倒計(jì)時(shí)對(duì)信號(hào)交叉口的安全影響分析

■吳娟莉

（福州大學(xué)陽(yáng)光學(xué)院，福州 350001）

0 引言

倒計(jì)時(shí)的安全問(wèn)題主要表現(xiàn)為以下幾方面：紅燈倒計(jì)時(shí)顯示數(shù)字不斷減少，帶給駕駛員無(wú)形的壓力，使其產(chǎn)生期待感與競(jìng)爭(zhēng)感，導(dǎo)致部分駕駛員在綠燈未啟亮就提早起步闖紅燈；當(dāng)紅燈倒計(jì)時(shí)即將到“0”而停車線處無(wú)排隊(duì)車輛時(shí)，一些快速行駛至接近路口的車輛，通常會(huì)不減速直接通過(guò)停車線，極易與上一相位末期進(jìn)入交叉口的車輛發(fā)生碰撞引發(fā)事故；在綠燈倒計(jì)時(shí)尾，部分車輛容易加速搶綠燈尾通過(guò)，往往容易超速引發(fā)交通事故。《TheInstituteofTransportation》曾調(diào)查了臺(tái)灣倒計(jì)時(shí)對(duì)交叉口安全的影響效果，調(diào)查基于2003~2006年信號(hào)交叉口安裝倒計(jì)時(shí)前后的重大交通事故和一般交通事故數(shù)，結(jié)果指出在安裝倒計(jì)時(shí)后交叉口事故數(shù)量增加了19%。

因此，綠燈倒計(jì)時(shí)將引發(fā)駕駛員的搶燈行為，從而誘使更多的車輛進(jìn)入交叉口提前到達(dá)沖突點(diǎn)，倘若遇到下一相位提前起動(dòng)的頭車，則可能引發(fā)交通事故。而紅燈倒計(jì)時(shí)會(huì)使綠初頭車提早到達(dá)沖突點(diǎn)，減弱了綠燈間隔時(shí)間對(duì)相鄰相位的保護(hù)作用，使得綠燈間隔時(shí)間比實(shí)際需要的偏短，從而產(chǎn)生安全隱患。

1 數(shù)據(jù)采集與處理

選擇條件相近的有倒計(jì)時(shí)和無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口為研究對(duì)象，其幾何條件、環(huán)境條件、信號(hào)控制及交通條件都很接近，且為相鄰交叉口，可類比同一個(gè)交叉口安裝倒計(jì)時(shí)前后的情況。以福州市4個(gè)交叉口為例，選取的信號(hào)交叉口分別為：洪甘路——梅亭路交叉口（無(wú)倒計(jì)時(shí)），洪甘路——梁厝路交叉口（有倒計(jì)時(shí)）；盧濱路——金洲南路交叉口（無(wú)倒計(jì)時(shí)），盧濱路——建新中路交叉口（有倒計(jì)時(shí)）。采用現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與視頻攝像相結(jié)合的方法，由于所選交叉口限速為50km/h，根據(jù)表1確定距停車線90m以內(nèi)為觀察范圍。

表1 交叉口視距要求

在拍攝前，將兩臺(tái)攝像機(jī)的時(shí)間調(diào)整一致，一臺(tái)拍攝信號(hào)燈顯示的信號(hào)（如倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間），另一臺(tái)拍攝交叉口進(jìn)口道車輛運(yùn)行情況。調(diào)查時(shí)間為任兩個(gè)工作日晚高峰17:00—19:00，連續(xù)進(jìn)行視頻拍攝，調(diào)查當(dāng)日均為晴朗天氣。

觀察每輛車的變化，記錄觀察范圍內(nèi)各輛車的速度、倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間等數(shù)據(jù)，主要分析其不同剩余時(shí)間的速度均值，由于以往研究多關(guān)注綠燈剩余3s時(shí)的情形，為了便于統(tǒng)計(jì)，將綠燈顯示9~4s的速度均值進(jìn)行合并，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，倒計(jì)時(shí)交叉口由于倒計(jì)時(shí)器的存在使得駕駛員能清晰看到綠燈剩余狀況，其速度均值均高于無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口，如圖1所示。

圖1 不同綠燈剩余時(shí)間及黃燈時(shí)間速度均值比較

2 違章分析

交通違章是指道路使用者違反交通安全法及交通管理規(guī)章制度的行為。本文不考慮非機(jī)動(dòng)車和行人影響，主要討論信號(hào)控制交叉口機(jī)動(dòng)車違反交通信號(hào)的違章行為。

（1）搶黃燈率

搶黃燈率即信號(hào)燈轉(zhuǎn)變成黃燈時(shí)，交叉口進(jìn)口道車輛通過(guò)停車線的比例，即高峰小時(shí)內(nèi)，闖黃燈的車輛數(shù)與通過(guò)交叉口的總車輛數(shù)之比。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，得到有無(wú)綠燈倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口的搶黃燈率情況，如表2。顯而易見(jiàn)，有綠燈倒計(jì)時(shí)交叉口的搶黃燈率由于顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間而高于無(wú)綠燈倒計(jì)時(shí)交叉口，暗示了綠燈倒計(jì)時(shí)降低了交叉口的安全性。

表2 各交叉口搶黃燈率

（2）提前啟動(dòng)率

提前啟動(dòng)率即信號(hào)燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈之前頭車越過(guò)停車線的比例，即高峰小時(shí)內(nèi)，各周期提前通過(guò)車輛數(shù)之和與通過(guò)的總車輛數(shù)之比。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，有倒計(jì)時(shí)交叉口的提前啟動(dòng)率略小于無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口。這并不像人們通常所想的那樣，因?yàn)榧t燈倒計(jì)時(shí)的存在，駕駛員在綠燈快要啟亮?xí)r就緩緩越過(guò)停車線，待綠燈一亮就迅速通過(guò)交叉口。相反，由于紅燈倒計(jì)時(shí)的存在，駕駛員清楚知曉綠燈啟亮?xí)r刻，心理較為放松，并不急于一時(shí)，因此待綠燈啟亮后再通過(guò)交叉口。結(jié)果如表所示：

表3 有無(wú)倒計(jì)時(shí)提前啟動(dòng)率

3 困境區(qū)域分析

困境區(qū)域即交叉口進(jìn)口道內(nèi)距離停車線的一段距離，在該距離內(nèi)，當(dāng)信號(hào)燈變?yōu)辄S燈時(shí)，車輛既無(wú)法在停止線前安全停車，也無(wú)法安全通過(guò)交叉口。困境區(qū)域?qū)徊婵诎踩休^大影響。困境區(qū)域的確定有兩種方法，一種是物理確定方法，一種即概率確定方法。

（1）物理確定方法

困境區(qū)域物理確定方法即利用經(jīng)典物理加速度、速度公式進(jìn)行推導(dǎo)、延伸的方法。

圖2 交叉口示意圖

如圖2所示，車輛距離停車線為，此時(shí)信號(hào)燈變?yōu)辄S燈，駕駛員通常有如下兩種選擇：停車等待和通過(guò)交叉口。根據(jù)困境區(qū)域的定義作如下推導(dǎo)：

1）停車等待情況

若駕駛員選擇停車等待，則在信號(hào)燈變?yōu)辄S燈瞬間，車輛距離停車線的距離須大于最大減速停車距離，才能保證車輛在停車線前停下而不沖進(jìn)交叉口。此時(shí)存在如下關(guān)系式：

式中：v0——初始速度；

δ——駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間；

a-——車輛減速度。

2）通過(guò)交叉口情況

駕駛員選擇通過(guò)交叉口時(shí)，車輛在綠燈間隔時(shí)間內(nèi)通過(guò)的距離須大于車輛到對(duì)向清空線間的距離，才足以保證駕駛員安全通過(guò)交叉口。此時(shí)有：

式中：ω——停車線與清空線間距；

l——車長(zhǎng)；

τ——綠燈間隔時(shí)間；

a+——繼續(xù)通過(guò)車輛的加速度。

根據(jù)以上兩種情況，可得困境區(qū)域長(zhǎng)度D 為：

上式定義了有加速度情況下的困境區(qū)域，假設(shè)車輛勻速通過(guò)交叉口，則困境區(qū)域?yàn)椋?/p>

當(dāng)信號(hào)交叉口在倒計(jì)時(shí)前后配時(shí)不變的情況下，根據(jù)圖1可知，黃燈啟亮瞬間，倒計(jì)時(shí)交叉口的平均初始速度大于無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口，即，則由式（4）可知，，即倒計(jì)時(shí)使得困境區(qū)域增大，從而加大了交通安全的存在隱患。

（2）概率確定方法

概率確定方法即通過(guò)用統(tǒng)計(jì)手段對(duì)困境區(qū)域進(jìn)行分析界定。本文借鑒Zeeger&Deen所提出的方法，即開(kāi)始于黃燈剛開(kāi)始時(shí)累積90%停止車輛的位置至累積10%停止車輛位置的距離范圍，對(duì)調(diào)查交叉口進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如圖3所示。其統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4，倒計(jì)時(shí)的存在拉大了困境區(qū)域的范圍。

表4 有無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口困境區(qū)域比較

圖3 交叉口困境區(qū)域

綜上，無(wú)論從困境區(qū)域的物理定義出發(fā)，還是從概率定義出發(fā)，倒計(jì)時(shí)的存在都使得困境區(qū)域的范圍增大，從而使駕駛員在做出判斷時(shí)產(chǎn)生偏差，這種偏差在越接近交叉口則表現(xiàn)為搶燈行為，其結(jié)果就是提高了交叉口的通行效率，卻加深了安全隱患。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)分析指出，倒計(jì)時(shí)的存在提高了交叉口的搶黃燈率和困境區(qū)域長(zhǎng)度，降低了交叉口車輛的提前啟動(dòng)率，對(duì)交叉口的安全產(chǎn)生較大的影響。

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