關于圖形計時紅綠燈的應用研究

郝德強 武秀文

摘 要：本文通過對青島市交通的綜合條件進行調研，確定圖形計時紅綠燈的應用范圍，對投入使用的可能性進行理論分析。最后，結合調查數據和國家政策法規進行合理分析，提供關于圖形計時紅綠燈應用實際的可能性，同時，為技術實現和針對性投入使用提供理論性指導意見。

關鍵詞：圖形計時;紅綠燈;應用研究

1 圖形計時紅綠燈的設計背景

在中國，交通信號燈變換的順序是：綠燈（通行）、黃燈（準備停止）和紅燈（停止），小路口上的交通計時紅綠燈通常是時間到了，紅燈直接變綠燈，或者是綠燈閃爍后變黃燈再變紅燈，不配備有數字倒計時顯示裝置。這樣一來，駕駛員常常會因不能確定什么時間紅綠燈會變化而當紅綠燈變化時慢幾秒動作，導致后方原本可以通過的車輛因前方車輛的延時而不能順利通過，極易造成交通擁堵，然而在普通的小型城鎮道路交叉路口設置帶有數字倒計時功能的紅綠燈又顯得不十分必要，容易造成資源浪費。現有路口交通計時紅綠燈的計時是采用秒數倒數的方式，秒數倒數后紅燈變黃再變綠燈，或者是秒數倒數后綠燈變黃再變紅燈。這種秒倒數計時的方式不適合普通的小型城鎮道路交叉路口上的交通計時，甚至對可移動式紅綠燈而言，秒數的倒計時概念是十分不清晰的。作為現有不配備倒計時顯示功能的路口交通計時紅綠燈之一的可移動式紅綠燈，為圖形計時紅綠燈的應用提供一定的現實可能。無論從二者的實際應用因素的重合性和優勢的互補性而言，圖形計時紅綠燈有完全替代的可能。

2 傳統紅綠燈與圖形計時紅綠燈的模式分析

傳統紅綠燈大都是圓形信號燈，圓形信號燈指的是普通的無圖案的機動車或非機動車信號燈。盡管圓形信號燈表達的通行規定適用方向不像箭頭信號燈那樣直觀，但仍然是十分明確的：綠燈時，圓形信號燈表達的通行規定適用方向為直行方圓形箭頭行人自行車直行（綠燈時）;直行和左轉（紅燈時）箭頭所指方向或車道步行方式非機動車方式顯示圖案適用方向、車道、交通方式;紅燈時，圓形信號燈表達的通行規定適用方向為直行和左轉方向。圖形計時紅綠燈的設計是基于圓形信號燈的。圖形計時的小路口交通計時紅綠燈，包括依次排列的紅燈、黃燈和綠燈，所述的紅燈和綠燈都包括內圓和用于計時的外圓環，所述外圓環是采用順時針勻速消減計時。改良設計后的有益效果：計時方式內置化、圖形化，使得紅綠燈計時形象化，且結構簡單合理。圖形計時紅綠燈的工作原理：圖形計時紅綠燈是把現有的圓形信號燈設計成同心圓，分為內圓和外圓環，紅燈亮起時，紅外圓環和紅內圓同時亮起，亮起后紅外圓環自上而下或者順時針勻速消減計時，計時過程中，紅內圓保持亮起靜止的狀態，當紅外圓環計時的最后幾秒內，紅內圓以一定頻率閃爍，直至紅外圓環完全消退計時結束，紅燈全滅;接著黃燈亮起經閃爍后滅，再綠燈亮起，綠燈的工作原理與紅燈相同。

3 圖形計時紅綠燈的優勢

圖形計時的紅綠信號燈不但具有普通信號燈的全部功能，還在形式進行了改良和創新，和傳統的紅綠燈比較而言，圖形計時紅綠燈優勢明顯。

（1）對于傳統的紅綠燈模式，圖形計時紅綠燈將計時器和LED燈芯結構有機結合在一起，設計簡單一目了然，可以減少制作成本。

（2）中國現有倒計時裝置只有數字版倒計時顯示裝置，現有圓形信號為主的紅綠燈不具備倒計時功能，且配備數字倒計時顯示裝置的作用不明顯，相反會增加可移動式紅綠燈的制作及維護成本。

（3）小型城鎮交叉路口地形比較狹窄，不易設置大型的交通信號燈。傳統的計時與交通燈分離的設計會增加設置的體積與面積，用于小路口造成資源浪費，考慮到現有固定式紅綠燈的使用慣性過大，可在試用初期與可移動式紅綠燈結合，圖形計時紅綠燈與現有紅綠燈相比存在完全替代的可能性。

（4）對于紅綠燈并未設置數字計時功能的小路口而言，行人和汽車駕駛員無法預知等待時間，會產生急躁心理。消減計時的紅綠燈模式可以讓他們提前計算通行的時間，從而緩解心情。圖形計時的紅綠燈可以提高車主啟動車子的反應時間，從而減少等待，為車主謀福利。

4 圖形計時紅綠燈應用可能性分析

目前，中國面臨新一輪跨越式發展，城市建設步伐不斷加快，新城區建設如火如荼，舊城區改造也同步進行，城市道路建設必不可少。在交通設施上，國家也大力提倡科技創新。加快推行預防性養護。研究制訂預防性養護指導政策、技術標準。加強預防性養護新設備、新材料、新技術和新工藝的研究，推行低碳、環保、節能養護，努力形成成套技術標準體系。

現有大中城市的道路分為四類：快速路，主干路，次干路和支路。從快速路到支路，其道路網合理的級配結構通常是"金字塔"型，即等級越低的道路其道路網密度越高。而我國許多大中城市的道路網結構卻是"倒三角形"的，普遍缺乏次干路和支路，所以國家政策也顯示，在近幾年的城市道路規劃中，會大幅度增加次干路和支路的建設。圖形計時紅綠燈就是為了配合小路口的交通指示，城市次干路和支路的建設，會使得對這種適用的圖形計時紅綠燈的需求大大增加。

基于以上問題的分析非常有利于圖形計時紅綠信號燈的定點推廣與有效應用。圖形計時的小路口交通計時紅綠信號燈作為城市智能交通系統建設的一部分，不僅擁有智能化的控制功能，更節約了資源，將信號燈與計時器合二為一，是工業設計理念服務生活的完美應用。

5 總結

針對青島市小型城鎮道路交叉口而言，尤其是指示燈不配備倒計時功能的路口，指示燈之間的轉換增加了可視化的計時指示功能后，可以讓出行的人們更好得把握過路口的時間，不會因為紅綠燈之間突然的轉換而反應不及時導致違反交通規則，也不會因為不知道等待的時間而變得焦急難耐。在試點初期，應用路段當針對青島市范圍內的學校、景區，居民區附近小型交通路口為主，主要與可移動式紅綠燈相結合。

這項針對小路口交通的科技創新項目的投入應用使得人們可以更加直觀地了解通行的時間和等待的時間，小路口的交通指示更加人性化，且某種程度來說，圖形計時紅綠燈符合了國家發展規劃中政府對公路交通做出的目標，無論從理論上技術上都存在可推廣實現的價值。

參考文獻：

[1]張靜.論信息可視化設計在交通標志中的應用[J].大眾文藝，2013.10.

[2]楊華.基于JAVA的十字路口紅綠燈系統設計與實現[J].電腦知識與技術，2019.2.

大學生創新訓練項目：圖形計時紅綠燈

作者簡介：郝德強（1996-），男，山東臨沂人，土木工程專業。