倒計時信號對信號交叉口交通特性的影響

鄒慧

(吉林鐵道職業(yè)技術學院，吉林吉林　132200)

LIN Xiaoyi , HUANG Helai, CHENG Lin.Effect of countdown signal in dilemma zone[J].Journal of Transport Information and Safety，2013，31(1)： 147-150.

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倒計時信號對信號交叉口交通特性的影響

鄒慧

(吉林鐵道職業(yè)技術學院，吉林吉林132200)

摘要：從運行效率和交通安全方面，對信號交叉口換相提示的影響進行研究。基于視頻數(shù)據(jù)，提取不同換相提示方式下駕駛?cè)藛臃磻獣r間、車頭時距、黃燈期間交織區(qū)車輛滯留率等參數(shù)，運用SPSS中的T檢驗方法獲取運行參數(shù)，基于倒計時信號對交叉口交通特性的影響進行顯著性分析，驗證倒計時信號的有效性。研究結果表明：倒計時信號換相提示裝置能顯著降低駕駛?cè)说膯臃磻獣r間，使車隊達到飽和車頭時距的時間提前，提高交叉口的運行效率,但增加了黃燈期間交織區(qū)車輛滯留率，對交叉口交通安全可能具有一定潛在的負面影響。

關鍵詞：換相提示；倒計時信號；啟動反應時間；通行能力

信號換相提示裝置在我國許多城市的交叉口得到了應用，其中倒計時信號燈最為常用。倒計時信號燈是指在普通交通信號燈的基礎上以設置數(shù)字或模擬光帶倒計時的形式，表示信號相位的剩余時間隨信號機的運行同步變化。目前，對于倒計時信號提高交叉口安全和運行效率的效果存在較大分歧。一種觀點認為：倒計時信號能夠?qū)崟r顯示當前信號剩余時間，使駕駛?cè)思皶r調(diào)整駕駛行為，降低焦慮；避免因害怕闖紅燈而出現(xiàn)的緊急制動等現(xiàn)象，有效預防追尾事故；預先知曉綠燈啟亮時刻，及時啟動車輛，盡快通過路口，減少延誤，提高路口的通行能力；可根據(jù)紅燈剩余時間決定是否關閉發(fā)動機等待，如熄火可減少燃油消耗和減少空氣污染，降低城市噪音。另一種觀點則認為：交通信號倒計時會增加駕駛?cè)说钠诖泻透偁幐校{駛?cè)藭崆捌鸩皆斐申J紅燈行為；若停車線后無排隊車輛，當?shù)褂嫊r接近“0”時，車輛容易加速行駛而引發(fā)嚴重交通事故。

1研究現(xiàn)狀

文獻[1]對吉隆坡和馬來西亞一些城市的倒計時裝置進行調(diào)查，證明倒計時信號可影響車隊前6輛車的車頭時距(在同一車道上行駛的車輛隊列中，兩連續(xù)車輛車頭端部通過某一斷面的時間間隔)。文獻[2]對比研究新加坡安裝信號倒計時裝置前后的交通特性，說明紅燈倒計時信號可以增加黃燈停車數(shù)量，但并沒有降低闖紅燈率。文獻[3]研究表明，閃爍信號燈的應用使交叉口的車輛緊急停車發(fā)生的頻率減少近 70% 。文獻[4]分析了紅燈倒計時信號對行人行為的影響。文獻[5]調(diào)查10個交叉口，證明綠閃信號增加了駕駛員的猶豫時間和追尾碰撞事故率。文獻[6]對倒計時信號燈安裝前后馬來西亞的某些信號交叉口的車輛運行情況進行分析，證明其對通行能力的影響很有限。文獻[7]研究發(fā)現(xiàn)，倒計時信號能降低啟動延誤，有助于車輛通行安全。文獻[8]研究發(fā)現(xiàn)，倒計時裝置可以使駕駛?cè)藴p少啟動時間，有利于交通安全。文獻[9]得出紅燈倒計時信號能有效改善交叉口運行效率的結論。文獻[10]用單因素方差分析評價倒計時信號對減少猶豫區(qū)的產(chǎn)生有顯著性的影響。文獻[11]分析發(fā)現(xiàn)倒計時信號燈顯著增加了交叉口的安全性。文獻[12]證明倒計時信號燈顯示時間對駕駛?cè)说男袨闆Q策存在顯著積極影響 。文獻[13]計算了不同車流條件下的倒計時信號交叉口的綠燈間隔時間，并與閃爍信號交叉口對應時間進行對此分析。文獻[14]通過對倒計時信號對交叉口的安全影響的詳細分析和實際調(diào)查，得出設置倒計時信號不利于交叉口交通安全的結論。

2基礎數(shù)據(jù)調(diào)查

為更準確地把握駕駛?cè)嗽诮徊婵谔幍慕煌ㄐ袨?，本文運用實地考察(攝像法)的方式，綜合分析換相提示對交叉口交通特性和通行能力的影響。綜合考慮交通量和交叉口車輛速度對調(diào)查結果的影響，調(diào)查地點的選取原則定位為交通量大小、道路幾何條件和環(huán)境均相似的信號交叉口，遂選取哈爾濱市城區(qū)的4個交叉口進行調(diào)查，交叉口交通情況如表1所示。

表1　交叉口基本情況

針對哈爾濱市的氣候特點，對上述4個信號交叉口各拍攝了4個時段視頻，第1～4時段的拍攝時間分別為1月、4月、5月和12月，每時段拍攝4 h。選擇多個時段主要為排除哈爾濱不同路面條件對調(diào)查數(shù)據(jù)的影響。

采用會聲會影視頻編輯軟件對視頻數(shù)據(jù)進行處理，有針對性的提取相關數(shù)據(jù)。在視頻上分別截取上述4個交叉口一直行車道的視頻數(shù)據(jù)，通過軟件分析，共得到1 600個啟動反應時間的有效樣本。基于具體實際交通狀況和研究條件，限制車輛方向并擴大車頭時距的數(shù)據(jù)獲取范圍，取該相位綠燈開始后，4個交叉口的直行車道通過停車線的第3輛到第8輛車的車頭時距數(shù)據(jù)，共得到2 400個樣本?；谝曨l數(shù)據(jù)，得出各個交叉口交織區(qū)黃燈期間的車輛滯留率。黃燈期間交叉口交織區(qū)車輛滯留率是指對于某一車輛流向，綠燈結束后，黃燈啟亮期間交叉口交織區(qū)車輛滯留數(shù)量與黃燈期間到達交叉口的車輛數(shù)之比。

3換相提示裝置對交通特性的影響

1)駕駛?cè)藛臃磻獣r間

文獻[15]定義啟動反應時間為綠燈亮起到第1輛車開始啟動所經(jīng)過的時間，并通過研究證明第1輛車的啟動反應時間對起動損失時間的影響最大。將基礎數(shù)據(jù)輸入到SPSS軟件中分析，得出不同換相提示裝置時駕駛?cè)说膯臃磻獣r間，分類統(tǒng)計分析結果如表2所示。

表2　駕駛?cè)藛臃磻獣r間統(tǒng)計

由表2可知，在剔除其他因素對駕駛?cè)藛臃磻獣r間影響的條件下，倒計時信號交叉口駕駛?cè)说膯臃磻獣r間均值比閃爍信號的交叉口少0.325 1 s。這表明在有倒計時裝置提示紅燈剩余時間和綠燈啟亮時刻的情況下，駕駛?cè)四軌蚣皶r啟動車輛，降低綠燈初期的駕駛?cè)藛訐p失時間，提高該相位通過交叉口的車輛數(shù)。安裝倒計時信號燈的交叉口駕駛?cè)说膯臃磻獣r間的標準差比閃爍信號燈的交叉口的少0.052 69，樣本數(shù)據(jù)更接近均值，穩(wěn)定性更高。這說明倒計時裝置不僅能提醒駕駛?cè)颂崆白龊脺蕚?，還能統(tǒng)一駕駛?cè)说鸟{駛行為，避免綠燈亮起時刻個別駕駛?cè)怂枷腴_小差的情況。

分析不同換相提示方式條件下駕駛?cè)说膯臃磻獣r間方差分析輸出結果，方差方程Levene檢驗的顯著性水平為0.254>0.05，說明兩組數(shù)據(jù)方差為齊次，可進行方差分析。數(shù)據(jù)均值方程T檢驗的顯著性水平為0<0.05，即在置信區(qū)間95%下，交通信號倒計時裝置的安裝對駕駛?cè)说膯臃磻獣r間產(chǎn)生顯著影響，啟動反應時間均值減少了14.51%。

分析表明，位于排隊車輛隊伍最前的駕駛?cè)送ㄟ^不同換相提示方式交叉口的啟動反應時間有明顯差異。

2)平均車頭時距

圖1　平均車頭時距折線統(tǒng)計圖

基于倒計時信號燈對駕駛?cè)藛臃磻獣r間的影響分析，倒計時信號燈的安裝會延續(xù)影響車隊中排隊車輛通過停車線的時刻，將車頭時距整理后導入到SPSS軟件中，運用獨立樣本T檢驗方法，分析換相提示方式對車頭時距的影響，得到實際車頭時距觀測統(tǒng)計值的平均值如圖1所示。

由圖1可知，安裝倒計時信號燈的交叉口的平均車頭時距明顯低于閃爍信號燈的交叉口的對應時間的車頭時距。安裝倒計時信號燈的交叉口的車頭時距峰值為2.192 s，至第6輛車時車頭時距為1.866 s，之后逐漸下降并趨于平穩(wěn)，趨近飽和車頭時距(在同一車道上行駛的車輛隊列中，兩連續(xù)車輛車頭端部通過某一斷面的最小時間間隔)1.800 s，將趨于飽和車頭時距之前的前6輛車(第1至第6輛車)的車頭時距相加，得到排隊車輛運行達到飽和車頭時距的時間為綠燈啟亮后12.595 s；安裝閃爍信號燈的交叉口的車頭時距峰值為2.405 s，從第6輛車的車頭時距開始趨于平穩(wěn)，為1.986 s，高于飽和車頭時距0.186 s。因此安裝閃爍信號燈的交叉口的排隊車輛在綠燈放行期間，第8輛車后車輛運行情況達到飽和車頭時距，而安裝倒計時信號燈的交叉口在第6輛車后的車輛運行情況達到了飽和車頭時距，倒計時信號燈的安裝使車隊中第8輛車到達停車線的時刻提前了9.85%。

3)黃燈期間交織區(qū)車輛滯留率

車輛在交叉口區(qū)域內(nèi)既受前車行駛狀態(tài)的約束，又受交叉口限速標志的約束和信號燈的影響。通常當進入交叉口的駕駛?cè)擞龅郊t燈時，會停車等待；綠燈時會加速或勻速通過；而當遇到黃燈時，駕駛?cè)说男袨榇嬖谥^大的差異性。根據(jù)文獻[16]規(guī)定：遇到黃燈時，車輛應停在停車線以后；若車輛已經(jīng)越過停車線，可以繼續(xù)通行。但是，實際上有一部分車輛在黃燈亮時雖然尚未越過停車線，但已經(jīng)很接近停車線，若在停車線前緊急剎車有可能造成追尾事故，妨礙交通安全，應允許該部分車輛繼續(xù)通行。當駕駛?cè)烁兄杰囕v到交叉口距離比較近，并且黃燈時間較長時，應該加速通過交叉口還是應該停車等待，這其中的駕駛微觀行為難以測定，本文通過統(tǒng)計視頻數(shù)據(jù)中4個交叉口交織區(qū)黃燈期間車輛滯留率，間接反映駕駛?cè)嗽邳S燈期間的駕駛決策。依據(jù)調(diào)查結果，對不同換相提示方式下黃燈期間交叉口交織區(qū)車輛滯留數(shù)量和車輛到達數(shù)量進行統(tǒng)計，得到黃燈期間交叉口交織區(qū)車輛滯留率，如表3所示。

表3　黃燈期間交織區(qū)車輛滯留率統(tǒng)計分析

從表3中黃燈期間交織區(qū)車輛滯留率均值和標準差對應數(shù)值可知：安裝倒計時信號燈的交叉口，更多的駕駛?cè)诉x擇搶在黃燈時刻進入交織區(qū)，以求在該相位通過交叉口，縮短其行程時間；與此同時，駕駛?cè)嗽邳S燈期間或者在綠燈末尾的駕駛行為的離散性增大，說明駕駛?cè)嗽谟龅较嗤鸟{駛環(huán)境時，會根據(jù)自身的駕駛習慣以及對道路情況的判斷和估計，做出截然不同的駕駛決策。

將表3的統(tǒng)計結果導入SPSS統(tǒng)計分析軟件，方差方程Levene檢驗的顯著性水平為0<0.05，說明樣本方差之間存在顯著差別，對應的均值方程T檢驗顯著性水平為0<0.05，在95%置信區(qū)間下，結果是顯著的，換言之，與安裝閃爍信號燈的交叉口相比，安裝倒計時信號燈的交叉口黃燈期間交叉口交織區(qū)滯留車輛有明顯提高，提高比例為38.68%。

4結論

本文針對不同換相提示方式的交叉口，通過視頻錄像分析倒計時信號對交叉口交通特性和通行能力的影響?；谝曨l數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析，分析倒計時信號對車輛的啟動反應時間、車頭時距、黃燈期間交織區(qū)車輛滯留率的影響，與采用閃爍信號的交叉口相比，安裝倒計時信號燈的交叉口的駕駛?cè)藛臃磻獣r間減少了14.51%，達到飽和車頭時距后車輛通過停車線的時刻提前了9.85%，黃燈期間交織區(qū)車輛滯留率提高了38.68%，且其影響結果均為顯著。研究結果表明，倒計時換相提示裝置提高了交叉口的運行效率，但是對交叉口交通安全可能具有一定潛在的負面影響。

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(責任編輯：楊秀紅)

收稿日期：2015-11-10

作者簡介：鄒慧(1989—)，女，吉林吉林人，工學碩士，助教，主要研究方向為道路交通規(guī)劃及交通管理控制、汽車營銷與服務，E-mail:799016572@qq.com.

DOI：10.3969/j.issn.1672-0032.2016.02.002

中圖分類號：U491.51

文獻標志碼：A

文章編號：1672-0032(2016)02-0008-04

Effect of Countdown Signal on Traffic Characteristics at Signalized Intersection

ZOUHui

(VocationalCollegeofJilinRailwayTechnology,Jilin132002,China)

Abstract:This paper conducts a research of the impact of phase conversion prompt at the signalized intersection from the aspects of the traffic efficiency and safety. Based on the video data, the driver′s starting reaction time, headway, stranded vehicle rate in the weaving area during the yellow light are extracted in the different phase conversion prompts. Then, the operational parameters are obtained by using the T test method in SPSS to analyze the significance analysis of the effect of countdown signal on the traffic characteristics at the signalized intersection and to verify the validity of the countdown timer. The results show that the phase conversion prompt device of countdown signal can obviously reduce the driver′s starting reaction time and the time of reaching the saturation headway, and improve the traffic operation efficiency at the crossroad, yet it increases the stranded vehicle rate during the yellow light and it has a negative effect on the traffic safety at the crossroad.

Key words:phase conversion prompt; countdown signal; starting reaction time; traffic capacity