一个被忽视的信号控制功能

2020-06-28 15:47:50

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【编者按】

交通信号控制的标准化一直是国内外讨论的热点，交通信号控制系统相关标准是行业技术、产品、工程应用的基本规范，标准中每一个细节都会对产品质量、功能、项目成败、甚至交通安全带来影响。本文就标准制定中一些被忽视的细节，及结合国内外相关标准进行分析研究。

启动时序问题

人民交通杂志讯(文 / 张福生)交通信号的启动时序是指信号控制由无信号到有信号的时间过程，从交通流运行效果上表现为路口交通流由无序(非受控)到有序(受控)的转换过程;从信号机运行的角度看，启动时序应包括：信号控制机由关机到开机的信号输出时序、信号灯输出由关灯到开灯的信号输出时序、信号灯输出由黄闪到正常控制的信号输出时序。信号启动时序的正确与否直接关系到路口交通安全、运行效率。

作为一种独立而特殊控制状态，启动时序的规范在我国一直没有得到足够的重视，国家标准《道路交通信号机》(GB25280-2016)中对交通信号控制机的控制功能定义(标准4.1.1信号机类别及基本控制功能分类)包括黄闪控制、多时段控制、手动控制、感应控制、无电缆协调控制、联网控制、单点优化控制、公交信号优先、紧急时间优先，并没有将启动时序作为独立的控制功能进行定义。

与启动时序相关内容仅见于GB25280-2016标准的“5.4.2启动时序”，主要内容有——当信号机通电开始运行时，应先进行自检，然后按如下时序启动：相位应先进入黄闪信号，持续时间至少10s;黄闪信号结束后应进入红灯状态，持续时间至少5s;启动时序结束后，信号机按预设置方案运行。

分析该条规定，目的是期望通过黄闪警示与全红信号将路口清空，之后进入正常控制状态，分析这个启动时序的3个时段存在的问题：

黄闪信号时段——依据依照《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第四十二条之规定：“ 闪光警告信号灯为持续闪烁的黄灯，提示车辆、行人通行时注意瞭望，确认安全后通过”。即，在此时段中，路口各入口方向交通流仍可进入路口，因此无法达到路口清空目的，且由于行人信号无黄灯输出，行人路权无明确路权指示无安全保障，结果是路口仍运行于无序状态。

全红信号时段——此时段的全红时长必须要保证路口内包括行人、非机动车、机动车在内的所有交通流清空;在一些复杂的大型路口，由于超长的行人过街时间会使全红时间多达几十秒，造成路口资源严重浪费，甚至会引发严重的交通拥堵。

进入预定方案运行——没有明确定义感应控制、优先控制等与交通检测紧密相关的控制模式的处理流程，造成信号相位的感应需求、感应扩展需求、优先需求的处理失据，造成启动阶段感应控制等模式运行失效。

启动时序与相关建议

启动模式：交通信号控制的启动期间应作为独立的控制方式存在，可根据路口环境、交通流特性和控制需求具备可定义的启动时序，当一台交通信号控制机同时控制多个路口时，信号启动时序应可独立定义且互不干扰。启动时序至少要考虑一下内容：

开灯间隔时间：信号灯开灯时(包括关机到开机、供电中断后恢复、信号输出关灯到开灯)应规定信号启动时间范围，包括信号输出恢复的最小间隔时间和最大间隔时间;其中最短时间用于防止信号输出闪断、闪开造成路口的交通安全问题，最大间隔时间用于约束开机过程中最长的启动时间，建议时间范围7s-60s。

启动时序：交通信号控制机应具备可自定义信号启动时序的能力，启动时序可根据路口空间特性、交通流特性进行定制化设计;设计信号启动时序的基本方法是利用法规中的让行规则、信号灯输出状态等手段实现交通流无序到有序的过渡，之后进入正常控制状态。

案例：以简单的两相位路口为例设计信号启动时序，预定进入正常模式后无路权的交通流方向应首先输出黄灯信号(至少3秒)，之后输出红灯信号直至正常模式获得路权;预定进入正常模式后立即拥有路权的交通流方向首先输出关灯状态(交通流依法通行，见《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第五十二条、第六十九条、第七十五条之规定)，直至正常模式时输出绿灯。(下图)

说明，本案例仅为最简单的两相位路口启动时序设计，多股交通流进入的大型路口启动时序复杂程度要远高本案例，需在认真分析冲突关系、间隔时间、清空约束条件的前提下，结合路口物理特性及交通流特性的前提下进行设计。