍提前于機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈綠燈閃爍，可以留給駕駛?cè)?6.7 m～224.2 m采取制動(dòng)距離，避免緊急制動(dòng)和闖紅燈的發(fā)生。

4 結(jié)論

本文研究對(duì)象主要是大連市甘井子區(qū)錦虹東路- 潤(rùn)田街，錦虹東路- 銀田街、錦虹東路- 科技城道路交叉口以及錦雙線- 對(duì)門(mén)溝、錦雙線- 營(yíng)升路等城市和郊區(qū)結(jié)合路段的道路交叉口，如圖5所示。

圖5 研究主要道路交叉口

本文通過(guò)利用加裝城鄉(xiāng)道路交叉口支路人行信號(hào)燈，利用人行信號(hào)燈較機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈提前閃爍的時(shí)間，讓主路駕駛?cè)颂崆芭袛?，及早采取制?dòng)，根據(jù)公式計(jì)算車輛在60 km/h、70 km/h、80 km/h 3種不同車速下，都有足夠的采取制動(dòng)時(shí)間，保證車輛安全制動(dòng)，停在停止線之內(nèi)。為公安一線提供非常實(shí)用的理論支持，解決一個(gè)非常實(shí)際的安全問(wèn)題。

避免出現(xiàn)主路車輛高速行駛的緊急制動(dòng)甚至闖

紅燈，也可以設(shè)置靜態(tài)限速標(biāo)志和警告標(biāo)志。但是設(shè)置速度限速標(biāo)志對(duì)駕駛?cè)思s束甚微，如果加設(shè)超速拍照電子警察，需要增加檢測(cè)、拍照、傳輸?shù)扔布O(shè)備，成本增加很多。也可以將機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈綠燈閃爍時(shí)間延長(zhǎng)，《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》沒(méi)有明確規(guī)定綠燈閃爍時(shí)長(zhǎng)。但是將綠燈閃爍時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致和通用很久的綠燈閃爍2 s標(biāo)準(zhǔn)不一致，給駕駛?cè)藥?lái)辨別困難。通過(guò)在支路增設(shè)支路行人信號(hào)燈，依靠人行信號(hào)燈的綠燈閃爍顯示狀態(tài)提前于機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈綠燈閃爍，給主路車輛駕駛?cè)烁嗟姆磻?yīng)時(shí)間來(lái)減少主路車輛高速駛近路口來(lái)不及剎車的情況，成本既不是很高，又順應(yīng)駕駛?cè)笋{駛習(xí)慣，避免誤闖紅燈，營(yíng)造更好的道路通行秩序。

本文的所研究的道路條件有一定的局限性，在限速標(biāo)志和警告標(biāo)志控制效果不明顯的情況下，沒(méi)有更好的解決辦法。適用條件限于道路有主次之分，主路道路幅寬車流量大，支路車路幅窄車流量和行人流量都很少且隨機(jī)性大，而且主路車輛車速較快，道路交叉口信號(hào)控制方式為感應(yīng)控制的道路交叉口。

[1] 徐曉慧，唐洪.道路交通控制 [M]. 北京：中國(guó)人民公安大學(xué)出版社,2014：114.

[2] 初彥龍.環(huán)形線圈實(shí)現(xiàn)電子警察對(duì)逆行闖紅燈車輛的抓拍[J]. 交通與運(yùn)輸(學(xué)術(shù)版),2012(12)：152-154.

[3] 戴冀峰，馬健霄,交通工程概論[M]，北京：人民交通出版社,2006.

[4] 徐家鈺，城市道路設(shè)計(jì)[M]，北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

(責(zé)任編輯 陳小明)

初彥龍(1976—)，男，講師，碩士。研究方向?yàn)榈缆方煌ü芾砼c控制。

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