摘要：本文通过实地走访调查方式对杭州市交通的综合条件进行调研，确定消减计时红绿灯的应用范围，对投入使用的可能性进行理论分析。最后，结合调查数据和政策法规进行合理分析，提供关于"形象化计时的小路口红绿灯"应用实际的可能性，同时，为技术实现和针对性投入使用提供理论性指导意见。
关键词：杭州；消减计时；红绿灯
1 引言
杭州市具有"三面云山一面城"的城市地理特征和城市路网南窄北宽的漏斗状布局，城区道路纵横交错且小路口众多，很多小型路口的红绿灯考虑成本和实用价值并不具有倒计时功能，其中包括可移动式红绿灯。因此，本研究将结合各因素，对消减计时红绿灯与部分杭州城镇道路交叉口的无计时功能的信号灯作对比，分析应用实际的可能性。
2 消减计时红绿灯设计背景
在中国，交通信号灯变换的顺序是：绿灯（通行）、黄灯（准备停止）和红灯（停止），小路口上的交通计时红绿灯通常是时间到了，红灯直接变绿灯，或者是绿灯闪烁后变黄灯再变红灯，不配备有数字倒计时显示装置。这样一来，驾驶员常常会因不能确定什么时间红绿灯会变化而当红绿灯变化时慢几秒动作，导致后方原本可以通过的车辆因前方车辆的延时而不能顺利通过，极易造成交通拥堵，然而在普通的小型城镇道路交叉路口设置带有数字倒计时功能的红绿灯又显得不十分必要，容易造成资源浪费。
现有路口交通计时红绿灯的计时是采用10秒倒数的方式，10秒倒数后红灯变黄再变绿灯，或者是10秒倒数后绿灯变黄再变红灯。这种10秒倒数计时的方式不适合普通的小型城镇道路交叉路口上的交通计时，甚至对可移动式红绿灯而言，10秒的倒计时概念是十分不清晰的。
作为现有不配备倒计时显示功能的路口交通计时红绿灯之一的可移动式红绿灯，为消减计时红绿灯的应用提供一定的现实可能。无论从二者的实际应用因素的重合性和优势的互补性而言，消减计时红绿灯有完全替代的可能。
3 路段区域应用分析
由于高速路段和公路段的车辆平均速度很快。在高速行驶状态下，对于机动车来说，观察消减计时红绿灯的时间过短，甚至在消减计时红绿灯的正常工作过程中，改良版的红灯或绿灯中用于警示作用的灯光区域会小于传统版警示灯光区域，改良版的优势并不明显。
据杭州市国民经济和社会发展统计，2011年全市共有学校764所，其中包括409所小学、246所初中、71所普通高中、38所普通高等院校。学校附近路段的交通高峰与上下学时间段较为接近，而景区和居民区附近小型交通路口等配备有人行横道的城镇道路交叉路口的交通高峰相对于学校来说更加多变，但也与上下班高峰时段基本吻合，可移动式红绿灯通常在这些高峰时段出现，少数情况则配合交警同时出现。
两种具有可视化计时功能的红绿灯用于高速路段或者车速较快的公路段的优势并不突出，相比较而言较为适合学校、景区，居民区附近小型交通路口等配备有人行横道的城镇道路交叉路口，这些路段有明显且固定的高峰时段，而且过往车辆的车速适中。
4 现有红绿灯与消减计时红绿灯的模式分析
顺时针消减计时的小路口交通计时红绿灯和自上而下消减计时的小路口交通计时红绿灯的设计是基于圆型信号灯的。圆形信号灯指的是普通的无图案的机动车或非机动车信号灯。尽管圆形信号灯表达的通行规定适用方向不像箭头信号灯那样直观，但仍然是十分明确的：绿灯时，圆形信号灯表达的通行规定适用方向为直行方圆形箭头行人自行车直行（绿灯时）；直行和左转（红灯时）箭头所指方向或车道步行方式非机动车方式显示图案适用方向、车道、交通方式；红灯时，圆形信号灯表达的通行规定适用方向为直行和左转方向。
顺时针消减计时的小路口交通计时红绿灯，包括竖直依次排列的红灯、黄灯和绿灯，所述的红灯和绿灯都包括外圈和用于计时的内圆，所述内圆是采用顺时针匀速消减计时。改良设计后的有益效果：计时方式内置化、图形化，使得红绿灯计时形象化，且结构简单合理[1]（如图1、2所示）。
图1 结构示意图1
图2 内圆计时过程示意图1
自上而下消减计时的小路口交通计时红绿灯的结构和顺时针消减计时的小路口交通计时红绿灯相似，但用于计时的红灯或绿灯内圆是自上而下消减计时的[2] （如图3、4所示）。
图3 结构示意图2
图4 内圆计时过程示意图2
图5 红绿灯变化过程图1
图6 红绿灯变化过程图2
消减计时红绿灯的工作原理：红灯亮起时，红外圈和红内圆同时亮起，亮起后红内圆自上而下或者顺时针匀速消减计时，计时过程中，红外圈保持亮起静止的状态，当红内圆计时的最后几秒内，红外圈以一定频率闪烁，直至红内圆完全消退计时结束，红灯全灭；接着黄灯亮起经闪烁后灭，再绿灯亮起，绿灯的工作原理与红灯相同。（如图5、6所示）
4.1 现有可移动式红绿灯模式与消减计时红绿灯模式的比较分析表
4.2 结论
消减计时的小路口交通计时红绿信号灯不但具有普通信号灯的全部功能，还在形式进行了改良和创新，单单就可移动式红绿灯和消减计时红绿灯的比较为例，消减计时红绿灯优势明显。
1.相对于传统可移动式红绿灯模式，消减计时红绿灯将计时器和LED灯芯结构有机结合在一起，设计简单一目了然，可以减少制作成本。
2. 中国现有倒计时装置只有数字版倒计时显示装置，现有圆形信号为主的可移动式红绿灯不具备倒计时功能，且配备数字倒计时显示装置的作用不明显，相反会增加可移动式红绿灯的制作及维护成本。
3.小型城镇交叉路口地形比较狭窄，不易设置大型的交通信号灯。传统的计时与交通灯分离的设计会增加设置的体积与面积，用于小路口造成资源浪费，考虑到现有固定式红绿灯的使用惯性过大，可在试用初期与可移动式红绿灯结合，消减计时红绿灯与现有可移动式红绿灯相比存在完全替代的可能性。
4.对于红绿灯并未设置数字计时功能的小路口而言，行人和汽车驾驶员无法预知等待时间，会产生急躁心理。消减计时的红绿灯模式可以让他们提前计算通行的时间，从而缓解心情。消减计时的红绿灯可以提高车主启动车子的反应时间，从而减少等待，为车主谋福利。 5 消减计时红绿灯应用可能性分析
5.1 应用大环境分析
目前，中国面临新一轮跨越式发展，城市建设步伐不断加快，新城区建设如火如荼，旧城区改造也同步进行，城市道路建设必不可少。
国家"十二五"发展规划对于公路交通设施建设已经有了明确目标。公路网规模将进一步扩大，技术质量也将得到明显提升。公路总里程达到450万公里，国家高速公路网基本建成，高速公路总里程达到10.8万公里，覆盖90%以上的20万以上城镇人口城市，二级及以上公路里程达到65万公里，国省道总体技术状况达到良等水平，农村公路总里程达到390万公里。
在交通设施上，国家也大力提倡科技创新。加快推行预防性养护。研究制订预防性养护指导政策、技术标准。加强预防性养护新设备、新材料、新技术和新工艺的研究，推行低碳、环保、节能养护，努力形成成套技术标准体系。
现有大中城市的道路分为四类：快速路，主干路，次干路和支路。从快速路到支路，其道路网合理的级配结构通常是"金字塔"型，即等级越低的道路其道路网密度越高。而我国许多大中城市的道路网结构却是"倒三角形"的，普遍缺乏次干路和支路，所以国家政策也显示，在近几年的城市道路规划中，会大幅度增加次干路和支路的建设。消减计时红绿灯就是为了配合小路口的交通指示，城市次干路和支路的建设，会使得对这种适用的消减计时红绿灯的需求大大增加。
国家对二级道路建设与交通设施创新项目的支持，使得两项已经获得国家专利的消减计时红绿灯存在很大的实际适用可能性。
5.2 宏观政策分析
中国交通运输"十二五"规划中指出，交通建设需突出交通科技研发重点，以实用性、前瞻性技术为主，紧密结合全国和区域交通运输发展需求，开展公路基础设施建设与养护、港口与航道建设与养护、内河通航枢纽、交通运输组织与管理、城市客运、交通安全与应急保障、交通资源节约与环境友好、交通运输信息化、交通运输科学决策支持等重点方向研发，显著提升交通运输发展的科技含量和技术水平。
浙江省为强化交通运输科技成果的推广应用，使科技更好地服务于浙江交通转型发展和现代交通三大建设，推进行业创新步伐，厅已连续几年编制了《科技成果推广应用计划》。
杭州市对于交通建设的计划投入非常巨大，2008年底前已完成投资约150亿元，2009年～2015年，计划实现交通建设投资约950亿元（年均投资约135亿元。其中，2009～2012年计划投资560亿元），2015年之后续建的项目投资约为150亿元。
这些宏观政策和具体申报项目的出台既有利于城市道路的修建和改造，也有利于消减计时的小路口交通计时红绿信号灯的定点推广与有效应用。
消减计时的小路口交通计时红绿信号灯作为城市智能交通系统建设的一部分，不仅拥有智能化的控制功能，更节约了资源，将信号灯与计时器合二为一，是工业设计理念服务生活的完美应用。
5.3 不利因素分析
因涉及到道路交通信号灯规范问题，顺时针消减计时的小路口交通计时红绿灯和自上而下消减计时的小路口交通计时红绿灯的内化计时设计部分在性质上属于倒计时数码显示器，《中华人民共和国国家道路交通信号灯标准》（GB14887-2003）中对于描述倒计时数码显示器的第5.2.7、5.3.3条为推荐性[3]，但最终得到的外观并未在《中华人民共和国国家道路交通信号灯标准》（GB14887-2003）中得到明确的说明，并且也没有在道路通行规定中获得明文规定。
消减计时红绿灯作为交通信号灯，投入使用的步骤应当是自上而下式，在得到浙江省道路交通管理部门和杭州市有关部门的认可之前，必须首先在国家标准和规范上得到法律性的认可，才有应用实际的可能。
5.4 调查结果分析
杭州的交通状况一直是驾驶员比较头痛的问题，主要包括市区路段和景区路段，尤其是在早高峰和晚高峰的时候，人车流量很大，过路口的等待时间变长。部分路口红绿灯不具有配备倒计时数码显示器，车主无法准确判断等待时间，导致启动车子的反应时间加长，一个绿灯的通过量就大大减少，若得知等待时间则可提前准备快速通过，则可有效提高单位时间车辆通过量。
关于驾驶者和行人对于施行消减计时红绿灯的态度，在使用可移动式红绿灯交叉路口和不配备倒计时功能的小路口，对526位机动车、非机动车驾驶员和行人做了一个抽样调查后，得到500份有效选择数据。在了解了消减计时红绿灯的设计后，就原始的红绿灯的设计模式与消减计时红绿灯模式进行比较，驾驶员和行人对于不同的对比选项进行选择，结果显示选择支持消减计时红绿灯的占了71.25%，反对更换消减计时红绿灯的占了18.33%，认为两者差不多的占了10.42%。调查中多数人对于消减计时的新增功能是表示赞同的，少数人反对消减计时红绿灯的理由大多是顾虑到交通指示灯全国通用性的问题和更换成本多少的问题，若外地车辆进入杭州，则无法短期内适应消减计时红绿灯。对于圆形信号灯的可移动式红绿灯具备消减计时的功能的支持率则达到94%，说明从理论上来说，在特定时段出现的改良版可移动式红绿灯是存在较高实用价值的。
6 总结
针对杭州市小型城镇道路交叉口而言，尤其是指示灯不配备倒计时功能的路口，指示灯之间的转换增加了可视化的计时指示功能后，可以让出行的人们更好得把握过路口的时间，不会因为红绿灯之间突然的转换而反应不及时导致违反交通规则，也不会因为不知道等待的时间而变得焦急难耐。
在试点初期，应用路段当针对杭州市范围内的学校、景区，居民区附近小型交通路口为主，主要与可移动式红绿灯相结合。
这项针对小路口交通的科技创新项目的投入应用使得人们可以更加直观地了解通行的时间和等待的时间，小路口的交通指示更加人性化，且某种程度来说，消减计时红绿灯符合了"十二五"规划中政府对公路交通做出的目标，无论从理论上技术上都存在可推广实现的价值。
参考文献：
[1] 浙江财经学院.顺时针消减计时的小路口交通计时红绿灯[P].中国实用新型专利，CN 202362944 U.2012-08-01
[2] 浙江财经学院.自上而下消减计时的小路口交通计时红绿灯[P].中国实用新型专利，CN 202257948 U.2012-05-30
[3] 《中华人民共和国国家道路交通信号灯标准》（GB14887-2003）[S]
[4] 《2011年杭州市国民经济和社会发展统计公报》[S]
作者简介：陈丹荔，浙江财经学院摄影专业2010 级学生。
