避免感应控制交叉口主路车辆紧急制动研究

初彦龙

(辽宁警察学院治安管理系, 辽宁大连 116036)

避免感应控制交叉口主路车辆紧急制动研究

初彦龙

(辽宁警察学院治安管理系, 辽宁大连 116036)

连接城市和郊区道路交叉口支路交通流有很大的随机性，为了提高交叉口的通行效率采用感应信号控制方式，然而感应控制的道路交叉口信号周期不固定，绿灯时长无法全程倒计时显示，主路车辆车速较快，当驶近交叉口时绿灯突然闪烁，往往导致驾驶人紧急制动甚至闯红灯。研究增加支路行人信号灯,利用行人绿灯闪烁时间早于机动车绿灯闪烁，使得主路车辆驾驶人获得更多的反应时间，根据不同的车速和预留给驾驶人的反应时间计算出车辆安全停车距离，当安全停车距离大于车辆与停止线之间的距离时候，就能减少车辆的紧急制动和闯红灯。通过增加支路行人信号灯，主路驾驶人的反应时间至少增加4 s，大大降低采取紧急制动的发生，具有很强的实用性。

道路交通； 安全距离； 感应控制交叉口； 紧急制动

0 引言

随着我国大中城市的不断发展，城市中心逐渐向郊区扩展，连接城市中心和郊区的道路不断修建，道路交叉口交通流量不断增加。连接城市和农村之间的道路路况相对较好，车速较快，由于道路交叉口支路车辆较少，而且有很大的随机性，主路车辆车速一般较快，接近道路交叉口停止线的时候，如果信号绿灯突然闪烁，导致驾驶人紧急制动，或者来不及刹车而误闯红灯，具有很大的危险性，文章通过合理增加支路行人信号灯，切实有效解决这一安全隐患。

当前，城市道路信号灯控制的交叉口，有两种情况：一是使用定时信号控制，有倒计时功能，驾驶人可以提前能够判断能否通过道路交叉口，从而安全制动；二是采用感应控制，无倒计时功能。城市道路交叉口每个周期行人流量较大，安装信号灯的时候都加装行人信号灯，而且城市道路车速一般不会超过60 km/h，而且还有行人信号灯提前闪烁提示，反应时间较长；这两种情况，主路驾驶人出现紧急制动或误闯红灯的可能性很小。

但在城乡道路路段中的道路交叉口，支路车流量和行人流量很小而且随机性也很大，如果仍然采用定时控制方式，效率很低。自感应控制方式放行效率远远高于定时控制方式，但是定时控制具有倒计时显示功能，驾驶人能够提早判断能否通过路口。而感应控制道路交叉口的信号控制周期根据车流量大小不断变化，无法做到全程倒计时显示功能，由于连接城市和农村的大部分道路交叉口行人过街流量很少，绝大部分道路交叉口省去了安装穿越支路的人行信号灯。采用感应控制的道路交叉口，如果不设支路行人过街信号灯，行驶在主干道路上的车辆车速较快，驾驶人在高速行驶状态下对绿灯结束时间无法及早判断，驶近道路交叉口的时候面临绿灯突然结束，导致车辆紧急刹车，使得追尾事故大大增加；或者来不及刹车直接驶入逆行道路通过交叉口，甚至闯红灯通过交叉口，给交通安全带来很大的隐患。

国内大多城乡道路路段中的道路交叉口由于行人流量很少而省略了行人信号灯安装，看上去节约了成本，但是增加了主路车辆紧急制动而导致的追尾事故多发或者闯红灯违法行为的隐患，文章主要通过不同车速以及驾驶人反应时间计算车辆安全制动距离，与车辆与停止线之间距离比较，从而论证加装行人信号灯的必要性研究。

1 感应信号控制的特点

感应控制是根据车辆检测器检测到的路口车辆到达状况，使路口各个方向的信号显示时间适应于交通需求的控制方式。感应控制对车辆随机到达的适应性较大，可使车辆在停车线前尽可能少停车，从而达到交通畅通的效果，控制工作原理如图1所示。

图1 感应信号控制工作原理

由图1可知，感应控制的道路交叉口信号周期根据车流量大小自适应调整，通行效率较高。相位绿灯时间长短取决于该相位状态下检测器是否检测到远方继续有来车，下一秒信号灯的状态不能提前预知，无法实现计时显示，主路驾驶人无法判断绿灯还能持续的时长。

2 无行人信号灯提前预警导致主路车辆紧急制动

在信号周期配时中，每一相位绿灯通行权即将结束时，通常先绿灯闪烁，然后黄灯亮起，最后红灯启亮，停止通行。其中绿灯闪烁信号虽然不是法律规定的法定信号状态，绿灯闪烁的时间长短也没有明确规定，目前我国各城市通常习惯将绿灯闪烁时间设置为2 s；没有特大车辆通行的交叉口，通常设置黄灯常亮3 s，红灯启亮之后，车辆就不能继续通行。通行权即将结束时间如图2所示。驾驶人从见到绿灯闪烁到红灯亮起只有5 s的刹车时间。当主路车辆以较高车速行进时，5 s的时间不能够保证车辆安全平稳停在停止线前，势必出现紧急制动，给驾驶人和乘客带来非常不适，追尾事故和闯红灯违法增多，大型客货车质量大，惯性很大，越不容易正常停稳，驾驶人看到绿灯闪烁开始反应，反应时间行进的距离和车辆制动距离之和为车辆行驶过程中安全停车距离，如图3所示。

图2 通行权转换时间图

图3 车辆安全停车距离图

由于城乡道路路况较好，车速一般相对较快，不同车速下，车辆安全停车的最小距离可以根据公式1计算。假定车辆分别按照60 km/h、70 km/h、80 km/h 3种不同时速行驶，根据公式计算车辆的停车距离,以及车辆在5 s中的正常行驶L的距离如表1。

(1)

其中：l0为安全停车最小距离，m；l反为驾驶人反应时间内车辆行驶的距离，m；l制为车辆的制动距离，m；φ为轮胎与路面摩擦系数，0.5～0.7；t为驾驶人反应时间，s，通常取1 s；v为行车速度，km/h；

表1 车辆安全停车距离与继续行驶距离对比，φ统一取0.5

信号绿灯闪烁之前，由于没有倒计时显示功能，驾驶人不能判断何时能够绿灯闪烁，等到驾驶人从看见绿灯闪烁到红灯启亮，最多只有5 s的时间，正常人的反应时间为1 s，所以假定驾驶人见到绿灯闪烁到变红灯有4 s或者5 s采取制动的时间，由表1可知，在不同车速下，车辆4 s、5 s的行驶距离均远远大于车辆的安全停车距离，车辆均需要紧急制动。当车速60 km/h，至少应在距离路口45 m开始制动；当车速70 km/h，至少应在距离路口58 m开始制动；当车速80 km/h，至少应在距离路口73 m开始制动；否则就要闯红灯。当在距离停止线40 m处开始制动，三种车速状态都越过停止线；当在距离停止线50 m处开始制动，60 km/h车速状态能够停在停止线之内，其他两种车速状态都会越过停止线；当在距离停止线60 m、70 m处开始制动， 60 km/h、70 km/h两种车速能够停在停止线之内，80 km/h车速仍旧越过停止线；当在距离停止线80 m处开始制动，3种车速才能够停在停止线之内。绿灯闪烁到红灯只有5 s的时间，让很多驾驶人刹车不及，导致急刹车或闯红灯。

3 增设支路行人信号避免主路机动车紧急制动

3.1 行人信号灯绿闪显示状态

行人信号灯共有3种显示状态，分别是绿灯、绿闪、红灯。《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第四章第一节第三十九条规定人行横道信号灯表示：绿灯亮时，准许行人通过人行横道；红灯亮时，禁止行人进入人行横道，但是已经进入人行横道的，可以继续通过或者在道路中心线处停留等候。在各地方实施过程中增加设置行人信号绿灯闪烁状态，其含义为绿灯即将变为红灯，这时未进入人行横道的不准行人进入人行横道，但已进入人行横道应该加速通过。行人信号灯状态变换没有黄灯，绿闪结束即红灯状态。在同一个信号相位中，机动车通行权和行人通行权通常都是一致的，即当机动车绿灯亮起时，同时拥有通行权的行人信号灯绿灯同时亮起。当机动车通行权结束，机动车红灯亮起的同时行人信号灯红灯也亮起。

3.2 行人信号灯绿灯闪烁时间计算

绿灯闪烁时间长短取决于道路的实际宽度和车道数以及行人的步行速度。行人信号灯绿灯闪烁开始意味着通行权开始倒计时。道路交叉口行人过街示意图如图4所示，人行信号灯绿灯闪烁时间计算可以根据公式2确定。

信号控制交叉路口上人行信号灯的配时，按交叉路口信号灯组的统一安排。行人过街所需的绿灯闪烁时间G闪根据人行横道长度D及行人过街步行速度vr确定(vr的大小，国内根据老人、小孩、孕妇以及残疾人等综合考虑取1 m/s，美国澳大利亚等国外通常取1.1 m/s)。

(2)

式中：G闪为行人信号绿灯闪烁时间(s)；vr为行人步行速度，(国内通常取1 m/s)；D为人行横道长度(m)。

图4 道路交叉口示意图

道路交叉口的次要道路分别假定为双向两车道，双向三车道，双向四车道，每一条车道宽度取3.5 m，假定路侧非机动车道宽1 m，两侧共2 m。根据公式2计算可得支路行人信号绿灯闪烁时间见表2。

表2 行人绿灯闪烁时间计算

3.3 行人信号绿灯闪烁给驾驶人足够的采取制动时间

人行信号灯绿灯开始闪烁，要保证刚刚进入人行横道的行人能够安全通过道路，人行信号灯绿灯闪烁亮起时间要早于机动车信号灯绿灯闪烁亮起时间。由表2可知，支路双向两车道、三车道、四车道人行绿灯闪烁倒计时分别是9 s、12.5 s、16 s，均早于机动车信号绿灯5 s倒计时。行人信号灯绿灯提前机动车信号灯绿灯闪烁4 s、7.5 s、11 s闪烁，行人信号灯绿灯闪烁时间先于机动车信号灯绿灯闪烁时间，能够给机动车驾驶人更早的提醒，有足够的反应时间，驾驶人可以根据自己的实际车速做出选择，加速或是刹车。提前4 s、7.5 s、11 s，留给驾驶人不同车速下提前反应的距离大大增加(如表3)，大大减少车辆驶近路口跟前突然发现机动车绿灯闪烁紧急刹车和闯红灯的隐患。

表3 行人信号绿灯闪烁增加驾驶人采取的制动距离

表3可知，增加支路行人过街信号灯绿灯闪烁提前于机动车信号灯绿灯闪烁，可以留给驾驶人66.7 m～224.2 m采取制动距离，避免紧急制动和闯红灯的发生。

4 结论

本文研究对象主要是大连市甘井子区锦虹东路- 润田街，锦虹东路- 银田街、锦虹东路- 科技城道路交叉口以及锦双线- 对门沟、锦双线- 营升路等城市和郊区结合路段的道路交叉口，如图5所示。

图5 研究主要道路交叉口

本文通过利用加装城乡道路交叉口支路人行信号灯，利用人行信号灯较机动车信号灯提前闪烁的时间，让主路驾驶人提前判断，及早采取制动，根据公式计算车辆在60 km/h、70 km/h、80 km/h 3种不同车速下，都有足够的采取制动时间，保证车辆安全制动，停在停止线之内。为公安一线提供非常实用的理论支持，解决一个非常实际的安全问题。

避免出现主路车辆高速行驶的紧急制动甚至闯

红灯，也可以设置静态限速标志和警告标志。但是设置速度限速标志对驾驶人约束甚微，如果加设超速拍照电子警察，需要增加检测、拍照、传输等硬件设备，成本增加很多。也可以将机动车信号灯绿灯闪烁时间延长，《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》没有明确规定绿灯闪烁时长。但是将绿灯闪烁时间延长，导致和通用很久的绿灯闪烁2 s标准不一致，给驾驶人带来辨别困难。通过在支路增设支路行人信号灯，依靠人行信号灯的绿灯闪烁显示状态提前于机动车信号灯绿灯闪烁，给主路车辆驾驶人更多的反应时间来减少主路车辆高速驶近路口来不及刹车的情况，成本既不是很高，又顺应驾驶人驾驶习惯，避免误闯红灯，营造更好的道路通行秩序。

本文的所研究的道路条件有一定的局限性，在限速标志和警告标志控制效果不明显的情况下，没有更好的解决办法。适用条件限于道路有主次之分，主路道路幅宽车流量大，支路车路幅窄车流量和行人流量都很少且随机性大，而且主路车辆车速较快，道路交叉口信号控制方式为感应控制的道路交叉口。

[1] 徐晓慧，唐洪.道路交通控制 [M]. 北京：中国人民公安大学出版社,2014：114.

[2] 初彦龙.环形线圈实现电子警察对逆行闯红灯车辆的抓拍[J]. 交通与运输(学术版),2012(12)：152-154.

[3] 戴冀峰，马健霄,交通工程概论[M]，北京：人民交通出版社,2006.

[4] 徐家钰，城市道路设计[M]，北京：中国水利水电出版社，2005.

(责任编辑 陈小明)

初彦龙(1976—)，男，讲师，硕士。研究方向为道路交通管理与控制。

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