一個被忽視的信號控制功能

文 / 張福生

【編者按】

交通信號控制的標準化一直是國內外討論的熱點，交通信號控制系統相關標準是行業技術、產品、工程應用的基本規范，標準中每一個細節都會對產品質量、功能、項目成敗、甚至交通安全帶來影響。本文就標準制定中一些被忽視的細節，及結合國內外相關標準進行分析研究。

啟動時序問題

交通信號的啟動時序是指信號控制由無信號到有信號的時間過程，從交通流運行效果上表現為路口交通流由無序（非受控）到有序（受控）的轉換過程；從信號機運行的角度看，啟動時序應包括：信號控制機由關機到開機的信號輸出時序、信號燈輸出由關燈到開燈的信號輸出時序、信號燈輸出由黃閃到正常控制的信號輸出時序。信號啟動時序的正確與否直接關系到路口交通安全、運行效率。

作為一種獨立而特殊控制狀態，啟動時序的規范在我國一直沒有得到足夠的重視，國家標準《道路交通信號機》（GB25280-2016）中對交通信號控制機的控制功能定義（標準4.1.1信號機類別及基本控制功能分類）包括黃閃控制、多時段控制、手動控制、感應控制、無電纜協調控制、聯網控制、單點優化控制、公交信號優先、緊急時間優先，并沒有將啟動時序作為獨立的控制功能進行定義。

與啟動時序相關內容僅見于GB25280-2016標準的“5.4.2啟動時序”，主要內容有——當信號機通電開始運行時，應先進行自檢，然后按如下時序啟動：相位應先進入黃閃信號，持續時間至少10s；黃閃信號結束后應進入紅燈狀態，持續時間至少5s；啟動時序結束后，信號機按預設置方案運行。

分析該條規定，目的是期望通過黃閃警示與全紅信號將路口清空，之后進入正常控制狀態，分析這個啟動時序的3個時段存在的問題：

黃閃信號時段——依據依照《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第四十二條之規定：“ 閃光警告信號燈為持續閃爍的黃燈，提示車輛、行人通行時注意瞭望，確認安全后通過”。即，在此時段中，路口各入口方向交通流仍可進入路口，因此無法達到路口清空目的，且由于行人信號無黃燈輸出，行人路權無明確路權指示無安全保障，結果是路口仍運行于無序狀態。

全紅信號時段——此時段的全紅時長必須要保證路口內包括行人、非機動車、機動車在內的所有交通流清空；在一些復雜的大型路口，由于超長的行人過街時間會使全紅時間多達幾十秒，造成路口資源嚴重浪費，甚至會引發嚴重的交通擁堵。

進入預定方案運行——沒有明確定義感應控制、優先控制等與交通檢測緊密相關的控制模式的處理流程，造成信號相位的感應需求、感應擴展需求、優先需求的處理失據，造成啟動階段感應控制等模式運行失效。

啟動時序與相關建議

啟動模式：交通信號控制的啟動期間應作為獨立的控制方式存在，可根據路口環境、交通流特性和控制需求具備可定義的啟動時序，當一臺交通信號控制機同時控制多個路口時，信號啟動時序應可獨立定義且互不干擾。啟動時序至少要考慮一下內容：

開燈間隔時間：信號燈開燈時（包括關機到開機、供電中斷后恢復、信號輸出關燈到開燈）應規定信號啟動時間范圍，包括信號輸出恢復的最小間隔時間和最大間隔時間；其中最短時間用于防止信號輸出閃斷、閃開造成路口的交通安全問題，最大間隔時間用于約束開機過程中最長的啟動時間，建議時間范圍7s-60s。

啟動時序：交通信號控制機應具備可自定義信號啟動時序的能力，啟動時序可根據路口空間特性、交通流特性進行定制化設計；設計信號啟動時序的基本方法是利用法規中的讓行規則、信號燈輸出狀態等手段實現交通流無序到有序的過渡，之后進入正常控制狀態。

案例：以簡單的兩相位路口為例設計信號啟動時序，預定進入正常模式后無路權的交通流方向應首先輸出黃燈信號（至少3秒），之后輸出紅燈信號直至正常模式獲得路權；預定進入正常模式后立即擁有路權的交通流方向首先輸出關燈狀態（交通流依法通行，見《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第五十二條、第六十九條、第七十五條之規定），直至正常模式時輸出綠燈。（下圖）

說明，本案例僅為最簡單的兩相位路口啟動時序設計，多股交通流進入的大型路口啟動時序復雜程度要遠高本案例，需在認真分析沖突關系、間隔時間、清空約束條件的前提下，結合路口物理特性及交通流特性的前提下進行設計。

相關問題

感應控制：針對運行于感應控制模式的路口，信號啟動時應能自動為所有相位生成感應需求，防止信號啟動后已經通過檢測區域的車輛被遺留在道路上。

優先控制：有車輛優先控制應用的路口，如需專用相位保障車輛通過，啟動時序期間應自動生成優先請求，防止優先相位被忽略造成優先車輛滯留。

緊急控制：允許緊急車輛在啟動時序期間申請路權，信號控制器應能保持緊急申請，直至啟動時序結束后進入緊急控制方式。

手動控制：啟動時序期間，所有手動操作應被忽略，直至信號控制器進入正常運行模式。

行人過街控制：行人過街路口啟動時序設計要考慮行人清空與機動車警示的控制需求，建議啟動過程中行人相位輸出綠閃信號，行人綠閃時間要保證已經進入道路的行人按正常步速安全通過，機動車相位輸出黃閃信號進行警示或輸出紅燈信號。行人二次過街路口，應保障啟動時序過程中行人過街連續性。

行人按鈕處理：信號啟動時序期間，信號控制器應自動為行人請求過街信號，有行人等待提示設施的路口應同時輸出等待提示。

行人地面燈：設置行人地面信號燈的路口，應在啟動時序期間保障與同相位信號輸出狀態一致。

無障礙設施：設置“盲人鐘”“震動提示器”等無障礙行人設施的路口，相關設施應在啟動時序期間輸出“禁止通行信息”。

可變車道、可變標志：設置動態可變標志、可變車道指示、速度引導裝置的路口，在啟動時序期間輸出明確的指示信息，或關閉信息輸出。

黃閃與啟動時序：黃閃狀態切換至正常信號控制狀態應同樣按照啟動時序進行信號序列設計。

優先級處理：啟動時序結束后，應根據控制方式優先級啟動相應的控制方式。