采用倒计时信号灯的根本目的在于提高交叉口的安全性和效率,然而,在实际应用和研究中表明倒计时信号灯不但未能解决一些交叉口交通安全问题,反而增加了交通安全隐患,降低了交叉口的通过能力。
(1)倒计时绿灯尾和红灯尾易造成交通安全隐患
由上文的分析可知,在剩余绿灯时间较少的情况下会引发大部分驾驶员加速抢过交叉路口。如果驾驶员对通过时间判断失误,再加上车辆高速行驶,则容易造成重大交通事故。
同样,由上文可知,在倒计时红灯尾时,部分车辆提前启动,并加速驶入交叉口,也就意味着提前到达冲突点。此时,如果与上一绿灯相位中抢绿灯尾的车辆相遇,且两车都处于高速行驶状态,则会造成后果不堪设想的交通事故。
此外,若红灯时间很长而红灯倒计时的设置时间也较长,会引起在停车线前等待的驾驶员的心理焦虑感。
(2)未能降低交叉口车辆违章通行比例
新加坡南洋理工大学的K.M.Lum和Harun Halim采用了前、后对比的方法,对新加坡交叉路口安装的绿灯信号灯倒计时显示装置对驾驶行为的影响进行了相关研究。调查统计结果如下表4和表5所示[6]。结果表明,绿灯倒计时信号灯在交通量低的情况下,能很好的起到减少车辆违章闯红灯的作用;而在交通量大的情况下效果不明显。
表4 不同时段闯红灯车
Time of day(h) | Traffic volume status | Red-violation numbers |
Before | 1.5-month after | 4.5-month after | 7.5-month after |
00:00-07:00 | Low | 51 | 10 | 7 | 28 |
07:00-09:00 | Rising | 17 | 0 | 4 | 1 |
09:00-20:00 | High | 70 | 33 | 27 | 87 |
20:00-24:00 | Failing | 48 | 9 | 11 | 26 |
Total | 186 | 52 | 49 | 142 |
由上表4可以看出,虽然在交通量较低的情况下,闯红灯车辆数有所降低,但是在9:00-20:00交通量较大的期间,绿灯倒计时并未能明显减少闯红灯的车辆数。此外,安置倒计时信号灯后,随着时间的推移,闯红灯车辆数逐渐增加。尤其在七个半月之后,高峰期时闯红灯车辆数已经高于安置普通信号灯的交叉口。
由此可见,绿灯倒计时信号灯在交通量低的情况下,能很好的起到减少车辆违章闯红灯的作用;而在交通量大的情况下效果不明显。而且,绿灯倒计时安装后一个半月月,闯红灯行为显著下降,但是随着时间的推移,闯红灯行为逐渐增加,且高于普通信号灯交叉口。
(3)需要更长的绿灯时间间隔,降低交叉口的通行效率
绿灯间隔时间交通信号的一个重要组成方面,是关系到交叉口安全的重要因素。绿灯间隔时间,是指一个相位绿灯结束到下一相位绿灯开始的时间间隔。通常一个相位绿灯时间结束之后,总要插入一段黄灯和全红灯(即各相位均为红灯显示)时间,以确保已通过停车线驶入路口的车辆,能在下一相位的头车到达冲突点之前安全通过冲突点。
同济大学的杨晓光教授等人关于倒计时信号灯对驾驶行为影响的研究表明,倒计时会诱发一部分驾驶员在绿灯末尾时加速通过路口,同时在红灯变绿灯时,车头提前高速到达冲突点。这样绿灯尾和红灯尾两个冲突方向的车辆都高速抢行,就有可能引发重特大交通事故,因而需要更长的绿灯间隔时间保证信号换相时的交通安全。如果增长绿灯间隔时间,倒计时装置又会降低了交叉口的通行能力,不合适的绿灯间隔还会造成严重的交通冲突。建议谨慎采用机动车交通信号灯倒计时装置[7]。
此外,绿灯尾抢过交叉口的行为扰乱了交通秩序,增加了交通安全隐患,反而降低了交叉口的通行效率。
现有的交通信号控制方式主要有:固定配时、动态方案选择配时模式、感应控制模式和自适应控制模式这四种模式。如果信号机采用的是固定配时或动态方案选择控制模式时,由于周期以及各阶段时间固定,采用通讯方式的倒计时器完全可以实现与信号灯的全程同步显示。
但是在自适应控制和感应控制模式这两种控制模式中,信号机的周期长度是实时调整的,倒计时显示器就无法满足对可变相位时间的倒计时要求。而自适应控制和感应控制模式是实现智能化交通信号控制的基础和初步,所以倒计时信号灯不能适应智能化交通信号控制的发展。在倒计时信号灯使用不合理的情况下,还可能阻碍智能化交通信号控制的发展。
虽然单相位的倒计时信号灯可以适应实时信号控制系统,但是,最后10s的倒计时显示情况同上述分析的绿灯尾和红灯尾情况相同,容易导致严重的交通事故。
城市道路交叉口信号控制的评价标准主要有:安全和效率等。然而综上分析,我们可知倒计时信号灯不但未能提高交叉口的安全性和效率,反而使之降低。虽然,该种信号灯满足了交通参与者的心理需求,但是由上分析可知,其弊大于利,容易引发重大交通事故,因此,笔者认为应谨慎使用倒计时信号灯。
倒计时信号灯带来的交通安全隐患表明该种信号灯并不是理想的信号控制设施,并不适合推广使用。因此,笔者认为我们应积极寻找与研制可以提高交叉口安全和通行效率的交通控制技术。此外,由倒计时引发的抢绿灯尾和红灯尾的现象,也反映了目前法律法规的缺失和国民素质不高等问题。为了提高交通安全,这些问题也急需解决。所以,本文从改进交通信号控制、完善法律规范和提高国民素质等三个方面提出针对提高交通安全的改进措施。
完善法律法规,严明的立法是严格执法的依据、前提和基本保障。首先,应明确黄灯的含义,明确约束黄灯时的驾驶行为。如像抢绿灯尾和红灯尾问题,法律上可以补充严格禁止超速通过交叉口,严格禁止在红灯期间通过停车线。针对新起的各种信号控制设备制定统一的装置和使用规定,明确规定各控制环境下合法的驾驶行为,严禁违法驾驶。同时,还需要根据各个各个控制设备的特点,配置相应的配时方案,不可直接搬用已有的配时方案。只有完善的法规和统一的规范才能让交通信号控制发挥更有效的作用。
机动车在绿灯倒计时末尾加速抢行是形成严重交通冲突的主要原因之一,这也体现了交通参与者的素质不高,交通安全意识薄弱。因此,应加强交通安全宣传教育,营造交通安全文化氛围,加强交通安全文化建设,以提高交通参与者的交通安全基本素质,使机动车驾驶人养成“友好驾驶”和“文明出行”的习惯。
由上文分析可知,应谨慎使用倒计时信号灯。在交通量较小的情况下可以考虑,但不建议。因此,有必要对倒计时信号灯的弊端进行改进,或者寻找跟好的交通信号控制设施来替换。
(1)倒计时信号灯重新配时设计
由于倒计时信号灯在绿灯尾和红灯尾容易导致车辆高速通过交叉口,极易引发交通事故,所以应延长绿灯间隔,重新进行合理配时,从而保障交叉口的安全性。
杨晓光著的《城市道路交通设计指南》对绿灯间隔时间的研究认为,在对交通流运行比较有利的条件下,绿灯时间间隔应满足以下条件:tz+tWA+tX≤tjA+tq+tha
式中,tz——制动时间;
tWA——上一相尾车自停车线到冲突点的行驶时间;
tX——车辆安全交叉时间;
tjA——绿灯间隔时间;
tq——车辆启动反应时间(通常取2 s);
tha——下一相头车从停车线到冲突点的行驶时间[8]。
因此,在重新对倒计时信号灯进行配时时,应考虑在绿灯尾和红灯尾车辆到达交叉口冲突点的时间。由于红灯尾时,车辆已做好启动准备,所以,对于车辆启动反应时间也应重新计算。
(2)采用机动车红灯+黄灯的交通控制方式
红灯+黄灯较早出现在英国等地,它是红灯和黄灯同亮的一种交通信号。在英国,红灯+黄灯是绿灯之前让司机为即将来的绿灯信号做好准备的一种过渡信号。
在红灯即将结束时,红灯+黄灯一起亮,可以提示驾驶人绿灯即将起亮,可以作启动准备,从而减少启动延误。但是,采用该种方式,也应先在法规上,定义该灯色组合允许车辆提前做好启动准备,但同红灯一样,严禁车辆通过停止线。李克平和王长君在《城市道路交通信号控制的若干问题》中指出,红灯+黄灯组合亮起时间以2s为宜(时间过长不利于交通安全)。虽然仅仅涉及每个信号周期约2 S时间,但按照交通观测,车辆通过停止线的平均时间是2s,也就是说,采用红灯+黄灯的组合控制可以使每个信号周期增加1辆车的通行能力,或者说每个信号周期减少1辆排队车辆.这既可以弥补绿灯启动的损失时间,同时在法规上也没有漏洞。所以可以推荐采用。
(3)采用自适应控制和干路协调控制
自适应信号控制可以根据车流检测来灵活分配绿灯信号。如在没有左转车辆到达的周期则跳过左转相位,从而大大提高交叉口通行效率,减少绿灯时间浪费。同时,自适应信号控制也是实现公交优先信号控制的前提条件。
组织好干路协调控制可大大减少车辆在交叉口的停车次数、行程时间及制动、启动、加速过程,并降低油耗、减少排放和交通噪声,也可以保障交通安全。
同时,采用自适应控制和干路协调控制也是发展智能交通信号控制的基础。有利于信号控制智能化、高效化、安全化等方向的发展。
本文主要分析了倒计时信号灯的优缺点,根据国内的一些调查,分析了倒计时信号灯的应用情况。倒计时信号灯虽然可以向交通参与者提供准确的控制时间信息,满足了交通参与者的心理需求,便于其提前做好驾驶速度变换的准备,从而深受广大民众的欢迎。但是,在实际应用中,倒计时信号灯容易导致车辆在绿灯尾和红灯尾期间(或者是在单相位倒计时信号灯的倒计时期间)抢过交叉口,上下两个相位的车辆高速行驶,极易造成严重的交通事故。而且,倒计时信号灯还会导致绿灯间隔时间变长,降低交叉口的通行效率。该种信号灯也未能减少交叉口违章驾驶行为。由此可见,倒计时信号灯并不能提高交叉口的安全性,反而使其安全性和安全效率都降低。此外,倒计时信号灯还没有相应完善的法律法规和统一的使用规范,也不利于智能交通信号控制的发展。因此,得出结论:倒计时信号灯弊大于利,建议谨慎使用倒计时信号灯。
针对倒计时信号灯带来的弊端与问题,本文从改进交通信号控制、完善法律规范和提高国民素质等三个方面提出了改进措施,以期提高交叉口的安全性能。在法律方面指出,应补充规定严格禁止超速通过交叉口,严格禁止在红灯期间通过停车线。在改进交通信号控制方面主要提出了倒计时信号灯重新配时设计、采用机动车红灯+黄灯的交通控制方式和采用自适应控制和干路协调控制三点建议。
文中笔者仅就的机动车倒计时信号问题进行了研究,而未考虑交叉口中还有非机动车和行人参与的实际情况。实际上,若考虑交叉口非机动车和过街行人的信号倒计时,情况将更加复杂,有待今后进一步深入研究。
参考文献:
[1]张杰贺.玉龙.孙小端.刘小明.城市路口倒计时显示对驾驶行为的影响分析[J].交通信息与安全,2009年第5期
[2]刘越伟.张海波.基子SCooT 交通控制系统的信号灯倒计B寸研究及应用[J].交通工程.2012年
[3]王岩.杨晓光.基于交通安全的交叉口倒计时信号灯设置研究[J].中国安全科学学报,2006年
[4]李晓莉.陈静.赵箐.石建军.倒计时信号灯对过街行人的影响分析[J],交通工程,2011年
[5]李克平.王长君.城市道路交通信号控制的若干问题[J],城市交通,2010年
[6]余漩.交叉口信号控制安全的研究[D],2008年
[7]赵盛化.浅谈信号方式与交通安全[J].道路交通管理,1989年
[8]姜恒.城市道路平面交叉口设计要素安全分析与评价研究田[D][硕士学位论文].黑龙江:哈尔滨工业大学,2005年