基于T型交叉路口的倒計時信號燈分析

劉 丹

摘 要：以西安市翠華路與育才路的T型交叉路口為例 通過VISSIM軟件仿真無倒計時信號燈情況下的理想路況 并采用現場觀測的方法了解駕駛員在經過紅路燈時駕駛員的駕駛行為 研究倒計時信號燈對駕駛員駕駛行為的影響。研究結果表明機動車綠燈倒計時并不一定有利于交叉路口的交通安全及通行效率 因此為保證交通安全和效率 應謹慎使用機動車綠燈倒計時。

關鍵詞：倒計時信號燈;駕駛行為;交叉口;VISSIM

中圖分類號：U491? 文獻標識碼：A? 文章編號：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

機動車倒計時信號燈[1]是一種附加在現有城市交通信號燈下方 對紅綠燈信號進行倒計時的裝置 也作為對紅綠燈信號結束前的提醒。

在我國 對于增設倒計時信號燈對駕駛員的心理以及駕駛行為是否產生影響還沒有深入的研究 對交叉口交通安全的作用尚不明確。在國內外的研究中 是否采用倒計時信號一直存在爭論 焦點在于倒計時信號是否會增加綠燈末期時的車輛闖紅燈概率[2][3]。本文以陜西省西安市雁塔區翠華路與育才路交匯處的T型交叉路口為例 通過VISSIM仿真在無倒計時信號燈的情況下理想的路況 實地觀測在有倒計時情況下駕駛員的駕駛行為 并給出結論與建議。

1 西安市翠華路與育才路交匯處的T型交叉路口交通仿真[4]

1.1 VISSIM軟件概述

VISSIM[5]是德國PTV（PVC全拼）公司開發的微觀交通流仿真軟件系統 主要用來分析交通系統的各種運行以及道路在車道類型、交通組成、交通信號控制、停讓控制等眾多條件限制下的交通運行情況 具有分析、評價、設計方案比較、優化交通網絡等功能。

VISSIM仿真軟件內部由兩部分組成：交通仿真器部分和信號狀態產生器部分。核心模型是于1974年Wiedemann建立的生理-心理駕駛行為模型[6] 如圖1所示 其基本思路：一旦駕駛員認為與前車距離小于他的心理（安全）距離 則會采取措施開始減速。與此同時 駕駛員無法精確判斷前車車速 因此會在一段時間內低于前車車速 直至前后車距達到駕駛員認為的心理（安全）距離 此后駕駛員開始緩慢加速 周而復始 形成一個加速與減速不斷交替的迭代過程。

1.2 交叉口路網建模

單車道、多車道和特定車道通過連接器相互連接 構成VISSIM交通仿真路網。根據路口實際路況分析 該路網由多車道構成。首先進行路網的仿真建模 確定育才路與翠華路T形交叉口及其行車方向：橫向為南北方向的翠華路 雙向四車道;縱向為東西方向的育才路 單向三車道 如圖2所示。

1.3 定義目標車速分布和車輛減速區域

在交通構成中 每種車輛類型按照定義目標車速進行隨機分布 同時當VISSIM路網自由流車速發生變化時 車速分布也隨之變化 如圖3所示。

車輛在通過減速區域起點后 才可以起到減速作用 除此之外 減速區域只能用于降低車速 不能增加車速以及跨路段建立減速區域。

通常情況下 行人橫穿翠華路對育才路左轉的車輛帶來了時間延誤 基于育才路與翠華路T型交叉口路口行人與車輛混合通行的特點 定義車輛減速區域為圖4中深色邊框內區域。

1.4 交通構成以及交通流量的輸入

交通構成是VISSIM輸入交通流的一個組成部分 是指進入VISSIM路網的每一股交通流構成 要求在定義輸入交通流量前進行定義 一般情況想 行人流量也可定義為一種交通構成 在本論文中 為簡化交通構成 認為行人嚴格按照信號指示燈穿過馬路 故在本論文中 不考慮行人對交通構成的影響。

在路況中 貨車與公交很少 約占2% 且轎車與貨車或公交車通行情況無明顯差異 因此本模型只使用轎車。由于學生版軟件沒有行人模塊 因此不設置行人對交通的影響 這與實際不相符。因此論文1.3已通過定義車輛減速區域來模擬這一特殊情況。

輸入交通流量與路段和時間間隔有關。在觀測的時間間隔范圍內 車輛進入該路段服從泊松分布規律。如果定義輸入的交通流量超出該路段正常通行能力 將會在路網外部形成車輛“堆積”。本文選取某周三上午8：00-9：00時間段內的早高峰數據進行仿真 實際數車時間為15分鐘 將數據擴充至一小時 數據輸入如下：

翠華路（橫向）：由南至北885輛 由北至南842輛;育才路（縱向）：左行350輛 右行208輛。

1.5 路線選擇與轉向

從路徑決策起點（深色線部分）至路徑決策終點（淺色線部分）這一固定路段和連接器序列組成的這一路線被稱為車輛的行駛路徑 其中路徑決策的起點和終點屬于一對多的關系。

縱向車輛可以左轉或右轉 橫向車輛只能直行 路線選擇與轉向設置如圖5所示。

1.6 交叉口信號控制、信號燈位置以及優先權的設置

在Vissim仿真軟件中 信號控制交叉口設置由圖6構成 其中包括信號燈參數、信號燈位置和沖突處優先權等的設置。

經觀測 得知育才路與翠華路交匯處T型交叉口信號燈配時為：綠燈68秒 紅燈42秒 黃燈3秒 周期113秒。

Vissim可對每一車道進行信號控制 根據實際情況 育才路與翠華路T型交叉口信號等安置 如圖7所示。

在道路交叉口 兩個不通方向的車流因為缺少信號控制 在匯合時很容易產生交織現象 從而降低交通安全和通行效率。因此保證行車安全 提高通行效率 要求次要流向的車流必須停車 方便主要方向的車流優先通過 即主要方向車流具有優先權 保證主要方向車流的車頭間距與車頭時距得以保證后 次要流向的車流才可匯入自由車流。

在該仿真中 翠華路上由南至北行駛的車輛相對于育才路右轉駛入翠華路的車輛具有優先權 因此優先權設置如圖8 淺色線車輛優先于深色線車輛。

1.7 交通仿真

進行VISSIM仿真試驗 仿真過程如圖9所示 仿真結果如下：

首先 橫向道路翠華路綠燈 車輛優先行駛 縱向育才路右轉車輛隨后依次并入翠華路中 縱向道路育才路上的左轉車輛停駛等待紅綠燈;其后 縱向道路育才路路燈 車輛分別進入左轉和右轉專用道行駛 橫向道路車輛停駛等待紅綠燈。

2 現場觀測

論文采用現場觀測的方法 對西安市翠華路與育才路交匯處的T形交叉路口十五分鐘內的所有處于倒計時末期（最后5秒）的機動車駕駛員的駕駛行為進行調查 調查結果見表1。

3 對比分析

對VISSIM仿真結果與實地現場觀測結果進行綜合對比并進行分析 結果存在不一致。由于VISSIM軟件是一種理想化的汽車運行狀況 模擬汽車能夠嚴格遵守道路交通規則 能夠以理想的車速與加速度控制駕駛速度 并且在機動車綠燈倒計時末期會減慢車速 使得車輛能夠在停車線前完全停下來 且不發生追尾等事故。而根據現場觀測結果可知 少數駕駛員會在機動車綠燈倒計時末期采取減速停車的措施 大部分駕駛員會選擇加速快速通過交叉口。

4 結論

通過以上分析 機動車信號燈倒計時會對駕駛員的駕駛行為會產生以下兩種影響：

（1）有利影響：倒計時信號能夠保證駕駛員在接近交叉路口時能夠時刻掌握紅綠燈信號剩余時間以及信號燈運作情況 滿足駕駛員能夠快速決定在黃燈前選擇停車等待紅燈還是通過快速交叉口 減少甚至消除黃燈困境區域 提高車輛通過率 避免非故意闖紅燈現象 提高交叉口的交通安全。

（2）不利影響：綠燈倒計時不斷減少

駕駛員在無形中會產生競爭感和期待感 采取加速行駛以趕在綠燈結束前通過路口。然而當駕駛員對可通過路口的時間判斷不準確時 就會出現盲目搶過交叉路口的現象 增加闖紅燈概率 且在車速較高時更易發生重大交通事故。

在中國 道路交通安全法對黃燈的規定存在很大的爭議 其中綠燈倒計時信號的第二種不利影響更為突出 使得駕駛員在綠燈末期駕駛行為的差異性加大 一部分駛員會選擇在機動車綠燈倒計時末期減速甚至停車 而另一部分駕駛員卻會選擇加速通過停車線。

在交通安全方面 加速通過停車線存在很大的安全隱患;在交通效率方面 黃燈期間越過停車線的駕駛員安全問題也存在很大的隱患 倒計時信號燈的設置更會嚴重影響綠燈末期車輛的通行效率。因此 為保證交通安全和效率 應謹慎使用機動車綠燈倒計時。

參考文獻

[1] 楊小寶，王可飛.信號倒計時裝置的交通影響分析及其展望[J].綜合運輸，2015，37（10）：61-67.

[2] 許倫輝，伍帥，胡三根.倒計時交通信號對交叉口車流特性的影響[J]. 公路工程， 2016，41（01）： 64-69+84.

[3] 曹弋，楊忠振，左忠義.綠燈倒計時信號對駕駛行為的影響[J].中國安全科學學報，2015，25（02）：77-82.

[4] 尹俊淞.基于道路速度-排隊長度的VISSIM參數標定建模與算法[J].交通運輸工程與信息學報，2019，17（03）：144-151.

[5] 張萌.VISSIM仿真在交叉口信號配時優化中的應用[J]. 信息與電腦（理論版）， 2019（06）： 119-121.

[6] 張世豪，王玉杰，任海鵬.基于VISSIM千山—園林路交叉口微觀仿真研究[J].黑龍江交通科技，2015，38（04）：6-7.