摘 要：国内外很多研究者发现：在信号交叉口不同相位切换时，存在一个两难区段，驾驶员在两难区段中将面临选择，是在停车线前急刹，还是加速通过交叉口。两难区中车辆越多，闯红灯和急刹车引发的追尾、侧碰等潜在安全隐患越大。通过分析国内外现有的两难区控制措施，对几种控制措施进行了比较，找出一种最具有现实可行性的设计方案。

关键词：信号交叉口;两难区;交叉口安全

0 引言

在两难区是驾驶员在信号交叉口处既不能安全停下也不能顺利通过的一段区域，当车辆以较高的速度驶进交叉口时，可能会陷入这样一种两难的区域：一方面由于距离交叉口的停止线比较远从而不能在绿灯间隔期间在停止线前顺利的停下车;另一方面，由于距离交叉口较近，又不能在绿灯间隔的时间内安全的通过交叉口的冲突区域，这个在距离停止线前大概30到70米范围的既不能停下又不能通过的区域定义为两难区。两难区的存在使得驾驶员在看到信号灯时陷入两难的境地，从而增大了在交叉口处发生交通事故的概率。因此，针对两难区的问题，分析提高两难区的安全性措施研究，有助于为交通安全的决策提供依据。

1 国内外研究现状

在美国，在1960年就有研究者对交叉口的预报信号进行了大量的实验。在芝加哥，交叉口信号灯中加入了绿黄信号灯，经过多次实践证明了这些应用对于交叉口的安全没有起到明显作用，因此没被采纳。国外学者Papacostas和Kasamoto的研究指出，不管黄灯信号时间设置多长，接近交叉口速度小的车辆都会存在两难区[1]。

早期预警方式就是提前设置警示标志或者信号灯的方法，进而为驾驶员提供停车或者通过交叉口的警示信息。提前预警闪光装置被安装在靠近交叉口的位置，用来提醒驾驶员信号即将变化并做好减速准备。常见的有以下三类：PTSWF警示牌，FSSA警示牌CFSSA警示牌。国外学者Eck和Sabra等人的研究发现，应用早期预警装置的交叉口具有较低的车辆追尾以及发生侧撞的可能性。Klugman等人研究发现，仅在一些情况下，使用AWF警示牌可以有效地减少车辆追尾以及发生事故的可能性。Sayed等人通过更加详细的研究指出，安装AWF警示牌的交叉口总体事故率低10%，重大事故率低12%[2]。但是Pant和Huang则认为，早期预警装置的应用在某些情况下会带来负面影响，主要表现为驾驶员看到警示灯闪烁时会选择加速通过[3]。提前探测系统依赖于布置在道路上的探测器，这些探测器有的安装在两难区周围，有的安装在两难区之前，有的靠近停止线，主要目的是感知车辆进入两难区并且为其提出规避的措施。国外学者Zegeer和Deen提出了绿灯延长系统。Bonneson等人提出了探测控制系统D-CS，与GES相比计算两难区边界范围的时候更加准确。ITE手册给出了使用GHM模型来计算黄灯信号时间的公式。显然，设置足够长的黄灯时间可以减少车辆陷入两难区的概率，但是黄灯时间过长就会导致更多的车辆出现闯红灯现象。

计算机技术的发展使得车路协同技术有了长足的进步，借助无线通信技术，各类车路信息可以被实时准确的获取，车载安全系统可以通过实时的获得道路上的数据进而为驾驶员的决策提供支持。基于智能车路系統，储浩等学者通过延长绿灯信号，借助车载设备的语音以及声光报警系统提醒驾驶员，以规避车辆陷入两难区的风险[4]。国外学者Zimmerman等学者研究指出，虽然目前车载两难区预警系统仍需要借助路侧单元提供可视警示信息，但是基于V2的且针对单一车辆提供两难区规避措施的车载预警系统是值得推崇的。Moon开发了一种车载两难区预警系统DZWS，核心就是将其装备在车载设备上。预警设备收到来自路侧天线传来的信息后，根据算法的计算结果，为驾驶员提供实时的视觉以及听觉警示信息，从而降低陷入两难区的车辆数。但是由于忽略了两难区的动态性，国外有学者提出了车载两难区预警系统所需要的三种算法，分别为两难区估计算法、两难区预测算法以及预警选择算法。

2 控制措施分析

2.1 车速引导策略

目前车速引导主要用于使车辆不停下而通过交叉口，从而减少停车次数和平均延误。实际上通过车速引导也可避免车辆陷入两难区，即根据车辆当前位置、速度及剩余绿灯时间，实时分析车辆是否能在绿灯期间通过交叉口。若车辆可以通过交叉口，则确定其最合适的速度并实施车速引导;若车辆不能安全通过交叉口，则对其发出警告准备减速停车。

2.2 动态绿灯延长策略

启绿灯时间延长是改善两难区问题的主要方案之一。在车路协同的环境下，当绿灯期间即将结束时，系统即时获取各车辆运行状态信息，并判断其是否会进入两难区。若有车辆将进入两难区，则适当延长绿灯时间，使其避免进入两难区。

2.3 黄灯控制策略

通过系统实时获取信息检测模块采集的交叉口车辆位置、车速、排队情况等信息。将交叉口处车辆的实际排队情况和车速代入模型中，计算出黄灯合理时间，并进行黄灯延时控制，让对黄灯结束期间还未离开交叉口的车辆其顺利通过交叉口。

3 总结

国内的两难区改善设计应符合驾驶员的驾驶习惯，如果延长绿灯或者黄灯，可能使驾驶员出现误判，导致事故发生。所以动态绿灯延长、调整黄灯时间不具有现实可行性;AWF警示牌不改变交叉口信号配时，不使用车载设备对驾驶员的操作进行干扰，但还需要验证可行性。

参考文献：

[1]刘诗福，张轮，杨文臣，王铮.基于马尔可夫模型的交叉口两难区自适应控制[J].同济大学学报（自然科学版），2016（09）.

[2]刘润乔，韩加蓬，刘洪光.两难区影响因素与控制策略[J].山东理工大学学报（自然科学版），2015（02）.

[3]黄玮，马万经，杨晓光.两难区安全改善问题的感应控制方法研究[J].交通信息与安全，2009（04）.

[4]马国胜， 黄玮.单点相位交叉口两难区主动控制研究[J].昆明理工大学学报自然科学版， 2013（06）：48-53.

[5]刘润乔，韩加蓬，刘洪光，谭德荣.关于动态两难区黄灯时间模糊控制策略的研究[J].公路工程，2016（02）.