一个被忽视的信号控制功能

2020-06-28 15:47:50  来源:

【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。

相关问题

感应控制:针对运行于感应控制模式的路口,信号启动时应能自动为所有相位生成感应需求,防止信号启动后已经通过检测区域的车辆被遗留在道路上。

优先控制:有车辆优先控制应用的路口,如需专用相位保障车辆通过,启动时序期间应自动生成优先请求,防止优先相位被忽略造成优先车辆滞留。

紧急控制:允许紧急车辆在启动时序期间申请路权,信号控制器应能保持紧急申请,直至启动时序结束后进入紧急控制方式。

手动控制:启动时序期间,所有手动操作应被忽略,直至信号控制器进入正常运行模式。

行人过街控制:行人过街路口启动时序设计要考虑行人清空与机动车警示的控制需求,建议启动过程中行人相位输出绿闪信号,行人绿闪时间要保证已经进入道路的行人按正常步速安全通过,机动车相位输出黄闪信号进行警示或输出红灯信号。行人二次过街路口,应保障启动时序过程中行人过街连续性。

行人按钮处理:信号启动时序期间,信号控制器应自动为行人请求过街信号,有行人等待提示设施的路口应同时输出等待提示。

行人地面灯:设置行人地面信号灯的路口,应在启动时序期间保障与同相位信号输出状态一致。

无障碍设施:设置“盲人钟”“震动提示器”等无障碍行人设施的路口,相关设施应在启动时序期间输出“禁止通行信息”。

可变车道、可变标志:设置动态可变标志、可变车道指示、速度引导装置的路口,在启动时序期间输出明确的指示信息,或关闭信息输出。

黄闪与启动时序:黄闪状态切换至正常信号控制状态应同样按照启动时序进行信号序列设计。

优先级处理:启动时序结束后,应根据控制方式优先级启动相应的控制方式。

(作者简介:张福生,北方工业大学城市道路交通智能控制技术北京市重点实验室研究员)

(新媒体责编:张凤元)
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