吳小珊 殷婷 周其姝

【摘要】：近年來，隨著北京市人口的不斷增長，交通行業(yè)發(fā)展迅猛，交通擁堵也成為北京市民日常出行的一大煩惱。經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，交通信號燈設(shè)計(jì)的不全面性，給交通帶來了很大的不便。本次課題搜集的資料主要圍繞著信號燈的倒計(jì)時(shí)裝置、語音提示裝置、信號燈的恢復(fù)狀態(tài)、信號燈規(guī)范安裝、安裝信號燈的數(shù)量、以及設(shè)置針對視障人士的信號燈的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。

【關(guān)鍵詞】：交通信號燈;人機(jī)工程;倒計(jì)時(shí)裝置

【Abstract】In recent years， with the population growing in Beijing， the road traffic development has been speed up， the traffic congestion is becoming a big trouble in Beijing residents daily travel. Through investigation we found that the imperfect of traffic signal design is one of an important reason for the traffic inconvenience . In this paper， through questionnaire survey we found some problems of Beijing traffic signal about improving pedestrian safety and made some optimization.We hope that the traffic lights can be more effective and we hope these opinions can have some reference value.

【Key words】traffic lights;ergonomic;count-down timer

1.前言

本次課題主要研究北京市交通信號燈的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。交通信號燈是交通安全中的至關(guān)重要的一部分，其主要目的是為了減少交通事故的發(fā)生，改善交通狀況，同時(shí)也能加強(qiáng)道路交通的安全管理。在現(xiàn)代城市道路交通中，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，車輛越來越多，交通事故和交通擁堵成了我們亟待解決的問題。本文主要通過發(fā)現(xiàn)的問題來分析北京市交通信號燈與人和環(huán)境的和諧性，提出改進(jìn)意見，增強(qiáng)交通信號燈在日常出行中的作用，希望能給大家提供有價(jià)值的參考意見。

2.人對交通信號燈識別的要求

人之所以能產(chǎn)生視覺主要由視覺對象、可見光和視覺器官等要素決定，當(dāng)然對交通信號燈的識別也離不開這些要素。以下根據(jù)人的視覺特性對交通信號燈進(jìn)行分析：

2.1交通信號燈顏色的視覺效果

根據(jù)《道路交通信號燈設(shè)置與安裝規(guī)范》（GB14886-2006）規(guī)定，交通信號燈的顏色由紅色、黃色、綠色組成。

顏色對比于人眼辨色能力有一定關(guān)系。當(dāng)人從遠(yuǎn)方辨認(rèn)前方的不同顏色時(shí)，其易辨認(rèn)的順序是紅、綠、黃、白，即紅色最先被看到。因此，交通信號燈使用紅色作為禁止通行的顏色。人對不同顏色的視野也不相同，對綠色的最小，水平視野為60°、垂直視野40°;紅色的水平視野為60°垂直視野45°;黃色的水平視野為120°垂直視野95°[1]。

2.2人對交通信號燈亮度的識別要求

信號燈的亮度要求使人能在一定距離上識別信號的顏色和箭頭符號。為保證信號燈的必要的信息傳達(dá)，信號燈與背景的亮度比一般應(yīng)大于2。但環(huán)境因素對亮度影響較大，北京的空氣情況及氣候條件會對信號燈的醒目性造成影響。而交通信號燈必須保證在惡劣氣象條件下也能在一定視距準(zhǔn)確的傳達(dá)信號。

為保證交通信號的準(zhǔn)確傳達(dá)，交通信號燈的亮度應(yīng)隨背景亮度而改變。由于白天和黑夜的環(huán)境亮度相差較大，信號燈若不具備夜間降光功能，過亮的信號燈將使人產(chǎn)生眩光刺激，以致發(fā)生危險(xiǎn)。

2.3人對交通信號燈形狀的識別差異

GB14886-2006中規(guī)定信號燈由無圖案、箭頭圖案以及交叉圖案的圓形發(fā)光單元組成。其中不同箭頭形狀的視認(rèn)性有較大差別。人機(jī)學(xué)研究人員對不同形狀的箭頭圖案的視認(rèn)性做了大量測試，研究結(jié)果顯示下圖箭頭符號的視認(rèn)性從左至右依次增加。

人機(jī)學(xué)研究人員對不同形狀的箭頭圖案的視認(rèn)性做了大量測試，研究結(jié)果顯示下圖箭頭符號的視認(rèn)性從左至右依次增加。

圖 1箭頭形狀的視優(yōu)性

2.4閃光和穩(wěn)光

閃光即閃爍光源，穩(wěn)光是功率和波長一定的光源。閃光比穩(wěn)光更能吸引的人注意力，因此在特別危險(xiǎn)的情況下宜使用閃光信號燈，使人保持警覺狀態(tài)。但由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，型號的頻閃不宜過 ?高，否則就

不能形成閃光效果。常用的信號燈閃頻為0.67-1.67Hz。

2.5信號燈安裝方向

信號燈的安裝從橫向從左往右、豎向從上到下，依次為紅燈、黃等、綠燈。人眼對物體的辨識表現(xiàn)為，水平方向比垂直方向準(zhǔn)確、迅速，且不易疲勞。但是，橫向安裝的信號燈只能在靠右行駛的國家使用，在靠左邊行駛的國家使用的橫排信號燈順序是相反的。而豎排信號燈不管在哪個(gè)國家都可以使用。豎向安裝的信號燈內(nèi)的大多數(shù)是滿盤的信號燈，橫裝的信號燈內(nèi)的大多數(shù)是箭頭信號燈。

非機(jī)動車輛，在不需要單獨(dú)控制左轉(zhuǎn)非機(jī)動車交通流時(shí)，信號燈應(yīng)豎向安裝;需要單獨(dú)控制左轉(zhuǎn)非機(jī)動車交通流時(shí)，信號燈則應(yīng)豎向安裝。人行橫道信號燈應(yīng)采用豎向安裝。

3.北京市現(xiàn)行路口交通信號燈現(xiàn)存問題

3.1智能交通信號燈管理系統(tǒng)存在的問題

北京市的交通信號燈大多安裝了智能交通信號燈管理系統(tǒng)，可根據(jù)車流量來調(diào)整信號燈的時(shí)間，但依然存在著一些問題，在通過相連信號燈的時(shí)候無法保持連貫性，使車輛在通過下一個(gè)路口時(shí)會被信號燈擋住。

3.2視障人員通過路口時(shí)存在的問題

視力障礙的人群包括三部分：色弱，色盲和盲人。根據(jù)《機(jī)動車駕駛證申領(lǐng)和使用規(guī)定》，色盲和盲人無法獲取機(jī)動車駕駛證，但對色弱者卻無明確規(guī)定[2]，而且有些地方存在著違規(guī)獲取駕駛證的現(xiàn)象，導(dǎo)致部分視力障礙的人群加入了機(jī)動車駕駛的大軍。如果信號燈沒有按照標(biāo)準(zhǔn)安裝，一旦色覺異常人員駕駛的車輛行駛在交叉路口且前方?jīng)]有車輛引導(dǎo)，由于他們無法辨別紅綠燈，不能及時(shí)剎車或者行駛，可能會導(dǎo)致車禍的發(fā)生。盲人單獨(dú)過馬路的情況雖然少見但是也存在，此時(shí)語音提示裝置起到了至關(guān)重要的作用，但是有的路口缺少這種裝置，或者裝置已經(jīng)損壞但是沒來得及發(fā)現(xiàn)和維修，還有就是語音提示裝置聲音分貝較低使人無法聽清，導(dǎo)致盲人無法正確確定通過馬路的時(shí)間。

3.3交通信號燈倒計(jì)時(shí)裝置的使用

北京市目前大部分路口并未安裝倒計(jì)時(shí)裝置，已安裝的倒計(jì)時(shí)信號燈主要有光帶遞減型、燈光閃爍型、數(shù)字型等幾種方式。通過對過路行人車輛調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，各種交通參與者對倒計(jì)時(shí)信號燈有較強(qiáng)的需求性。相比于普通信號燈，倒計(jì)時(shí)信號燈能給交通參與者傳遞更多的信息：倒計(jì)時(shí)信號燈能傳遞給過路行人和車輛傳達(dá)是否能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過路口以及通過路口需要等待的時(shí)間，提高過街行人和車輛司機(jī)的心理舒適度。因此，交通信號燈倒計(jì)時(shí)裝置的安裝是十分有必要的。

3.4安裝標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題

3.4.1 安裝標(biāo)準(zhǔn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)

《道路交通信號燈設(shè)置與安裝標(biāo)準(zhǔn)》中對已實(shí)施人行橫道標(biāo)線的路口做出規(guī)定，應(yīng)設(shè)置人行橫道信號燈[3]。但事實(shí)上沒有明確的規(guī)定人行橫道的左右兩側(cè)都需要設(shè)置路口人行橫道信號燈，城市部分地方人行橫道只設(shè)置了一個(gè)信號燈，向另一側(cè)走去的時(shí)候只能根據(jù)車道信號燈的顯示來判斷是否能通行，具有局限性。

3.4.2 信號燈安裝不規(guī)范

盡管我國在信號燈安裝方面有明確的規(guī)定和要求，但是有些地方安裝不規(guī)范，例如信號燈安裝高度不夠高，距離信號燈較遠(yuǎn)時(shí)在車內(nèi)看不到安裝的信號燈;由于安裝不統(tǒng)一，信號燈的標(biāo)志也不盡相同，駕駛?cè)藛T只能慢慢適應(yīng)和辨別不同的安裝方式。

3.4.3 信號燈和方向指示燈的混合使用

有些地方方向指示燈和車道信號燈混合在一起使用，也安裝在三車道以上的道路上，使得駕駛?cè)藛T無法分清誰代表方向指示信號燈或車道信號燈。就單獨(dú)的車道信號燈而言，規(guī)范中有明確規(guī)定“車道信號燈排列順序應(yīng)與車道實(shí)際位置順序一致”[4]。

3.4.4 信號燈與車道數(shù)量不相符

在車道上使用錯(cuò)誤規(guī)格的車道信號燈，與車道信號燈應(yīng)該與實(shí)際車道不匹配。

3.5信號燈恢復(fù)能力

交通信號燈主要是通過電力帶動的，由于電路老化、惡劣天氣等原因，會導(dǎo)致信號燈損壞。信號燈一旦損壞就無法工作，不能限制人流量和車流量，會導(dǎo)致整個(gè)路口的交通癱瘓。信號燈的損壞雖然是沒法避免的，但是城市搶修信號燈的速度往往都很慢，得一兩天之后才能恢復(fù)信號燈的工作，影響車輛和行人的通行。

4.優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1智能交通信號燈管理系統(tǒng)

交通運(yùn)輸過程中的主干道上，在實(shí)現(xiàn)智能交通信號燈管理的同時(shí)，還需要考慮車輛行駛在下一個(gè)路口的時(shí)候不會被信號燈所擋住。可以通過調(diào)整主干道路上相鄰信號燈，使得它們之間有連續(xù)性，確保主干道直行車輛一次性通過，維持交通暢通。這樣在一定的程度上也能緩解交通堵塞的壓力。

4.2針對視力障礙人群的優(yōu)化設(shè)計(jì)

按照《道路交通信號燈設(shè)置與安裝標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，我國機(jī)動車信號燈的安裝標(biāo)準(zhǔn)是紅黃綠從上到下垂直排列，或者按照順序從左到右排列[5]。色覺異常的駕駛?cè)巳嚎梢酝ㄟ^辨別位置來確定信號，但在這種情況下又存在著許多片面因素，有些地方?jīng)]有按照交通信號燈標(biāo)準(zhǔn)安裝，有時(shí)信號燈LED顯示屏的亮度也不夠，若遇到復(fù)雜的天氣情況，駕駛員就無法正確辨別信號。

4.2.1針對色覺異常人群

1、通過改變交通信號燈的形狀來增強(qiáng)辨識能力，如國外有些城市將紅色信號燈改為方形，黃色信號燈改為棱形，綠色保持不變。在行駛過程中色覺異常者可以通過辨別信號燈顯示形狀而做出相應(yīng)的反應(yīng)、顏色保持不變，紅綠色作為信號燈的顏色是從1868年就開始使用，被人們所熟悉[6]，如果突然改變顏色，行人一時(shí)難以接受。但我們可根據(jù)人對顏色辨別能力的順序，以后可以適當(dāng)?shù)母淖冃盘枱舻念伾?/p>

2、規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的排列順序和顯示模式安裝信號燈，使色覺異常人群通過交通信號燈顯示的位置來做出反應(yīng)。但是在這個(gè)辨別的過程中，需要一定的反應(yīng)時(shí)間，對安全過馬路可能會存在一定的影響。

4.2.2語音提示裝置的改進(jìn)

語音提示裝置利用聲音來傳達(dá)信息，特點(diǎn)是：反應(yīng)快、方向無限制。同時(shí)具有強(qiáng)迫注意的優(yōu)點(diǎn)。在路口，通過把聽覺功能和視覺功能結(jié)合起來，信息的感知效率則提高很多。不僅對視力缺陷人群起到作用，對行人和駕駛?cè)藛T也起到了重要的作用。若要讓他們能在有噪音的情況下接收清晰的信息，語音提示裝置的發(fā)音必須準(zhǔn)確，語速正常不可過快，響度保證在70-80分貝以內(nèi)，若超過80分貝對接收信號人群的耳朵會有影響，過低的話可能聽不到信號的指示。同時(shí)，如果加裝紅外線感應(yīng)器，能自動感應(yīng)闖紅燈的行人并發(fā)出語音提醒，也能一定程度上減少闖紅燈的概率，減少交通事故的發(fā)生。

4.3交通信號燈倒計(jì)時(shí)裝置的使用

針對交通參與者對信號燈倒計(jì)時(shí)裝置的強(qiáng)烈需求，在符合條件的路口盡量優(yōu)先選擇倒計(jì)時(shí)信號燈。各類倒計(jì)時(shí)信息傳達(dá)效果不同，因此應(yīng)該對各類裝置的特點(diǎn)進(jìn)行具體分析來選擇倒計(jì)時(shí)裝置的種類。

以信息傳達(dá)的清晰度來說，閃爍型倒計(jì)時(shí)裝置只能傳達(dá)燈色變換時(shí)間逐漸遞減，燈色即將變換的模糊信息;光帶遞減型的信號燈能傳達(dá)相位時(shí)間遞減且各交通參與者能根據(jù)圖像大致計(jì)算出燈色變換的時(shí)間;數(shù)字型傳達(dá)的清晰度最高，過路者能準(zhǔn)確的得知相位的剩余時(shí)間。

以信息接受的清晰度來說，數(shù)字型倒計(jì)時(shí)裝置相較于其他兩種倒計(jì)時(shí)辨識度較低。由于路口路況復(fù)雜、信號顯示器的大小有限或周邊樹木遮擋以及惡劣天氣等原因，路口通行的人可能不能準(zhǔn)確的識別信號燈內(nèi)顯示的數(shù)字。而另外兩種倒計(jì)時(shí)因其較為簡潔的信息，能更好的被交通參與者接受。

對過馬路人群的行為影響來說，數(shù)字型倒計(jì)時(shí)裝置可能會誘發(fā)司機(jī)在綠燈末尾即將變燈時(shí)加速通過路口或是在信號燈即將變?yōu)榫G燈時(shí)提前加速通過路口，引發(fā)路口交通事故的概率升高，提高路口的危險(xiǎn)性。

綜合以上幾點(diǎn)，相比于其他兩種倒計(jì)時(shí)裝置，在路口設(shè)置光帶遞減型交通信號燈能適應(yīng)較為多變的環(huán)境變換，滿足行人和駕駛員的要求，使信號燈能更有效地維護(hù)交通秩序。

4.4對標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的改進(jìn)措施

在標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定人行橫道兩側(cè)必須安裝人行橫道信號燈，確保兩側(cè)的行人都能根據(jù)信號指示燈做出相應(yīng)的反應(yīng)，而不是要行人根據(jù)機(jī)動車信號燈的改變來判斷信號。

對于這些安裝不規(guī)范的地方，首先得讓安裝信號燈的參與者了解和熟悉標(biāo)準(zhǔn)，然后在進(jìn)行改進(jìn)或者重新安裝。在安裝的過程中安裝高度不得低于標(biāo)準(zhǔn)，在信號燈基準(zhǔn)軸左右20°范圍內(nèi)不得有影響信號顯示的遮擋物[7];信號燈前50米的路旁不得有影響信號顯示的樹木或其它高于信號燈下沿的遮擋物。人的在車輛行駛中，視野變窄，安裝位置則尤為重要。如果現(xiàn)在統(tǒng)一北京市信號燈安裝方式，實(shí)現(xiàn)難度比較大，因?yàn)楝F(xiàn)有北京市信號燈每天都在使用。所以我們可以在以后的維修過程中將安裝的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)放給維修人員并讓他們熟知，逐漸使得信號燈達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，具有統(tǒng)一性。

4.5提高信號燈恢復(fù)能力的改進(jìn)措施

在發(fā)現(xiàn)信號燈發(fā)生故障之后，應(yīng)該及時(shí)反映給主管道路交通的部門，并及時(shí)進(jìn)行檢修。除此之外，我們還可以使用單獨(dú)的線路設(shè)計(jì)一個(gè)檢測器，當(dāng)信號燈的電路發(fā)生故障之后，檢測器能及時(shí)反映給公安局電腦操作人員，讓他們通知交通管理大隊(duì)在第一時(shí)間內(nèi)對信號燈進(jìn)行搶修，將交通事故發(fā)生的概率降到最小。

5.總結(jié)

本文根據(jù)人體視覺和聽覺特性對交通信號燈進(jìn)行了分析，針對視力障礙人員的出行障礙對交通信號燈進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)了一些已有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中存在的問題并且提出了改進(jìn)的建議。在道路交通系統(tǒng)中，行人占有較大比重，且屬于交通事故的弱勢方，因此本文較多的從行人的角度進(jìn)行分析。對于機(jī)動車駕駛員和非機(jī)動車研究的不夠詳盡，這是本次課題研究的不足之一。

就目前的情況來說，我國的交通參與者整體素質(zhì)還普遍偏低。因此，改變交通安全性和秩序性還需從內(nèi)外兩方面來入手。外在提高交通設(shè)施的便利程度和人性化程度，使人們更自覺地遵循交通法規(guī);內(nèi)在加強(qiáng)對社會交通行為意識的培養(yǎng)，加強(qiáng)交通法規(guī)的宣傳教育，提高對交通違規(guī)違法行為的執(zhí)法處罰力度。從根本上改善行人的行為，創(chuàng)造一個(gè)更和諧、有序的交通環(huán)境。

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