倒計(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)信號(hào)交叉口交通特性的影響

鄒慧

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)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(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)信號(hào)交叉口交通特性的影響

鄒慧

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林吉林132200)

摘要：從運(yùn)行效率和交通安全方面，對(duì)信號(hào)交叉口換相提示的影響進(jìn)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?dòng)反應(yīng)時(shí)間、車(chē)頭時(shí)距、黃燈期間交織區(qū)車(chē)輛滯留率等參數(shù)，運(yùn)用SPSS中的T檢驗(yàn)方法獲取運(yùn)行參數(shù)，基于倒計(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)交叉口交通特性的影響進(jìn)行顯著性分析，驗(yàn)證倒計(jì)時(shí)信號(hào)的有效性。研究結(jié)果表明：倒計(jì)時(shí)信號(hào)換相提示裝置能顯著降低駕駛?cè)说膯?dòng)反應(yīng)時(shí)間，使車(chē)隊(duì)達(dá)到飽和車(chē)頭時(shí)距的時(shí)間提前，提高交叉口的運(yùn)行效率,但增加了黃燈期間交織區(qū)車(chē)輛滯留率，對(duì)交叉口交通安全可能具有一定潛在的負(fù)面影響。

關(guān)鍵詞：換相提示；倒計(jì)時(shí)信號(hào)；啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間；通行能力

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)信號(hào)燈最為常用。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)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。目前，對(duì)于倒計(jì)時(shí)信號(hào)提高交叉口安全和運(yùn)行效率的效果存在較大分歧。一種觀點(diǎn)認(rèn)為：倒計(jì)時(shí)信號(hào)能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前信號(hào)剩余時(shí)間，使駕駛?cè)思皶r(shí)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(dòng)等現(xiàn)象，有效預(yù)防追尾事故；預(yù)先知曉綠燈啟亮?xí)r刻，及時(shí)啟動(dòng)車(chē)輛，盡快通過(guò)路口，減少延誤，提高路口的通行能力；可根據(jù)紅燈剩余時(shí)間決定是否關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)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(diǎn)則認(rèn)為：交通信號(hào)倒計(jì)時(shí)會(huì)增加駕駛?cè)说钠诖泻透?jìng)爭(zhēng)感，駕駛?cè)藭?huì)提前起步造成闖紅燈行為；若停車(chē)線后無(wú)排隊(duì)車(chē)輛，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)接近“0”時(shí)，車(chē)輛容易加速行駛而引發(fā)嚴(yán)重交通事故。

1研究現(xiàn)狀

文獻(xiàn)[1]對(duì)吉隆坡和馬來(lái)西亞一些城市的倒計(jì)時(shí)裝置進(jìn)行調(diào)查，證明倒計(jì)時(shí)信號(hào)可影響車(chē)隊(duì)前6輛車(chē)的車(chē)頭時(shí)距(在同一車(chē)道上行駛的車(chē)輛隊(duì)列中，兩連續(xù)車(chē)輛車(chē)頭端部通過(guò)某一斷面的時(shí)間間隔)。文獻(xiàn)[2]對(duì)比研究新加坡安裝信號(hào)倒計(jì)時(shí)裝置前后的交通特性，說(shuō)明紅燈倒計(jì)時(shí)信號(hào)可以增加黃燈停車(chē)數(shù)量，但并沒(méi)有降低闖紅燈率。文獻(xiàn)[3]研究表明，閃爍信號(hào)燈的應(yīng)用使交叉口的車(chē)輛緊急停車(chē)發(fā)生的頻率減少近 70% 。文獻(xiàn)[4]分析了紅燈倒計(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)行人行為的影響。文獻(xiàn)[5]調(diào)查10個(gè)交叉口，證明綠閃信號(hào)增加了駕駛員的猶豫時(shí)間和追尾碰撞事故率。文獻(xiàn)[6]對(duì)倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈安裝前后馬來(lái)西亞的某些信號(hào)交叉口的車(chē)輛運(yùn)行情況進(jìn)行分析，證明其對(duì)通行能力的影響很有限。文獻(xiàn)[7]研究發(fā)現(xiàn)，倒計(jì)時(shí)信號(hào)能降低啟動(dòng)延誤，有助于車(chē)輛通行安全。文獻(xiàn)[8]研究發(fā)現(xiàn)，倒計(jì)時(shí)裝置可以使駕駛?cè)藴p少啟動(dòng)時(shí)間，有利于交通安全。文獻(xiàn)[9]得出紅燈倒計(jì)時(shí)信號(hào)能有效改善交叉口運(yùn)行效率的結(jié)論。文獻(xiàn)[10]用單因素方差分析評(píng)價(jià)倒計(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)減少猶豫區(qū)的產(chǎn)生有顯著性的影響。文獻(xiàn)[11]分析發(fā)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈顯著增加了交叉口的安全性。文獻(xiàn)[12]證明倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈顯示時(shí)間對(duì)駕駛?cè)说男袨闆Q策存在顯著積極影響 。文獻(xiàn)[13]計(jì)算了不同車(chē)流條件下的倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口的綠燈間隔時(shí)間，并與閃爍信號(hào)交叉口對(duì)應(yīng)時(shí)間進(jìn)行對(duì)此分析。文獻(xiàn)[14]通過(guò)對(duì)倒計(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)交叉口的安全影響的詳細(xì)分析和實(shí)際調(diào)查，得出設(shè)置倒計(jì)時(shí)信號(hào)不利于交叉口交通安全的結(jié)論。

2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查

為更準(zhǔn)確地把握駕駛?cè)嗽诮徊婵谔幍慕煌ㄐ袨椋疚倪\(yùn)用實(shí)地考察(攝像法)的方式，綜合分析換相提示對(duì)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(chē)輛速度對(duì)調(diào)查結(jié)果的影響，調(diào)查地點(diǎn)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(hào)交叉口，遂選取哈爾濱市城區(qū)的4個(gè)交叉口進(jìn)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(duì)哈爾濱市的氣候特點(diǎn)，對(duì)上述4個(gè)信號(hào)交叉口各拍攝了4個(gè)時(shí)段視頻，第1～4時(shí)段的拍攝時(shí)間分別為1月、4月、5月和12月，每時(shí)段拍攝4 h。選擇多個(gè)時(shí)段主要為排除哈爾濱不同路面條件對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的影響。

采用會(huì)聲會(huì)影視頻編輯軟件對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，有針對(duì)性的提取相關(guān)數(shù)據(jù)。在視頻上分別截取上述4個(gè)交叉口一直行車(chē)道的視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件分析，共得到1 600個(gè)啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間的有效樣本。基于具體實(shí)際交通狀況和研究條件，限制車(chē)輛方向并擴(kuò)大車(chē)頭時(shí)距的數(shù)據(jù)獲取范圍，取該相位綠燈開(kāi)始后，4個(gè)交叉口的直行車(chē)道通過(guò)停車(chē)線的第3輛到第8輛車(chē)的車(chē)頭時(shí)距數(shù)據(jù)，共得到2 400個(gè)樣本。基于視頻數(shù)據(jù)，得出各個(gè)交叉口交織區(qū)黃燈期間的車(chē)輛滯留率。黃燈期間交叉口交織區(qū)車(chē)輛滯留率是指對(duì)于某一車(chē)輛流向，綠燈結(jié)束后，黃燈啟亮期間交叉口交織區(qū)車(chē)輛滯留數(shù)量與黃燈期間到達(dá)交叉口的車(chē)輛數(shù)之比。

3換相提示裝置對(duì)交通特性的影響

1)駕駛?cè)藛?dòng)反應(yīng)時(shí)間

文獻(xiàn)[15]定義啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間為綠燈亮起到第1輛車(chē)開(kāi)始啟動(dòng)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，并通過(guò)研究證明第1輛車(chē)的啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)起動(dòng)損失時(shí)間的影響最大。將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入到SPSS軟件中分析，得出不同換相提示裝置時(shí)駕駛?cè)说膯?dòng)反應(yīng)時(shí)間，分類統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表2所示。

表2　駕駛?cè)藛?dòng)反應(yīng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

由表2可知，在剔除其他因素對(duì)駕駛?cè)藛?dòng)反應(yīng)時(shí)間影響的條件下，倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口駕駛?cè)说膯?dòng)反應(yīng)時(shí)間均值比閃爍信號(hào)的交叉口少0.325 1 s。這表明在有倒計(jì)時(shí)裝置提示紅燈剩余時(shí)間和綠燈啟亮?xí)r刻的情況下，駕駛?cè)四軌蚣皶r(shí)啟動(dòng)車(chē)輛，降低綠燈初期的駕駛?cè)藛?dòng)損失時(shí)間，提高該相位通過(guò)交叉口的車(chē)輛數(shù)。安裝倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的交叉口駕駛?cè)说膯?dòng)反應(yīng)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)差比閃爍信號(hào)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(shuō)明倒計(jì)時(shí)裝置不僅能提醒駕駛?cè)颂崆白龊脺?zhǔn)備，還能統(tǒng)一駕駛?cè)说鸟{駛行為，避免綠燈亮起時(shí)刻個(gè)別駕駛?cè)怂枷腴_(kāi)小差的情況。

分析不同換相提示方式條件下駕駛?cè)说膯?dòng)反應(yīng)時(shí)間方差分析輸出結(jié)果，方差方程Levene檢驗(yàn)的顯著性水平為0.254>0.05，說(shuō)明兩組數(shù)據(jù)方差為齊次，可進(jìn)行方差分析。數(shù)據(jù)均值方程T檢驗(yàn)的顯著性水平為0<0.05，即在置信區(qū)間95%下，交通信號(hào)倒計(jì)時(shí)裝置的安裝對(duì)駕駛?cè)说膯?dòng)反應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生顯著影響，啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間均值減少了14.51%。

分析表明，位于排隊(duì)車(chē)輛隊(duì)伍最前的駕駛?cè)送ㄟ^(guò)不同換相提示方式交叉口的啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間有明顯差異。

2)平均車(chē)頭時(shí)距

圖1　平均車(chē)頭時(shí)距折線統(tǒng)計(jì)圖

基于倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈對(duì)駕駛?cè)藛?dòng)反應(yīng)時(shí)間的影響分析，倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的安裝會(huì)延續(xù)影響車(chē)隊(duì)中排隊(duì)車(chē)輛通過(guò)停車(chē)線的時(shí)刻，將車(chē)頭時(shí)距整理后導(dǎo)入到SPSS軟件中，運(yùn)用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)方法，分析換相提示方式對(duì)車(chē)頭時(shí)距的影響，得到實(shí)際車(chē)頭時(shí)距觀測(cè)統(tǒng)計(jì)值的平均值如圖1所示。

由圖1可知，安裝倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的交叉口的平均車(chē)頭時(shí)距明顯低于閃爍信號(hào)燈的交叉口的對(duì)應(yīng)時(shí)間的車(chē)頭時(shí)距。安裝倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的交叉口的車(chē)頭時(shí)距峰值為2.192 s，至第6輛車(chē)時(shí)車(chē)頭時(shí)距為1.866 s，之后逐漸下降并趨于平穩(wěn)，趨近飽和車(chē)頭時(shí)距(在同一車(chē)道上行駛的車(chē)輛隊(duì)列中，兩連續(xù)車(chē)輛車(chē)頭端部通過(guò)某一斷面的最小時(shí)間間隔)1.800 s，將趨于飽和車(chē)頭時(shí)距之前的前6輛車(chē)(第1至第6輛車(chē))的車(chē)頭時(shí)距相加，得到排隊(duì)車(chē)輛運(yùn)行達(dá)到飽和車(chē)頭時(shí)距的時(shí)間為綠燈啟亮后12.595 s；安裝閃爍信號(hào)燈的交叉口的車(chē)頭時(shí)距峰值為2.405 s，從第6輛車(chē)的車(chē)頭時(shí)距開(kāi)始趨于平穩(wěn)，為1.986 s，高于飽和車(chē)頭時(shí)距0.186 s。因此安裝閃爍信號(hào)燈的交叉口的排隊(duì)車(chē)輛在綠燈放行期間，第8輛車(chē)后車(chē)輛運(yùn)行情況達(dá)到飽和車(chē)頭時(shí)距，而安裝倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的交叉口在第6輛車(chē)后的車(chē)輛運(yùn)行情況達(dá)到了飽和車(chē)頭時(shí)距，倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的安裝使車(chē)隊(duì)中第8輛車(chē)到達(dá)停車(chē)線的時(shí)刻提前了9.85%。

3)黃燈期間交織區(qū)車(chē)輛滯留率

車(chē)輛在交叉口區(qū)域內(nèi)既受前車(chē)行駛狀態(tài)的約束，又受交叉口限速標(biāo)志的約束和信號(hào)燈的影響。通常當(dāng)進(jìn)入交叉口的駕駛?cè)擞龅郊t燈時(shí)，會(huì)停車(chē)等待；綠燈時(shí)會(huì)加速或勻速通過(guò)；而當(dāng)遇到黃燈時(shí)，駕駛?cè)说男袨榇嬖谥^大的差異性。根據(jù)文獻(xiàn)[16]規(guī)定：遇到黃燈時(shí)，車(chē)輛應(yīng)停在停車(chē)線以后；若車(chē)輛已經(jīng)越過(guò)停車(chē)線，可以繼續(xù)通行。但是，實(shí)際上有一部分車(chē)輛在黃燈亮?xí)r雖然尚未越過(guò)停車(chē)線，但已經(jīng)很接近停車(chē)線，若在停車(chē)線前緊急剎車(chē)有可能造成追尾事故，妨礙交通安全，應(yīng)允許該部分車(chē)輛繼續(xù)通行。當(dāng)駕駛?cè)烁兄杰?chē)輛到交叉口距離比較近，并且黃燈時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)該加速通過(guò)交叉口還是應(yīng)該停車(chē)等待，這其中的駕駛微觀行為難以測(cè)定，本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)視頻數(shù)據(jù)中4個(gè)交叉口交織區(qū)黃燈期間車(chē)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(jié)果，對(duì)不同換相提示方式下黃燈期間交叉口交織區(qū)車(chē)輛滯留數(shù)量和車(chē)輛到達(dá)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到黃燈期間交叉口交織區(qū)車(chē)輛滯留率，如表3所示。

表3　黃燈期間交織區(qū)車(chē)輛滯留率統(tǒng)計(jì)分析

從表3中黃燈期間交織區(qū)車(chē)輛滯留率均值和標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)數(shù)值可知：安裝倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的交叉口，更多的駕駛?cè)诉x擇搶在黃燈時(shí)刻進(jìn)入交織區(qū)，以求在該相位通過(guò)交叉口，縮短其行程時(shí)間；與此同時(shí)，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(shuō)明駕駛?cè)嗽谟龅较嗤鸟{駛環(huán)境時(shí)，會(huì)根據(jù)自身的駕駛習(xí)慣以及對(duì)道路情況的判斷和估計(jì)，做出截然不同的駕駛決策。

將表3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果導(dǎo)入SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，方差方程Levene檢驗(yàn)的顯著性水平為0<0.05，說(shuō)明樣本方差之間存在顯著差別，對(duì)應(yīng)的均值方程T檢驗(yàn)顯著性水平為0<0.05，在95%置信區(qū)間下，結(jié)果是顯著的，換言之，與安裝閃爍信號(hào)燈的交叉口相比，安裝倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的交叉口黃燈期間交叉口交織區(qū)滯留車(chē)輛有明顯提高，提高比例為38.68%。

4結(jié)論

本文針對(duì)不同換相提示方式的交叉口，通過(guò)視頻錄像分析倒計(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)交叉口交通特性和通行能力的影響。基于視頻數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析，分析倒計(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)車(chē)輛的啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間、車(chē)頭時(shí)距、黃燈期間交織區(qū)車(chē)輛滯留率的影響，與采用閃爍信號(hào)的交叉口相比，安裝倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的交叉口的駕駛?cè)藛?dòng)反應(yīng)時(shí)間減少了14.51%，達(dá)到飽和車(chē)頭時(shí)距后車(chē)輛通過(guò)停車(chē)線的時(shí)刻提前了9.85%，黃燈期間交織區(qū)車(chē)輛滯留率提高了38.68%，且其影響結(jié)果均為顯著。研究結(jié)果表明，倒計(jì)時(shí)換相提示裝置提高了交叉口的運(yùn)行效率，但是對(duì)交叉口交通安全可能具有一定潛在的負(fù)面影響。

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(責(zé)任編輯：楊秀紅)

收稿日期：2015-11-10

作者簡(jiǎn)介：鄒慧(1989—)，女，吉林吉林人，工學(xué)碩士，助教，主要研究方向?yàn)榈缆方煌ㄒ?guī)劃及交通管理控制、汽車(chē)營(yíng)銷與服務(wù)，E-mail:799016572@qq.com.

DOI：10.3969/j.issn.1672-0032.2016.02.002

中圖分類號(hào)：U491.51

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：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