换相提示对交叉口交通运行效率的影响

邹 慧

(吉林铁道职业技术学院吉林，吉林吉林 132002)

换相提示对交叉口交通运行效率的影响

邹 慧

(吉林铁道职业技术学院吉林，吉林吉林 132002)

信号换相提示装置在我国许多城市的交叉口得到了应用，其中倒计时表最为常用。从运行效率入手，对信号交叉口换相提示的影响进行了研究，应用VISSIM仿真软件，对不同换相提示方式下交通特性进行仿真对比分析。研究结果表明，相较于闪烁信号灯，安装倒计时信号灯的交叉口，降低了车辆行程时间、延误时间和排队车辆长，可能通行能力提高了2310pcu/h，提高了交叉口的运行效率。

换相提示；通行能力；影响

0 引 言

信号灯换相提示装置按照相位提示的方式可分为两种：倒计时信号灯和闪烁信号灯。倒计时信号灯是指在普通交通信号灯的基础上以设置数字或模拟光带倒计时等的形式，表示信号相位的剩余时间，随信号机的运行同步变化；闪烁信号灯指在某一灯色末尾出现绿灯闪烁或者黄灯闪烁信号，以提示驾驶人信号相位即将变化。

目前，对于采用何种换相提示方式，倒计时信号灯对于提高交叉口安全和运行效率的效果存在着较大分歧。一种观点认为，交通信号倒计时有以下优点：交通信号倒计时能够使驾驶人对信号灯的变化做到心中有数，减少等待红灯时产生的焦虑；避免了因害怕闯信号灯的追尾事故；能及时启动，减少延误，提高路口的通行能力。另一种观点则认为，交通信号倒计时存在会增加驾驶人的期待感和竞争感；红灯末尾停车线后无排队车辆，到达车辆车速过快，可能引发交通事故；绿灯末尾车辆会加速行驶，容易造成重大交通事故。

M. R. Ibrahim对马来西亚城市的倒计时装置进行了调查，通过录像观测证明倒计时对排队中前6车的流出车头时距有很大影响[1]。K. M. Lum和Harun Halim表示红灯倒计时可以增加黄灯停车数，但是对闯红灯行为没有抑制作用[2]。Becker研究表明闪烁信号灯的应用使交叉口的车辆紧急停车发生的频率减少了近 70%[3]。Hakkert和Mahalel研究表明闪烁信号会增加车辆的追尾和直角碰撞事故发生的可能性[4]。北京工业大学的张杰分析得出：驾驶人的黄灯通过行为和闯红灯行为都有显著降低[5]。吉林大学的吴文静研究表明倒计时信号显示时间对驾驶人的行为决策存在显著积极影响的结论[6]。吉林大学马天宇分析得出：减少了车辆进入交叉口的困境区域的长度，但是却增加了车辆在冲突区域内的交通冲突数量[7]。不同国家有不同的驾驶规则与习惯，甚至相同国家的不同地区的驾驶习惯也不尽相同，应有针对性对研究地区的交通特性进行分析。此外，对于倒计时对交通安全的影响已经有较多研究，未来此研究的发展趋势应更关注换相提示对交叉口运行及通行能力的影响。

1 基础数据调查

文中所选的路段为哈尔滨市征仪路—保健路交叉口，地处黑龙江省哈尔滨市南岗区，附近紧邻黑龙江大学、东北林业大学、哈尔滨学院、哈达小学、动力小学等学校，附近的主要街道有哈平路、三大动力路，毗邻黑龙江省森林植物园，车流较大。其中保健路车流量较征仪路车流量多。经过该交叉口的公交车有107路、120路、209路、348路，具体交叉口附近主要街道及设施、交通路网情况如图1所示。

图1 哈尔滨市征仪路—保健路交叉口位置图

征仪路—保健路信号交叉口是城市主干道之间的交点，属于十字形交叉口，其交错点情况如下：分流点4个，合流点4个，左转车流冲突点2个，无直行车流冲突点，交错点总数为10个。该交叉口的入口为七车道，两个左转车道，四个直行车道，一个右转车道。出口为四车道，对行车道之间有绿化带隔离。具体情况如图2和图3。

图2 哈尔滨市征仪路—保健路信号交叉口平面布局图

图3 哈尔滨市征仪路—保健路交叉口进口道几何尺寸

交通信号控制方案由两部分所决定：相位方案和配时方案。征仪路—保健路交叉口信号控制方案如表1所示。

表1 信号控制方案

通过短期间隙性搜集交通量资料，了解该交叉口交通量和车速在时间、空间上的变化和分布规律，为VISSIM仿真提供数据基础。

2 交通仿真

通过VISSIM软件，输入上述基础数据，通过间接调整交叉口信号控制参数模块模拟安装倒计时装置前后征仪路与保健路交叉口的交通状况，由于VISSIM软件中自带交通流模块及交通控制模块，可以根据设置检测器等方法得出各进口道的延误、排队长度等指标。

为保证仿真精度，根据实地的交通运行状况，输入仿真系统中各个独立参数，并将仿真基础数据输入到模型中，输入内容包括交通设施几何参数、行人及机动车参数、运行规则、控制类型、交通条件等数据。基于调查数据分析，对不同换相提示方式交通系统运行参数的驾驶人行为进行校核。征仪路—保健路交叉口仿真结果如图4所示。

图4 交叉口VISSIM仿真过程

在交叉口的各个车道设置行程时间检测器，距离为150m(通过交叉口交织区)，仿真后得出安装倒计时前后行程时间结果，如表2所示，表中所示时间为测量路段150m的行驶时间。

将行程时间数据导入SPSS，分析后得出安装倒计时信号灯的行程时间的平均值为61.71s，比安装闪烁信号灯的行程时间低11.63s，降低了15.86%。

对不同换相提示方式的行程时间的配对样本T检验，两组数据相关系数为0.998，Sig.=0.00<0.05，接受假设，倒计时的安装显著提高了该交叉口通行车辆的行程时间。

表2 模拟不同换相提示方式行程时间统计表(s)

对于倒计时信号的交叉口，绿灯初始，驾驶人能够充分预知绿灯启亮时刻，提前做好起步准备，降低其启动反应时间，绿灯末尾，驾驶人可通过倒计时剩余时间，适当调整车速，争取在红灯启亮前通过停车线。上述两种情况的叠加，增加对应车辆的行程时间，提高了改交叉口的运行效率。

在上述行程时间设置的基础上，VISSIM自动生成路网的延误数据，多个行程时间检测区段组成一个延误检测区段，通过这些行程时间检测区段的所有车辆都被所属的延误检测区段捕获，输出的行车延误统计后数据如表3所示。

表3 模拟不同换相提示方式条件下延误统计分析

通过比较分析，倒计时表的安装明显降低了交叉口的车均延误、停车延误和停车次数，其中车均延误降低19.05%，提高了仿真期间通过的车辆数，提高了该交叉口的运行效率。

与上述分析类似，相较于闪烁信号灯，倒计时信号灯交叉口处的驾驶员能够对灯色启亮时时间和剩余时间有充分的了解，能够及时调整其驾驶行为，降低延误和停车次数，从而增加绿灯期间通过的车辆数。

该信号控制交叉口的停车线处设置排队计数器，检测该路段的平均排队长度和最大排队长度。这里所指的排队是从上游路段或连接器的排队计数器的设置开始计数，直至排队状态下的最后一辆车。输出的统计结果如表4—6所示。

由表4可知，在仿真情况下，安装倒计时装置，交叉口平均排队长度和最大排队长度均有所降低。对于最大排队长度，均值由125.50m降低到了109.17m，降低了13.01%。对改交叉口的排队溢出有所改善。对于平均排队长度，均值降低了12.58m，标准差也降低了4.47，排队长度的离散性也有所降低。将平均排队长度数据导入SPSS后，进行配对样本T检验，输出的相关系数为0.979，Sig.=0.00<0.05，接受假设。可见，信号交叉口倒计时装置的安装显著降低了该交叉口车辆的平均排队长度和最大排队长度。

表4 模拟不同换相提示方式条件下排队长度统计表(m)

与闪烁信号灯相比，倒计时表的安装明显降低了该交叉口车辆平均排队长度和最大排队长度，主要原因是倒计时表能够提示驾驶员做好起步准备，降低了启动反应时间，并能够调整车速，增加绿灯相位内通过的车辆数，减少排队车辆数，对于排队车辆过多的情况，可以降低车辆二次排队的比例，直接影响车辆排队长度。

可能通行能力是指在实际或预测的道路交通控制及环境条件下，公路组成部分一条车道或行车道的均匀段或横断面上，无论服务水平如何，1h所能通过的车辆的最大数量。本节所提到的可能通行能力为在该信号控制条件下，1h所能通过的车辆数。在各车道停车线处，检测通过该路段的车辆，得到上述交通量的数值，统计整理如下：

根据表中数据，可求得信号交叉口通行能力，闪烁信号灯条件下的该交叉口在仿真时段的可能通行能力为35999pcu/h，安装倒计时后的交通量为38309pcu/h，增加了2310pcu/h，增加了6.03%，数据总量上倒计时信号灯的安装显著提高了该交叉口的绿灯时间的通行能力。对两组数据进行差异性检验，输出的配对样本T检验的Sig.=0<0.05，接受假设。换而言之，安装倒计时装置显著提高了该交叉口的可能通行能力。

表5 不同换相提示方式条件下可能通行能力统计表(pcu/h)

倒计时装置使驾驶人对红灯、绿灯和黄灯的结束时刻和启亮时刻有一定了解，能够根据交叉口提供的信号运行情况及时调整驾驶行为；从驾驶人角度讲，加快其通过交叉口的时间；就交叉口运行情况而言，增加了通过的车辆数，进而提高该交叉口可能通行能力。

3 结 语

针对不同换相提示方式的交叉口，通过交通仿真分析不同换相提示方式交叉口交通特性和通行能力的影响，所调查的交叉口不同换相提示方式条件下的运行仿真结果显示：安装倒计时表后，通过交叉口的车辆行程时间降低了11.63s、延误时间降低了19.05%，排队车辆长度降低了12.58m，可能通行能力提高了2310pcu/h，影响效果较为显著。

[1]Ibrahim M R, Karim M R, Kidwai F A. The effect of digital count-down display on signalized junction performance[J]. American Journal of Applied Sciences, 2008, 15(5): 479-482.

[2]Lum K M, Harun H. A before-and-after study on green signal countdown device installation[J].Transportation Research Part F, 2006, (1): 29-41.

[3]Limanond Thirayoot, Chookerd S, Roubtonglang N. Effects of countdown timers on queue discharge characteristics of through movement at a signalized intersection[J].Transportation Research Part C, 2009, 17(6): 662-671.

[4]Crain Newton, Renatusn Mussa, Edwardk Sadalla. Evaluation of an alternative traffic light change anticipation system[J].Accident Analysis & prevention, 1997, 29(2): 201-209.

[5]张杰,贺玉龙,等.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, 2009,72(5): 99-101.

[6]吴文静,隽志才,等.倒计时信号交叉口处的驾驶员行为决策[J].系统工程理论与实践,2006,29(7):160-165.

[7]马天宇. 信号交叉口倒计时显示屏对驾驶员行为影响分析[D].长春：吉林大学，2008.

Influence of Phase Conversion Prompt on Traffic Operation Efficiency at Intersection

ZOU Hui

(Jilin Railway Vocational Technology College, Jilin 132002，China)

Signal reversing prompt device has been applied to signalized intersections in many cities in China, and countdown is most commonly used. This paper targets at the traffic psychology, efficiency to study the impact of reversing prompt device, applies VISSIM simulation software. contrasts and analyses the traffic characteristic before and after the installation of the countdown. VISSIM evaluation results show that after the installation of a countdown clock, reduced the vehicle travel time ,delay time and vehicle queue length, possible capacity increase by 2310pcu/h.

phase conversion prompt;traffic capability;influences

2015-11-15

邹 慧(1989-)，女，吉林吉林人，助教，Email:799016572@qq.com。

U491.4

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2015.04.007

1671-234X(2015)04-0028-05