許倫輝， 伍　帥， 胡三根

(華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 廣東 廣州　510640)

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倒計(jì)時(shí)交通信號(hào)對(duì)交叉口車(chē)流特性的影響

許倫輝， 伍帥， 胡三根

(華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 廣東 廣州510640)

[摘要]在總結(jié)現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，考慮交叉口信號(hào)控制影響駕駛員的駕駛行為，進(jìn)一步研究倒計(jì)時(shí)交通信號(hào)燈對(duì)交叉口車(chē)流行駛特性的影響。通過(guò)實(shí)地調(diào)查采集數(shù)據(jù)，分別從時(shí)間和空間的角度探究有無(wú)倒計(jì)時(shí)的兩類(lèi)信號(hào)交叉口中地點(diǎn)車(chē)速的分布規(guī)律，并加以對(duì)比分析。結(jié)果表明在有倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈交叉口，車(chē)輛通過(guò)停車(chē)線的平均車(chē)速高于無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口，而高速行駛的車(chē)輛所占比例卻相對(duì)減少，能有效提高交叉口通行效率和安全性。究其原因，是因?yàn)樵谟械褂?jì)時(shí)信號(hào)控制的交叉口，綠燈后期駕駛員會(huì)低速行駛至停車(chē)線；相反，在無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)控制交叉口，綠燈后期駕駛員會(huì)因存在僥幸通過(guò)交叉口的心理，而采取較快速度通過(guò)停車(chē)線；另外，倒計(jì)時(shí)信號(hào)控制能有效減少綠燈初期平均損失時(shí)間，從而可規(guī)范駕駛行為，保證車(chē)輛駛離交叉口更傾向平穩(wěn)。

[關(guān)鍵詞]交通安全； 駕駛員行為； 倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈； 信號(hào)控制交叉口

1概述

倒計(jì)時(shí)交通信號(hào)燈是城市交叉口交通控制系統(tǒng)中常見(jiàn)的設(shè)備之一，是指在交叉口設(shè)置普通信號(hào)燈的同時(shí)，另外增設(shè)數(shù)碼顯示或光帶顯示的倒計(jì)時(shí)顯示屏，可隨著交通信號(hào)控制器的運(yùn)行同步顯示當(dāng)前信號(hào)相位的剩余時(shí)間。其主要功能是為了提示交通參與者提前做好準(zhǔn)備，以便能快速、安全地通過(guò)路口。

目前，我國(guó)許多城市引進(jìn)了倒計(jì)時(shí)交通信號(hào)燈，但由于倒計(jì)時(shí)會(huì)對(duì)駕駛員的心理及駕駛行為產(chǎn)生很大的影響，國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)家學(xué)者們對(duì)于倒計(jì)時(shí)交通信號(hào)燈在交叉口的應(yīng)用效果也是褒貶不一。王巖和楊曉光運(yùn)用問(wèn)卷調(diào)查和計(jì)算分析方式，研究表明倒計(jì)時(shí)會(huì)誘發(fā)一部分駕駛員在綠燈末尾時(shí)加速通過(guò)路口，可能引發(fā)重大交通事故，因此需要設(shè)置更長(zhǎng)的綠燈間隔時(shí)間[1]；李振龍和張劍坤采用數(shù)字圖像處理技術(shù)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)有無(wú)倒計(jì)時(shí)啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示在有倒計(jì)時(shí)情況下駕駛員的啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間更快、更集中，說(shuō)明倒計(jì)時(shí)裝置可以減少綠燈初期的啟動(dòng)損失時(shí)間[2]；吳文靜、雋志才等人在對(duì)交叉口數(shù)據(jù)采集和分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Logistic模型建立了倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口行為決策模型，分析表明倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間對(duì)駕駛員的行為決策存在顯著影響[3]；錢(qián)紅波和韓皓通過(guò)問(wèn)卷調(diào)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)等方法解析機(jī)動(dòng)車(chē)綠燈倒計(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)駕駛員心理與駕駛行為的影響，得出應(yīng)謹(jǐn)慎使用機(jī)動(dòng)車(chē)綠燈倒計(jì)時(shí)的結(jié)論[4]。而國(guó)外學(xué)者，Lum和Harun通過(guò)對(duì)比分析綠燈倒計(jì)時(shí)安裝前后駕駛員闖紅燈的行為，結(jié)果表明隨著綠燈倒計(jì)時(shí)安裝時(shí)間的增多，闖紅燈行為先是顯著下降再是有所回升[5]；Ibrahim、Karim等人研究發(fā)現(xiàn)綠燈倒計(jì)時(shí)有利于駕駛員在紅燈顯示之前安全停車(chē)，紅燈倒計(jì)時(shí)可以減少駕駛員的啟動(dòng)延誤[6]；Chiou等人研究表明紅燈倒計(jì)時(shí)可以提高交叉口的安全性，而綠燈倒計(jì)時(shí)則會(huì)增加交叉口交通事件的發(fā)生[7]。

總得來(lái)說(shuō)，上述研究成果都只是從定性的角度分析倒計(jì)時(shí)交通信號(hào)燈對(duì)駕駛行為的影響，缺乏定量分析，并且少有學(xué)者從空間和時(shí)間兩個(gè)角度去探索這個(gè)問(wèn)題。本文從駕駛員的角度出發(fā)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)對(duì)有、無(wú)倒計(jì)時(shí)兩類(lèi)信號(hào)控制交叉口表征車(chē)流行駛特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和定量分析，以研究倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈對(duì)車(chē)行駛特性的影響，從而對(duì)此類(lèi)交通設(shè)施在交叉口的應(yīng)用效果做出客觀評(píng)價(jià)。

2車(chē)流行駛特性數(shù)據(jù)采集

為探究駕駛員在不同信號(hào)控制條件下的駕駛行為特性，本文需要對(duì)有、無(wú)倒計(jì)時(shí)兩類(lèi)信控交叉口表征車(chē)流行駛特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，所需采集的交通參數(shù)主要有地點(diǎn)車(chē)速和車(chē)頭時(shí)距[8]。為了保證調(diào)查數(shù)據(jù)的可用性，需選取道路條件相似，一個(gè)安裝倒計(jì)時(shí)，另一個(gè)沒(méi)有安裝倒計(jì)時(shí)的兩個(gè)交叉口作為實(shí)地觀測(cè)地點(diǎn)，并選擇最靠近內(nèi)側(cè)的直行專(zhuān)用進(jìn)口道作為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。這兩個(gè)交叉口均具有以下特性：

① 交叉口上游有充足的交通需求量，在紅燈期間車(chē)輛排隊(duì)等待車(chē)輛能達(dá)到一定的數(shù)目；

② 在綠燈放行期間，交叉口下游不存在擁擠或溢流現(xiàn)象，車(chē)流能順暢通過(guò)交叉口區(qū)域；

③ 紅燈期間排隊(duì)車(chē)流主要以小型車(chē)為主，車(chē)道受行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)側(cè)向干擾很??；

④ 交叉口地勢(shì)平坦，無(wú)明顯陡坡，無(wú)視距阻礙[9]。

通過(guò)調(diào)查和篩選，無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口選擇重慶市南岸區(qū)白鶴路和南湖路相交的路口作為研究對(duì)象，有倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口選擇重慶市南岸區(qū)青龍路和回龍路相交的路口作為研究對(duì)象。

本文采用雷達(dá)測(cè)速法獲取車(chē)流行駛車(chē)速，為了從時(shí)間和空間兩個(gè)角度具體而全面的表征車(chē)流啟動(dòng)及行駛特性，應(yīng)增加樣本數(shù)據(jù)，獲取多個(gè)地點(diǎn)的點(diǎn)車(chē)速，特選擇停車(chē)線處、距停車(chē)線3、 5、 7、 10、 15、 20、 30 m這8處斷面作為觀測(cè)點(diǎn)，高峰時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)各采集10個(gè)周期。由于后期的數(shù)據(jù)處理分析需要，記錄過(guò)程中將每個(gè)周期的綠燈時(shí)長(zhǎng)分成綠燈初期(前10 s綠燈時(shí)長(zhǎng))、綠燈中期和綠燈后期(末5 s綠燈時(shí)長(zhǎng))[10]三段。同時(shí)，采用人工測(cè)定的方法獲取紅燈期間排隊(duì)等待車(chē)隊(duì)中頭7輛車(chē)的車(chē)頭時(shí)距，選擇停車(chē)線處為觀測(cè)斷面，在高峰時(shí)段利用秒表現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)記錄。為了保證數(shù)據(jù)的可比性，以上兩項(xiàng)參數(shù)均按信號(hào)周期觀測(cè)，綠燈期間受到闖紅燈過(guò)街行人或非機(jī)動(dòng)干擾的周期予以作廢。

通過(guò)實(shí)地調(diào)查，分別在兩個(gè)信號(hào)控制交叉口大量獲取了車(chē)輛經(jīng)過(guò)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)時(shí)的有效地點(diǎn)車(chē)速，樣本容量見(jiàn)表1，為后期的數(shù)據(jù)分析提供了原始依據(jù)。

表1 樣本容量統(tǒng)計(jì)表Table1 Statisticaltableofsamplesize觀測(cè)點(diǎn)樣本容量有倒計(jì)時(shí)信控交叉口/輛無(wú)倒計(jì)時(shí)信控交叉口/輛距停車(chē)線30m117119距停車(chē)線20m114125距停車(chē)線15m121152距停車(chē)線10m119145距停車(chē)線7m127131距停車(chē)線5m122131距停車(chē)線3m126136停車(chē)線處115119

3車(chē)流行駛特性數(shù)據(jù)分析

3.1倒計(jì)時(shí)對(duì)交叉口地點(diǎn)車(chē)速的影響分析

通過(guò)對(duì)停車(chē)線的點(diǎn)車(chē)速調(diào)查，在有無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口分別獲取了115個(gè)和119個(gè)有效數(shù)據(jù)樣本(由于篇幅有限，樣本數(shù)據(jù)將不列出)，平均地點(diǎn)車(chē)速分為為7.84，7.60 m/s，具體分布如表2所示。

表2 車(chē)輛通過(guò)停車(chē)線點(diǎn)速度對(duì)比Table2 Contrastofspotspeedwhencrossingthestopline信號(hào)交叉口類(lèi)型速度<5m/s速度5～10m/s速度>10m/s有倒計(jì)時(shí)7.02%81.58%11.40%無(wú)倒計(jì)時(shí)9.24%65.55%25.21%

由表2可見(jiàn)：有倒計(jì)時(shí)與無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口，車(chē)輛到達(dá)停車(chē)線的速度均較低，多在5～10 m/s之間；但車(chē)速大于10 m/s的車(chē)輛，無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口的車(chē)輛明顯多于有倒計(jì)時(shí)的。其主要是因?yàn)轳{駛員在無(wú)倒計(jì)時(shí)提醒下以?xún)e幸心理通過(guò)交叉口。接下來(lái)分別從時(shí)間和空間兩個(gè)角度分析交叉口地點(diǎn)車(chē)速的分布情況。

3.1.1交叉口進(jìn)口道地點(diǎn)車(chē)速的空間分布規(guī)律

駕駛員在進(jìn)入交叉口的過(guò)程中，速度會(huì)不斷發(fā)生改變，通過(guò)比較車(chē)輛在不同斷面的速度分布，從空間角度探究車(chē)流的行駛特性以分析倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈對(duì)駕駛員行為的影響。統(tǒng)計(jì)兩個(gè)交叉口中，車(chē)輛在距停車(chē)線30、 20、 15、 10、 7、 5、 3、 0 m處時(shí)不同綠燈時(shí)期的地點(diǎn)車(chē)速，尋得其變化規(guī)律。

① 綠燈初期有、無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口地點(diǎn)車(chē)速變化規(guī)律。

圖1反映的是綠燈初期在有倒計(jì)時(shí)的信號(hào)交叉口，地點(diǎn)車(chē)速隨空間位置的變化規(guī)律，進(jìn)口道任意位置均無(wú)行駛車(chē)速高于10 m/s的車(chē)輛，行駛車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例均高達(dá)75%以上；而低速行駛車(chē)輛所占比例隨著離停車(chē)線距離的不斷縮小先逐漸增加，然后保持穩(wěn)定；并且在距停車(chē)線10 m以?xún)?nèi)的區(qū)域，車(chē)輛地點(diǎn)車(chē)速所表示出的規(guī)律幾乎一致，與空間位置沒(méi)有較大的關(guān)系。

圖1　綠燈初期有倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口地點(diǎn)車(chē)速隨　空間位置的變化規(guī)律Figure 1　Law of spot speed changing with space position in 　the intersection with countdown display at the early 　of green signal

圖2反映的是綠燈初期在無(wú)倒計(jì)時(shí)的信號(hào)交叉口，地點(diǎn)車(chē)速隨空間位置的變化規(guī)律，隨著離停車(chē)線距離的不斷縮小行駛車(chē)速高于10 m/s的車(chē)輛所占比例先減后增，但均不高；行駛車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例先增后減，且均高達(dá)78%以上；低速行駛車(chē)輛所占比例先減后增，兩者都在是距停車(chē)線10 m處這一斷面發(fā)生轉(zhuǎn)折。

圖2　綠燈初期無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口地點(diǎn)車(chē)速隨空間　位置的變化規(guī)律Figure 2　Law of spot speed changing with space position in 　the intersection without countdown display at the 　early of green signal

② 綠燈中期有無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口地點(diǎn)車(chē)速變化規(guī)律。

圖3反映的是綠燈中期在有倒計(jì)時(shí)的信號(hào)交叉口，地點(diǎn)車(chē)速隨空間位置的變化規(guī)律，行駛車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例均高達(dá)90%以上；隨著離停車(chē)線距離的不斷縮小，行駛車(chē)速高于10 m/s的車(chē)輛所占比例先減后增；低速行駛車(chē)輛所占比例與空間位置仍有較大的關(guān)聯(lián)性，具體表現(xiàn)為在距停車(chē)線10 m以外的區(qū)域?yàn)?，在距停車(chē)線10 m以?xún)?nèi)的區(qū)域有逐漸增加的趨勢(shì)。

圖3　綠燈中期有倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口地點(diǎn)車(chē)速隨空間　位置的變化規(guī)律Figure 3　Law of spot speed changing with space position in the 　intersection with countdown display at the middle of 　green signal

圖4反映的是綠燈中期在無(wú)倒計(jì)時(shí)的信號(hào)交叉口，地點(diǎn)車(chē)速隨空間位置的變化規(guī)律，進(jìn)口道的任意位置低速行駛車(chē)輛所占比例均極少；行駛車(chē)速高于10 m/s和在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例均比較高，沒(méi)有因空間位置的不同產(chǎn)生明顯波動(dòng)。

圖4　綠燈中期無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口地點(diǎn)車(chē)速隨空間　位置的變化規(guī)律Figure 4　Law of spot speed changing with space position in the 　intersection without countdown display at the middle 　of green signal

③ 綠燈末期有無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口地點(diǎn)車(chē)速變化規(guī)律。

圖5反映的是綠燈末期在有倒計(jì)時(shí)的信號(hào)交叉口，地點(diǎn)車(chē)速隨空間位置的變化規(guī)律，地點(diǎn)車(chē)速會(huì)因空間位置的不同而產(chǎn)生明顯的波動(dòng)，具體表現(xiàn)為隨車(chē)距停車(chē)線距離的不斷縮小，行駛車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例先增后減；高速行駛車(chē)輛所占比例先減后增；低速行駛車(chē)輛所占比例以距停車(chē)線10 m處為分界點(diǎn)，在其以外的區(qū)域保持在5%左右，以?xún)?nèi)的區(qū)域保持12%左右。

圖5　綠燈末期有倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口地點(diǎn)車(chē)速隨空間　位置的變化規(guī)律Figure 5　Law of spot speed changing with space position in 　the intersection with countdown display at the end 　of green signal

圖6反映的是綠燈末期在無(wú)倒計(jì)時(shí)的信號(hào)交叉口，地點(diǎn)車(chē)速隨空間位置的變化規(guī)律，隨著距停車(chē)線距離的不斷縮小，行駛車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例先增后減；高速行駛車(chē)輛所占比例先減后增；低速行駛車(chē)輛只是在距停車(chē)線10 m以?xún)?nèi)的區(qū)域才占有極少的比例。

圖6　綠燈末期無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口地點(diǎn)車(chē)速隨空間　位置的變化規(guī)律Figure 6　Law of spot speed changing with space position in 　the intersection without countdown display at the 　end of green signal

綜上所述，無(wú)論信號(hào)交叉口有無(wú)倒計(jì)時(shí)，地點(diǎn)車(chē)速均會(huì)隨空間位置的不同表現(xiàn)出不一樣的變化規(guī)律，但行駛車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛始終占有相當(dāng)大的比例，此外，相對(duì)于無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口，車(chē)輛在有倒計(jì)時(shí)交叉口進(jìn)口道的行駛車(chē)速表現(xiàn)出更強(qiáng)的規(guī)律性和穩(wěn)定性。因此，為保證車(chē)流更加平穩(wěn)有序的通過(guò)交叉口，尤其是在車(chē)流密集的交叉口，建議采用有倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈，避免因交叉口車(chē)速大且波動(dòng)大而帶來(lái)的交通安全，以期能提高交叉口內(nèi)部安全性。

3.1.2交叉口進(jìn)口道地點(diǎn)車(chē)速的時(shí)間分布規(guī)律

駕駛員在信號(hào)顯示不同的時(shí)期內(nèi)進(jìn)入交叉口，速度會(huì)有不一樣的變化規(guī)律，通過(guò)比較車(chē)輛在同一斷面不同時(shí)期的速度分布，從時(shí)間角度探究車(chē)流的行駛特性以分析倒計(jì)時(shí)顯示屏對(duì)駕駛員行為的影響。統(tǒng)計(jì)對(duì)比兩個(gè)交叉口在距停車(chē)線30、 15、 7、 0 m處時(shí)地點(diǎn)車(chē)速隨時(shí)間的變化規(guī)律，將綠燈時(shí)長(zhǎng)分成綠燈初期(前10 s綠燈時(shí)長(zhǎng))、綠燈中期和綠燈后期(末5 s綠燈時(shí)長(zhǎng))三段。

① 距停車(chē)線30 m處地點(diǎn)車(chē)速的時(shí)間分布規(guī)律。

由圖7可以看出：隨著綠燈時(shí)間的不斷縮短，車(chē)輛通過(guò)距停車(chē)線30 m處這一斷面的地點(diǎn)車(chē)速，大于10 m/s車(chē)輛數(shù)目所占比例在有倒計(jì)時(shí)交叉口中逐漸增加，在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口中逐漸增加且綠燈末期驟增；車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例在兩類(lèi)交叉口中均是逐漸減少，在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口中減幅較大；低速行駛車(chē)輛所占比例在有倒計(jì)時(shí)交叉口中是先減后增，在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口中是逐漸減少。

圖7　通過(guò)距停車(chē)線30 m處的地點(diǎn)車(chē)速隨信號(hào)時(shí)間的　變化規(guī)律Figure 7　Law of spot speed changing with signal time when 　crossing the position of 30 meters away from the 　stop line

② 距停車(chē)線15 m處地點(diǎn)車(chē)速的時(shí)間分布規(guī)律。

由圖8可以看出：隨著綠燈時(shí)間的不斷縮短，車(chē)輛通過(guò)距停車(chē)線15 m處這一斷面的地點(diǎn)車(chē)速，大于10 m/s車(chē)輛所占比例在有倒計(jì)時(shí)交叉口中綠燈初期和末期均為零，綠燈中期較小，在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口中逐漸增加；行駛車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例在兩類(lèi)交叉口中均較大，但有倒計(jì)時(shí)交叉口中有小幅度的逐漸增加，在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口中逐漸減少且減幅較大；低速行駛車(chē)輛所占比例在有倒計(jì)時(shí)交叉口中先減后增，在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口中綠燈初期才占有一定比例，在綠燈中期及末期均為0。

圖8　通過(guò)距停車(chē)線15 m處的地點(diǎn)車(chē)速隨信號(hào)時(shí)間的　變化規(guī)律Figure 8　Law of spot speed changing with signal time when 　crossing the position of 15 meters away from the 　stop line

③ 距停車(chē)線7 m處地點(diǎn)車(chē)速的時(shí)間分布規(guī)律。

由圖9可以看出：隨著綠燈時(shí)間的不斷縮短，車(chē)輛通過(guò)距停車(chē)線7 m處這一斷面的地點(diǎn)車(chē)速，大于10 m/s車(chē)輛所占比例在有倒計(jì)時(shí)交叉口中綠燈末期有較小的增加，而在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口逐漸增加，且增幅較大；車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例在有倒計(jì)時(shí)交叉口中先增后減，在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口中逐漸減少；低速行駛車(chē)輛所占比例在有倒計(jì)時(shí)交叉口中先減后增，在無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口中在綠燈初期才占有一定比例。

圖9　通過(guò)距停車(chē)線7 m處的地點(diǎn)車(chē)速隨信號(hào)時(shí)間的　變化規(guī)律Figure 9　Law of spot speed changing with signal time when 　crossing the position of 7 meters away from the 　stop line

④ 停車(chē)線地點(diǎn)車(chē)速的時(shí)間分布規(guī)律。

由圖10可以看出：隨著綠燈時(shí)間的不斷縮短，車(chē)輛通過(guò)距停車(chē)線這一斷面的地點(diǎn)車(chē)速，大于10 m/s車(chē)輛數(shù)目所占比例在兩類(lèi)交叉口中均逐漸增加，但無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口增幅更大；車(chē)速在5～10 m/s之間的車(chē)輛所占比例在兩類(lèi)交叉口中綠燈前期和中期均較大，綠燈末期也均驟減；低速行駛的車(chē)輛所占比例在有倒計(jì)時(shí)交叉口中先減后增。而在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口中先減少，然后再保持穩(wěn)定。

圖10　通過(guò)停車(chē)線的地點(diǎn)車(chē)速隨信號(hào)時(shí)間的變化規(guī)律Figure 10　Law of spot speed changing with signal time 　when crossing the stop line

綜上所述，地點(diǎn)車(chē)速均會(huì)隨不同的綠燈時(shí)期表現(xiàn)出不一樣的變化規(guī)律，綠燈前期駕駛員均傾向于以跟馳狀態(tài)行駛，這一點(diǎn)并不因有無(wú)倒計(jì)時(shí)而改變。但綠燈中期及后期，倒計(jì)時(shí)顯示屏對(duì)車(chē)流的影響很大，主要表現(xiàn)為高速行駛車(chē)輛的比例明顯低于無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口。其原因可能是在無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口，由于沒(méi)有倒計(jì)時(shí)的提示，駕駛員或多或少存在僥幸或盲從的心理，因此會(huì)采取快速通過(guò)停車(chē)線這種錯(cuò)誤的駕駛行為；相反，在有倒計(jì)時(shí)信號(hào)的交叉口，因有倒計(jì)時(shí)信號(hào)的提示，駕駛員能準(zhǔn)確地做出減速或停車(chē)的駕駛決策。因此，從保證行車(chē)安全的角度出發(fā)，應(yīng)設(shè)置倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈，讓駕駛員能預(yù)先知曉綠燈的結(jié)束時(shí)間，從而根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)能?chē)速行駛。

3.2倒計(jì)時(shí)對(duì)交叉口車(chē)頭時(shí)距的影響分析

信號(hào)交叉口排隊(duì)車(chē)輛車(chē)頭時(shí)距是城市微觀交通分析中一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，車(chē)頭時(shí)距即同一地點(diǎn)相鄰兩車(chē)輛經(jīng)過(guò)的時(shí)間間距，直接反映了駕駛員駕駛行為特性、交叉口通行能力和服務(wù)水平[11]。在純機(jī)動(dòng)車(chē)交通流環(huán)境下，由于機(jī)動(dòng)車(chē)輛之間以及機(jī)動(dòng)車(chē)輛與其他交通參與者之間互相影響較小，交叉口車(chē)頭時(shí)距相對(duì)容易確定。

在實(shí)地調(diào)查中，在兩個(gè)信號(hào)控制交叉口分別采集了20個(gè)周期，獲取了大量的樣本數(shù)據(jù)。對(duì)于車(chē)頭時(shí)距的分析，本文只選取了在紅燈期間排隊(duì)等待車(chē)輛超過(guò)7輛，并且都是小汽車(chē)的周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 車(chē)輛通過(guò)停車(chē)線平均車(chē)頭時(shí)距對(duì)比表Table3 Contrastofmeantimeheadwaywhencrossingthestopline信號(hào)交叉口類(lèi)型項(xiàng)目車(chē)輛序號(hào)1234567有倒計(jì)時(shí)平均車(chē)頭時(shí)距/s2.032.212.252.342.522.012.48方差0.230.160.230.420.460.300.25無(wú)倒計(jì)時(shí)平均車(chē)頭時(shí)距/s2.922.452.222.412.572.452.57方差0.340.250.360.280.390.370.62

根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析得出，在有倒計(jì)時(shí)顯示屏提醒的條件下，駕駛員可以預(yù)先知曉綠燈啟亮的時(shí)間，從而能及時(shí)做出決策，進(jìn)入動(dòng)作操作階段，如此減少了綠燈初期的啟動(dòng)損失時(shí)間，在一定程度上可以提高交叉口的通行能力。與不安裝倒計(jì)時(shí)進(jìn)行比較，在有倒計(jì)時(shí)條件下，車(chē)輛通過(guò)交叉口的平均綠燈初期損失時(shí)間約能節(jié)省近2.0 s，并且頭7輛車(chē)的平均車(chē)頭時(shí)距方差也大多小于無(wú)倒計(jì)時(shí)的交叉口，說(shuō)明倒計(jì)時(shí)不僅能提醒駕駛員提前做好準(zhǔn)備，還能較好地規(guī)范駕駛員的駕駛行為，驅(qū)使車(chē)輛穩(wěn)定地通過(guò)交叉口。

4結(jié)論

本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，考慮倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈對(duì)駕駛員行為的影響，通過(guò)實(shí)地交叉口車(chē)流數(shù)據(jù)的采集與分析，并從時(shí)間和空間兩個(gè)方面探究交叉口地點(diǎn)車(chē)速的分布規(guī)律，從而得到交叉口的倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈對(duì)車(chē)流行駛特許的影響程度及原因。研究結(jié)果表明無(wú)論信號(hào)交叉口信號(hào)燈有無(wú)倒計(jì)時(shí)，地點(diǎn)車(chē)速均會(huì)因空間位置不同表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，但車(chē)輛在有倒計(jì)時(shí)交叉口進(jìn)口道的行駛車(chē)速表現(xiàn)出更強(qiáng)的規(guī)律性和穩(wěn)定性；地點(diǎn)車(chē)速也會(huì)隨不同的綠燈時(shí)期表現(xiàn)出不一樣的變化規(guī)律，綠燈中期及后期在有倒計(jì)時(shí)交叉口，駕駛員的行為更為保守，在無(wú)倒計(jì)時(shí)信號(hào)交叉口駕駛員更傾向保持較高的速度行駛，存在僥幸通過(guò)的心理；車(chē)頭時(shí)距方面，較無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口，在有倒計(jì)時(shí)條件下，排隊(duì)等待的頭7輛車(chē)通過(guò)交叉口的平均綠燈初期損失時(shí)間約能節(jié)省近2.0 s，并且駕駛員會(huì)以更加規(guī)范、平穩(wěn)的狀態(tài)駛離交叉口。因此，為提高交叉口車(chē)輛通行的安全性和高效性，建設(shè)采用倒計(jì)時(shí)交通信號(hào)燈，這一研究為交通管理部門(mén)選用此類(lèi)交通設(shè)施提供理論依據(jù)，預(yù)防和減少道路交通事故，以及提高道路交通系統(tǒng)的安全性有著重要意義。

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Effects of Signal Countdown on Traffic Flow at Intersection

XU Lunhui， WU Shuai， HU Sangen

(School of Civil Engineering and Transportation， South China University of Technology， Guangzhou， Guangdong 510641， China)

[Abstract]Based on the results of related study at home and abroad，the effects of traffic signal countdown on moving characteristics of traffic flow at intersection were further researched after considering signalized intersection could influence the driver’s behavior.From the angle of time and space，the distribution regularities of spot speed affected by using countdown display and not using countdown display at signalized intersection was compared and analyzed by acquiring data through field investigation in the paper.The research results show that comparing with the intersection without countdown display，the average speed of crossing the stop line is higher in the intersection with countdown display，but the proportion of high speed is relatively reduced，which indicate that the signal countdown is not only good to the traffic efficiency but also to the traffic safety.The reason is that at the end of green signal，the drive behavior is more conservative in the intersection with signal countdown，while drivers tend to keep high speed with fluke mind in the absence of the countdown intersection.What’s more，signal countdown can reduce start-up lost time and unify the drive behavior to ensure the vehicle leave the intersection at a steady speed.

[Key words]traffic safety； drive behavior； countdown display； signalized intersection

[中圖分類(lèi)號(hào)]U 491.5+1

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1674-0610(2016)01-0064-06

[作者簡(jiǎn)介]許倫輝(1965-)，男，教授，博導(dǎo)，主要從事智能交通系統(tǒng)理論及應(yīng)用、交通流系統(tǒng)建模與仿真等研究。

[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61263024)

[收稿日期]2014-11-07