道路交通信號的通信式倒計時應用技術

摘要：本文介紹了道路交叉路口紅綠燈信號控制的輔助設備——倒計時的種類、展示方式、應用場景，比較了各種倒計時的優缺點，最后對通信式倒計時的數據格式和實現手段進行了詳細說明，對于通信式倒計時的推廣具有重要的參考價值。

關鍵詞：地址編排 數據格式 數碼轉換

0 引言

隨著城市規模的不斷擴大、道路和機動車輛的增多，道路交通管理的科技化水平也在不斷提高，其中道路交叉路口信號控制成為其重要手段之一，在交通信號控制中，路口紅綠燈放行時間的多少和呈現方式無論對于行人還是機動車駕駛人員來說，都具有非常重要的直觀意義，交通信號的通信式倒計時就是一種有效的顯示手段，它能夠及時準確地將紅綠燈剩余的放行時間展示出來。

交通信號控制的專業用語

信號周期：一組交通信號燈（綠、綠閃、黃、紅）循環放行一次所需要的時間。信號階段：信號周期中的基本時間單元，燈色保持不變的放行時間段及其轉換間隔。信號相位：在一個信號周期內分配給一股或多股獨立交通流的一組綠、黃、紅燈變化的信號時序。協調控制：通過使多個路口的協調階段的起始和放行時間保持一定的關系，把多個路口的交通信號燈協調起來加以控制。

1 倒計時的種類

根據倒計時信息來源的不同，可以將倒計時劃分為如下三類：

1.1 全程學習型 根據不同顏色的信號燈顯示時間的長短進行計時采樣，然后在下一個周期內進行顯示。主要優點是使用簡單方便，缺點是信號燈的放行時間在前后兩個周期內發生改變時，不能及時反映出來，有時反而會誤導駕駛人員和行人，誘發交通事故。

1.2 最后激活型 由交通信號控制機在相位放行的最后階段提供瞬時關燈脈沖激活倒計時從固定的時間點開始顯示（點亮）倒計時，提醒駕乘人員即將進入變燈的最后幾秒鐘，同時可以伴隨下一個相位對應車輛進入待轉區內的交通誘導屏顯示，提高車輛通行效率，減少車輛在路口的延誤時間和環境污染。一般在長度不再改變的最后9秒開始倒計時。主要優點是能夠在紅綠燈發生改變時，提前提醒駕駛人員，及時采取相應的措施；同時也能夠適應交通信號燈配時在不同周期發生改變的情況；也可以適用于優化控制和感應控制等情況。

1.3 實時通信型 由交通信號控制機在每個相位運行期間按照1秒鐘的頻率，將各個方向的倒計時顯示屏的實時顯示信息發送出來，由其各個倒計數顯示屏提取和自己的地址匹配的數據（數字和顏色），解碼后顯示出來。主要優點是能夠適用于各種控制手段和場合，及時準確地反映交通信號燈放行時間的變化。綜合了前兩種型號的優點。

2 倒計時的展示

目前主要通過兩種方式展示出來，一種是每個方向單獨安裝一塊780型的大倒計時顯示屏，在有左轉或直行燈放行時輸出相應的綠色倒計時數據，在沒有左轉和直行燈色放行時顯示紅色倒計時數據，表示尚需等待的紅燈時間，具體是直行還是左轉的等待時間取決于其放行的先后順序。另一種是每組燈有一塊倒計時顯示屏，主要是借助于每組燈的黃燈燈盤，由于黃燈盤在綠燈和紅燈點亮時均處于關閉狀態，因此可以將其用來作為紅燈和綠燈時間的輔助顯示手段；也就是說，除了黃燈正常需要點亮之外，其余時間均用來作為倒計時，按照該燈組是綠燈還是紅燈作相應顯示。

3 倒計時的應用

3.1 按方向單屏多階段連續顯示 按照地理位置上的北、東、南、西入口方向各自安裝一塊通信倒計數顯示屏（即每個方向左轉、直行合用一塊倒計數，分先、后在放行時啟用顯示），將幾個相關階段連續放行時間和的倒計時顯示，同時按照階段的相關性不同分先、后連續顯示。比如，南北直行、南北直右、南向通行、南北左轉、南北左右這五個階段，從南入口方向看，前三個階段是直行連續相關的，將這三個階段時間合計在一起連續顯示，后兩個階段是左轉連續相關的，將這兩個階段的時間合計在一起連續顯示。主要優點是顯示效果明顯（綠色表示該方向有直行或左轉信號燈放行，紅色表示既沒有左轉，也沒有直行燈或二者同時放行）。存在缺點是每塊倒計時顯示屏的費用較高，此外，在較寬幅的路面將左轉和直行燈組分開于道路兩側安裝時，倒計時不易被人發現，普通人員難以看懂。

3.2 按方向多屏多階段并行顯示 按照地理位置上的北、東、南、西入口方向，同時考慮燈組類別或稱性質（左轉燈組、直行燈組、右轉燈組）均安裝自己的通信倒計時（左轉倒計時、直行倒計時、右轉倒計時）顯示屏。比如，南北直行、南北左轉、東西直行、東西左轉四個放行階段，就是一種最通行的階段組合。主要優點是每個燈組燈色放行時間直觀明了，一般利用黃燈公用一個燈盤，費用低廉。存在缺點是顯示效果字體偏小。

3.3 按方向單屏多路口協調顯示 有些路口由于歷史原因與另外一些路口不僅相鄰而且距離較近，這些路口間的交通信號需要進行協調控制，此時相鄰路口的通信倒計時的顯示有助于信號配時參數的合理設置，每個路口按照地理位置上的北、東、南、西入口方向各自安裝一塊通信倒計時顯示屏，相鄰路口的倒計時顯示屏可以相互獨立、各自顯示。主要優點是協調效果直觀明了，路口間通行效率高。存在缺點是費用較高。

3.4 復雜路口的倒計時顯示 有些路口由于歷史原因是一種極不規則的形狀，如環島五叉、六叉路口等，它們除了地理位置上的北、東、南、西入口方向外，還有北東、東南、西南、西北等斜對角方向的一個或多個入口存在。為了避免路口內部出現車流沖突，還可以進一步將車流劃分為內部循環和外部循環。對于內部循環和外部循環各自采用一組倒計時屏顯示。主要優點是對于車流較大的復雜路口，信號燈和倒計時的聯合使用有利于機動車輛的有序通行，為交通安全提供最大限度的輔助。存在缺點是一般的交通信號控制機難以實現該功能，投入費用也較高。

3.5 請求式行人過街 在按照行人請求啟動行人過街放行燈色時，行人請求的效果可以通過通信式倒計時將機動車和行人各自燈色剩余的放行時間及時準確地顯示出來，給人以直觀有效的反饋信息。如果沒有通信式倒計時，則行人請求的效果和需要等待的時間無法直觀表達出來。

4 通信倒計時的實現手段

4.1 地址編排 將分布在一個路口不同進口（方位）的倒計時顯示屏按照順時針方向根據其車輛通行權從北面開始單獨編址；一般路口使用四塊倒計時顯示屏，可以依次設置四個地址；超過四塊則做相應的擴展。

4.2 數據格式 通信式倒計時顯示屏的數據源來自于交通信號控制機，這兩種設備之間采用RS-485通信方式，將所有的通信倒計時屏串聯在一起和交通信號機相連接，不同的倒計時屏截取和自己的硬件地址相同的顯示數據（數字和顏色）。根據信號燈的當前放行狀態，從燈色放行開始以1秒的頻率輸出每個方向倒計時的顯示數值和顏色，依次1秒遞減，保持倒計時遞減到最后一秒時，燈色顯示也只剩下一秒，避免倒計時顯示出現0秒的不合理狀態。數據格式可以采用：（地址、十位數、個位數）三字節組的形式，其中地址按照北、東、南、西約定，十位數和個位數的最低位由于在轉換為七段碼時用不上（那里用做小數點了），可以合并作為顏色位來使用，使用二位組合可以表示四種狀態，（00——無色，關屏、01——綠色、10——紅色、11——黃色）。

4.3 數碼轉換 由于所有倒計時均采用七段碼形式顯示，因此存在一個數字和七段碼之間的對應表。又由于隨著交通流量的急劇膨脹，有些路口倒計時顯示也已經超出了99秒的范圍，如何表達100及其以上的數字，已經成為一個急需解決的問題。具體辦法是使用十六進制表示法，并結合七段碼的顯示效果，對于高位，數字“10”顯示為“A”，數字“11”顯示為“b”，數字“12”顯示為“C”，數字“13”顯示為“d”，數字“14”顯示為“E”，數字“15”顯示為“F”；低位仍然使用數字“0”到“9”正常顯示。

具體映射關系如下：

5 結束語

交通信號倒計時的應用對于提高路口機動車和行人的通行效率，減少車輛延誤時間，節能減排都是極為有利的。但是在實踐中有些地方對倒計時使用存在抵觸情緒，其主要原因是它也會激發某些司機闖（最后幾秒）綠燈的行為，一種有效的對付手段是將綠閃的時間從綠色倒計時內剔除掉，也就是說，在綠閃開始時綠色倒計時已經正常結束。

參考文獻：

[1]《交通信號控制機與上位機間的數據通信協議》GB/T 20999-2007.