不同信号过渡方式对交叉口驾驶行为选择的影响

孙正良 顾金刚 祖永昶

（公安部交通管理科学研究所 江苏 无锡 214151）

0 引言

随着我国经济的迅速发展和城镇化建设步伐的推进，北京、广州、深圳、杭州、南京等大城市汽车拥有量已达到20 辆／100人，我国正加速进入汽车社会。但是社会公众的文明驾驶意识没有得到同步提高，随意变道、闯红灯等不文明行为现象较为普遍，引发的道路交通事故死亡已经成为我国社会公众非正常死亡的主因，而我国历年道路交通事故死亡人数已位列世界各国首位。为保障公众出行安全和道路畅通，公安部从2013年伊始对闯红灯、故意抢黄灯和遮挡号牌等严重交通违法行为加大了处罚力度，新交通规则的实施引发了社会媒体对“黄灯处罚”的广泛探讨。

世界各国对黄灯信号的规定是：黄灯表示即将亮红灯，车辆应当停止，但已经接近停止线且无法安全制动的车辆，可以越过停止线继续通行。为有效提醒驾驶人注意信号灯的变化，欧美国家通常是采用黄灯过渡方式，而在我国各城市普遍使用“黄灯”“绿闪”和“倒计时”3种信号灯过渡方式。但我国现行道路交通法规和技术标准中规定的信号过渡仅为“黄灯”和“倒计时”2种方式。国家强制性标准《交通信号灯安装与设置规范》（GB14886）和《道路交通信号灯》（GB14887）规定了“黄灯”作为信号过渡方式，“倒计时”仅是辅助提示装置，不属于强制性要求［1－2］，没有定义或规定“绿闪”。

国内外众多学者对黄灯期间的驾驶行为开展了研究。上海海事大学钱红波［3－4］在2009年通过网络问卷方法，对390名驾驶人进行了黄灯期间驾驶行为的问卷调查，结果表明36.1%的驾驶人在黄灯期间会选择减速通过停止线，42.6%的驾驶人选择加速通过，仅有21.2%的驾驶人选择停车等候。吉林大学吴文静、龙科军等［5－6］研究了倒计时对信号交叉口驾驶行为的影响，运用Logistic模型建立了相关决策模型。西安交通大学孙志强等［7］根据黄灯亮启时的车速和位置，提出了进退两难、减速停车、匀速通过和加速通过等4种状态，并根据驾驶人技术和性格构建了驾驶人反应行为模型。Papaioannou等［8］认为信号交叉口的驾驶行为是多因素综合的结果，并将驾驶人分为保守型、普通型和冒进型等3类，提出根据车辆行驶速度、与停止线距离、驾驶人性别等因素，计算能在停止线内停车或越过停止线的概率。同济大学李克平等［9－11］提出了交叉口驾驶行为决策过程中的黄灯困境问题。而高铁军等［12－13］通过问卷调查和理论分析，认为倒计时会对驾驶行为决策产生通行安全等方面的负面影响。

国内仅针对黄灯期间驾驶行为或倒计时的作用等开展研究，没有系统性地研究3种信号过渡方式对驾驶人行为的影响，没有深入研究“绿闪”的可行性和使用效果。现有研究大多基于调查问卷和理论推导，较少对实际道路状态下驾驶人行为进行调研。因此，笔者将通过实地调研，重点分析3种过渡方式对驾驶人行为影响情况，以求对今后的信号灯的设置和控制方式提供指导。

1 信号过渡期间驾驶人行为特征调查

1.1 驾驶人行为选择的过程和因素分析

心理学中的决策问题分为3类：①确定性决策，亦称标准决策或结构化决策，即决策者在只存在1种自然状态（客观条件）且在准确了解各种备选方案的执行结果的情况下做出的决策；②风险决策，即未来某种客观状态出现的可能性大小可以用概率表示出来；③不确定决策，即在不了解客观状态出现概率的条件下进行的决策［5］。在交通心理学中，黄灯期间通过路口的驾驶行为决策问题，是在权衡各种利弊之后对驾驶行为做出的决策，不同的驾驶人做出的选择是有明显差异的。因此该决策选择属于风险决策。

笔者将驾驶人在黄灯期间的选择过程分为4个阶段（见图1）：确定决策目标；分析备选方案及可能的结果；选择备选方案并付之实施；决策反馈。在确定决策目标阶段，驾驶人综合各类因素，选择是否继续行驶越过路口或安全停车；在分析备选方案阶段，驾驶人分析选择加速通过、匀速通过、减速通过和制动停车等行为后可能带来的交通冲突或事故的可能性；在选择方案和实施阶段，驾驶人根据判断结果，选择可行的驾驶行为并实施；在决策反馈阶段，驾驶人根据方案实施过程中当前交叉口交通现状，可以及时终止正在实施的方案，重新选择可行的驾驶行为（即返回决策过程的第二阶段）。除了受交叉口信号灯的影响外，驾驶行为选择还受到道路环境、行驶速度和驾驶人自身因素的影响。

根据对驾驶人决策过程分析可见，驾驶人决策结果最终反映在车辆运行特征（车辆行驶状况和行驶速度等）上。因此，为了分析黄灯期间驾驶人行为，笔者通过实地调研，长时间观测不同信号过渡方式下机动车的运行特征。

1.2 调研方法设计

此次调研采取摄像法，选择“黄灯”、“绿闪”和“倒计时”等不同过渡方式的灯控路口，在每个观测方向架设摄像设备，按图2方式进行观察。

摄像机安装位置要求能够清晰地看到信号灯状态、停止线位置、机动车运行状态等，并同步拍摄观测方向的机动车正面动态，利用道路上现有的标志物（树、灯杆等）推算车辆速度。

分别选择2个工作日的早高峰、白天平峰、晚高峰、晚间平峰等4个时段，观察和统计信号过渡期间接近和越过停止线的机动车数量及驾驶行为状态。

图2 交叉口交通观察点设置图Fig.2 Traffic observation points at intersection

1.3 实验路口特征分析

笔者重点研究各种过渡方式对驾驶行为的影响，于2013年在江苏苏州、无锡、常州3城市开展调研，选择了3种过渡方式的灯控路口进行观察，共选取16个路口、21个方向进行观测。其中：6个方向为黄灯提示，9个方向为倒计时提示，6个方向为绿闪提示。调查路口的特征见表1所列。

表1 路口特征分析Tab.1 Characteristics of intersection

2 数据分析

2.1 样本数据

此次调查分别选择2个工作日的早高峰、白天平峰、晚高峰、晚间平峰等4个时段进行观察，统计了信号过渡期间接近和越过停止线的机动车数量及驾驶行为状态，共摄录约150h的视频资料、统计近2万辆机动车。

利用现场观察得到的视频资料进行分析，采集获得16个交叉口黄灯期间接近和越过停止线的机动车有效样本总量19 265辆。其中：最先接近停止线的前3辆机动车样本量为4 716辆，黄灯期间越过停止线的机动车样本量为862辆。

2.2 黄灯期间机动车驾驶行为分析

1）黄灯期间接近或越过停止线的驾驶行为分析。通过分析黄灯期间接近或越过停止线的驾驶行为，结果表明：95.5%的机动车在停止线内停车，仅有4.5%的机动车越过停止线继续通过。

2）黄灯期间越过停止线的车速和初始位置分析。通过分析黄灯期间越过停止线继续行驶的车辆，测算这些样本车辆在黄灯启亮时所处的位置和速度，分析其驾驶行为。黄灯期间越过停止线的机动车速度与距离散点分布见图3，平均车速为31.6km／h。经分析，越过停止线的车辆在黄灯启亮时，与停止线间的距离在15 m 以内的机动车占95.9%，与停止线间的距离超过15 m的机动车仅占4.1%。

图3 黄灯期间越过停止线的车辆速度和距离分布图Fig.3 Speed and initial distance distribution for vehicles passing stopline during amber light

3）黄灯期间接近或越过停止线的前3辆机动车的驾驶行为分析。利用视频资料分析黄灯期间最先到达停止线的前3辆机动车的驾驶行为，结果表明：54.75%的驾驶人会选择停车，45.25%的驾驶人选择继续通行（其中：33.16%的驾驶人会选择匀速通过，11.60%的驾驶人会选择加速通过，仅有0.49%的驾驶人选择减速通过）。

2.3 不同信号过渡方式下的驾驶特征分析

1）驾驶行为选择分析。分析有效样本数据，结果表明：在黄灯提示路口，3 389 辆车（占90.1%）选择安全停车，373辆车（占9.9%）选择越过停止线继续通过；在绿闪提示路口，8 117辆车（占94.7%）选择安全停车，仅有432辆车（占5.3%）选择越过停止线继续通过；在倒计时提示路口，7 329辆车（占99.2%）选择安全停车，仅有57辆车（占0.8%）选择越过停止线继续通过，见图4。

图4 不同信号过渡方式路口黄灯期间驾驶行为选择Fig.4 Driving behavior choices during amber light at different signal transition intersections

分析16个路口黄灯期间最先到达停止线的前3辆机动车选择的驾驶行为，共计4 716个有效样本，结果表明：在黄灯提示路口，572辆车（占35.2%）选择安全停车，1 051辆车（占64.8%）选择继续通过；在倒计时提示路口，828 辆车（占66.2%）选择安全停车，423辆车（占33.8%）选择继续通过；在绿闪提示路口，1 182 辆车（占64.2%）选择安全停车，仅有660辆车（占35.8%）选择继续通过，见图5。

图5 不同信号过渡方式路口黄灯期间驾驶行为选择（前3辆车）Fig.5 Driving behavior choices during amber light at different signal transition intersections（the first three cars）

2）违法行为特征分析。进一步分析黄灯期间越过停止线的862辆“闯黄灯”车辆（占4.5%）的驾驶行为，结果表明：黄灯提示路口，有373辆车（占9.9%）越过停止线；绿闪提示路口，有432辆车（占5.3%）越过停止线；在倒计时提示的路口，只有57辆车（占0.8%）越过停止线，见图6。因此，绿闪提示路口的“闯黄灯”行为发生率极低；黄灯提示路口的“闯黄灯”行为发生率最高。

图6 不同信号过渡方式路口的闯黄灯发生率Fig.6 Rate of vehicles running red light at different signal transition intersections

分析上述862辆“闯黄灯”车辆在黄灯亮起时距离停车线的初始位置和行驶速度，结果表明：黄灯提示路口的“闯黄灯”车辆的初始位置平均值为6.1m，平均车速为31.2km／h；绿闪提示路口的“闯黄灯”车辆的初始位置平均值为5.1 m，平均车速为29.5km／h，比黄灯提示路口的平均车速慢5%；倒计时提示路口的“闯黄灯”车辆的初始位置平均值为3.2m，平均车速为33.2km／h，比黄灯提示路口的平均车速快6%，见图7和图8。

图7 不同过渡方式下的闯黄灯车辆初始位置Fig.7 Initial position of vehicles running amber light at different signal transition intersections

图8 不同过渡方式下的闯黄灯车辆速度Fig.8 Speed of vehicles running amber light at different signal transition intersections

在初始位置方面，因倒计时提示对驾驶人提供了较长的预知时间，方便距离停止线较远的车辆准确选择停车，因此，黄灯期间越过停止线的车辆初始位置距离最近；而黄灯提示方式因没有给出具体的信号过渡时间，加上驾驶人对信号变化时的生理反映时间等因素，因此，黄灯期间越过停止线的机动车的初始位置距离最远。

在行驶速度方面，因倒计时提示给出了明确的绿灯／黄灯剩余时间，接近停止线的车辆会加速越过停止线；而绿闪提示给出了比黄灯提示早3s的警示，接近停止线的部分车辆会提前降低车速，因此越过停止线的速度值最低；而黄灯提示的路口，驾驶人因无法提前获知具体的绿灯结束时间，黄灯亮起时十分接近停止线的车辆会选择继续通过，因此越过停止线的速度值介于上述两者之间。

3 结束语

笔者重点研究了我国目前较普及的3种信号过渡方式对驾驶人驾驶行为的影响，并首次研究了“绿闪”的作用。通过观测发现，信号交叉口黄灯启亮后，95.5%的车辆选择安全减速停车，仅有4.5%的车辆选择“闯黄灯”越线行驶。实验还发现，不同信号过渡方式将对驾驶行为产生不同影响；倒计时提示和绿闪提示的路口，能有效提示驾驶人选择合适的驾驶行为。

1）在倒计时提示的路口，接近100%的车辆选择停车；在绿闪提示的路口，接近95%的车辆选择停车；在黄灯提示的路口，约90%的车辆选择停车。

2）在倒计时和绿闪提示的路口，因驾驶人提前获知了信号灯即将转换，显著影响了驾驶人对驾驶行为的准确判断和合理选择，有效减少了车辆闯黄灯行为，其闯黄灯行为发生率仅分别为黄灯提示路口的1／2和1／10。

3）在3种过渡方式控制路口，越过停止线车辆平均车速分别为：黄灯31.2km／h，绿闪29.5 km／h，倒计时33.2km／h。可见在倒计时提示路口的平均车速明显高于其它2种方式，绿闪提示路口的平均车速最低。在路口快速通行，且在黄灯期间快速通过最易引发交通事故。因此，绿闪提示可有效减少降低车辆通行交叉口的速度，确保通行安全。

4）实验还发现，黄灯期间最先接近停止线的前三辆机动车中，接近1／2的车辆选择继续通行。其中：黄灯提示的路口选择继续通行的约占1／3；倒计时提示的路口选择安全停车的约占1／3。可以认为，离交叉口停止线的距离是黄灯期间是否继续行驶还是停驶行为选择的关键因素。

下一阶段，拟通过实验获得更多城市不同特征交叉口在黄灯期间驾驶行为的样本数量，深入分析黄灯期间的驾驶行为选择，构建可信的信号交叉口驾驶行为数学模型，提出科学引导驾驶人选择合适驾驶行为的信号方式，为制修订相关的规范标准和交通管理部门的信号灯设置提供参考依据。

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