基于T型交叉路口的倒计时信号灯分析

刘 丹

摘 要：以西安市翠华路与育才路的T型交叉路口为例 通过VISSIM软件仿真无倒计时信号灯情况下的理想路况 并采用现场观测的方法了解驾驶员在经过红路灯时驾驶员的驾驶行为 研究倒计时信号灯对驾驶员驾驶行为的影响。研究结果表明机动车绿灯倒计时并不一定有利于交叉路口的交通安全及通行效率 因此为保证交通安全和效率 应谨慎使用机动车绿灯倒计时。

关键词：倒计时信号灯;驾驶行为;交叉口;VISSIM

中图分类号：U491  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）18-230-04

Abstract： Taken the T-shaped intersection of Cuihua Road and Yucai Road in Xi'an as an example， this paper used VISSIM software to simulate the ideal road conditions without countdown lights and uses on-site observation to investigate the driving behavior of the driver's green light countdown， and analyzes the impact of the countdown lights on driving behavior. The research results showed that the countdown of the green lights of motor vehicles didnt necessarily benefit the traffic safety and traffic efficiency of intersections. Therefore， in order to ensure traffic safety and efficiency， the countdown of green lights of motor vehicles should be used carefully.

Keywords： Countdown Signal Light; Driving Behavior; Intersection; VISSIM

CLC NO.： U491  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）18-230-04

引言

机动车倒计时信号灯[1]是一种附加在现有城市交通信号灯下方 对红绿灯信号进行倒计时的装置 也作为对红绿灯信号结束前的提醒。

在我国 对于增设倒计时信号灯对驾驶员的心理以及驾驶行为是否产生影响还没有深入的研究 对交叉口交通安全的作用尚不明确。在国内外的研究中 是否采用倒计时信号一直存在争论 焦点在于倒计时信号是否会增加绿灯末期时的车辆闯红灯概率[2][3]。本文以陕西省西安市雁塔区翠华路与育才路交汇处的T型交叉路口为例 通过VISSIM仿真在无倒计时信号灯的情况下理想的路况 实地观测在有倒计时情况下驾驶员的驾驶行为 并给出结论与建议。

1 西安市翠华路与育才路交汇处的T型交叉路口交通仿真[4]

1.1 VISSIM软件概述

VISSIM[5]是德国PTV（PVC全拼）公司开发的微观交通流仿真软件系统 主要用来分析交通系统的各种运行以及道路在车道类型、交通组成、交通信号控制、停让控制等众多条件限制下的交通运行情况 具有分析、评价、设计方案比较、优化交通网络等功能。

VISSIM仿真软件内部由两部分组成：交通仿真器部分和信号状态产生器部分。核心模型是于1974年Wiedemann建立的生理-心理驾驶行为模型[6] 如图1所示 其基本思路：一旦驾驶员认为与前车距离小于他的心理（安全）距离 则会采取措施开始减速。与此同时 驾驶员无法精确判断前车车速 因此会在一段时间内低于前车车速 直至前后车距达到驾驶员认为的心理（安全）距离 此后驾驶员开始缓慢加速 周而复始 形成一个加速与减速不断交替的迭代过程。

1.2 交叉口路网建模

单车道、多车道和特定车道通过连接器相互连接 构成VISSIM交通仿真路网。根据路口实际路况分析 该路网由多车道构成。首先进行路网的仿真建模 确定育才路与翠华路T形交叉口及其行车方向：横向为南北方向的翠华路 双向四车道;纵向为东西方向的育才路 单向三车道 如图2所示。

1.3 定义目标车速分布和车辆减速区域

在交通构成中 每种车辆类型按照定义目标车速进行随机分布 同时当VISSIM路网自由流车速发生变化时 车速分布也随之变化 如图3所示。

车辆在通过减速区域起点后 才可以起到减速作用 除此之外 减速区域只能用于降低车速 不能增加车速以及跨路段建立减速区域。

通常情况下 行人横穿翠华路对育才路左转的车辆带来了时间延误 基于育才路与翠华路T型交叉口路口行人与车辆混合通行的特点 定义车辆减速区域为图4中深色边框内区域。

1.4 交通构成以及交通流量的输入

交通构成是VISSIM输入交通流的一个组成部分 是指进入VISSIM路网的每一股交通流构成 要求在定义输入交通流量前进行定义 一般情况想 行人流量也可定义为一种交通构成 在本论文中 为简化交通构成 认为行人严格按照信号指示灯穿过马路 故在本论文中 不考慮行人对交通构成的影响。

在路况中 货车与公交很少 约占2% 且轿车与货车或公交车通行情况无明显差异 因此本模型只使用轿车。由于学生版软件没有行人模块 因此不设置行人对交通的影响 这与实际不相符。因此论文1.3已通过定义车辆减速区域来模拟这一特殊情况。

输入交通流量与路段和时间间隔有关。在观测的时间间隔范围内 车辆进入该路段服从泊松分布规律。如果定义输入的交通流量超出该路段正常通行能力 将会在路网外部形成车辆“堆积”。本文选取某周三上午8：00-9：00时间段内的早高峰数据进行仿真 实际数车时间为15分钟 将数据扩充至一小时 数据输入如下：

翠华路（横向）：由南至北885辆 由北至南842辆;育才路（纵向）：左行350辆 右行208辆。

1.5 路线选择与转向

从路径决策起点（深色线部分）至路径决策终点（浅色线部分）这一固定路段和连接器序列组成的这一路线被称为车辆的行驶路径 其中路径决策的起点和终点属于一对多的关系。

纵向车辆可以左转或右转 横向车辆只能直行 路线选择与转向设置如图5所示。

1.6 交叉口信号控制、信号灯位置以及优先权的设置

在Vissim仿真软件中 信号控制交叉口设置由图6构成 其中包括信号灯参数、信号灯位置和冲突处优先权等的设置。

经观测 得知育才路与翠华路交汇处T型交叉口信号灯配时为：绿灯68秒 红灯42秒 黄灯3秒 周期113秒。

Vissim可对每一车道进行信号控制 根据实际情况 育才路与翠华路T型交叉口信号等安置 如图7所示。

在道路交叉口 两个不通方向的车流因为缺少信号控制 在汇合时很容易产生交织现象 从而降低交通安全和通行效率。因此保证行车安全 提高通行效率 要求次要流向的车流必须停车 方便主要方向的车流优先通过 即主要方向车流具有优先权 保证主要方向车流的车头间距与车头时距得以保证后 次要流向的车流才可汇入自由车流。

在该仿真中 翠华路上由南至北行驶的车辆相对于育才路右转驶入翠华路的车辆具有优先权 因此优先权设置如图8 浅色线车辆优先于深色线车辆。

1.7 交通仿真

进行VISSIM仿真试验 仿真过程如图9所示 仿真结果如下：

首先 横向道路翠华路绿灯 车辆优先行驶 纵向育才路右转车辆随后依次并入翠华路中 纵向道路育才路上的左转车辆停驶等待红绿灯;其后 纵向道路育才路路灯 车辆分别进入左转和右转专用道行驶 横向道路车辆停驶等待红绿灯。

2 现场观测

论文采用现场观测的方法 对西安市翠华路与育才路交汇处的T形交叉路口十五分钟内的所有处于倒计时末期（最后5秒）的机动车驾驶员的驾驶行为进行调查 调查结果见表1。

3 对比分析

对VISSIM仿真结果与实地现场观测结果进行综合对比并进行分析 结果存在不一致。由于VISSIM软件是一种理想化的汽车运行状况 模拟汽车能够严格遵守道路交通规则 能够以理想的车速与加速度控制驾驶速度 并且在机动车绿灯倒计时末期会减慢车速 使得车辆能够在停车线前完全停下来 且不发生追尾等事故。而根据现场观测结果可知 少数驾驶员会在机动车绿灯倒计时末期采取减速停车的措施 大部分驾驶员会选择加速快速通过交叉口。

4 结论

通过以上分析 机动车信号灯倒计时会对驾驶员的驾驶行为会产生以下两种影响：

（1）有利影响：倒计时信号能够保证驾驶员在接近交叉路口时能够时刻掌握红绿灯信号剩余时间以及信号灯运作情况 满足驾驶员能够快速决定在黄灯前选择停车等待红灯还是通过快速交叉口 减少甚至消除黄灯困境区域 提高车辆通过率 避免非故意闯红灯现象 提高交叉口的交通安全。

（2）不利影响：绿灯倒计时不断减少

驾驶员在无形中会产生竞争感和期待感 采取加速行驶以赶在绿灯结束前通过路口。然而当驾驶员对可通过路口的时间判断不准确时 就会出现盲目抢过交叉路口的现象 增加闯红灯概率 且在车速较高时更易发生重大交通事故。

在中国 道路交通安全法对黄灯的规定存在很大的争议 其中绿灯倒计时信号的第二种不利影响更为突出 使得驾驶员在绿灯末期驾驶行为的差异性加大 一部分驶员会选择在机动车绿灯倒计时末期减速甚至停车 而另一部分驾驶员却会选择加速通过停车线。

在交通安全方面 加速通过停车线存在很大的安全隐患;在交通效率方面 黄灯期间越过停车线的驾驶员安全问题也存在很大的隐患 倒计时信号灯的设置更会严重影响绿灯末期车辆的通行效率。因此 为保证交通安全和效率 应谨慎使用机动车绿灯倒计时。

参考文献

[1] 杨小宝，王可飞.信号倒计时装置的交通影响分析及其展望[J].综合运输，2015，37（10）：61-67.

[2] 许伦辉，伍帅，胡三根.倒计时交通信号对交叉口车流特性的影响[J]. 公路工程， 2016，41（01）： 64-69+84.

[3] 曹弋，杨忠振，左忠义.绿灯倒计时信号对驾驶行为的影响[J].中国安全科学学报，2015，25（02）：77-82.

[4] 尹俊淞.基于道路速度-排队长度的VISSIM参数标定建模与算法[J].交通运输工程与信息学报，2019，17（03）：144-151.

[5] 张萌.VISSIM仿真在交叉口信號配时优化中的应用[J]. 信息与电脑（理论版）， 2019（06）： 119-121.

[6] 张世豪，王玉杰，任海鹏.基于VISSIM千山—园林路交叉口微观仿真研究[J].黑龙江交通科技，2015，38（04）：6-7.