左轉之痛

作為一名女司機，開(kāi)車(chē)是一件刺激又緊張的事情，刺激的是偶爾會(huì )犯油門(mén)當剎車(chē)的錯誤，緊張的是路口車(chē)輛交匯時(shí)的意外親密接觸。尤其是在路口左轉時(shí)，都要特別緊張的先觀(guān)察直行車(chē)輛，再左右張望過(guò)往行人，生怕因為自己操作不當而堵在路中間造成交通堵塞。然而，每當遇到左轉，身為一名交互設計師的我基于職業(yè)敏感，總在腦海里默默的想一個(gè)問(wèn)題：為什么會(huì )有準許左轉車(chē)輛和直行車(chē)輛同時(shí)行駛這種設計？為什么不每個(gè)路口都設計左轉專(zhuān)用道？交叉路口還有什么其他設計方案？

在弄清楚這個(gè)問(wèn)題之前，我先扒了一下道路交通的歷史發(fā)展。

公元前500年，城市開(kāi)始出現，于是自然而然就有了道路系統。直到19世紀，出現軌道馬車(chē)，道路開(kāi)始被馬車(chē)占領(lǐng)，漸漸地，科技的進(jìn)步帶來(lái)了電力，于是19世紀末有了有軌電車(chē)。當20世紀初，汽車(chē)時(shí)代的來(lái)臨正式宣告了道路以機動(dòng)車(chē)為主體的時(shí)代?！?】

道路經(jīng)歷了以人，到馬車(chē)再到機動(dòng)車(chē)為行動(dòng)主體的發(fā)展過(guò)程。交通規則也經(jīng)歷了左左右右的變更，沒(méi)錯，交通規則并不是從一開(kāi)始就定義為靠右行駛。先秦時(shí)期，《古禮》中規定男子右行，婦女左行，車(chē)行中央。后來(lái)到了唐朝，則不再以性別來(lái)劃分通行制，而是以方向來(lái)劃分，即要求“進(jìn)城的走左邊，出城的走右邊”。所以，其實(shí)從唐代開(kāi)始，中國是靠左行駛的。到了清末年間1899年，由于英國在租界勢力范圍比較大，公租界發(fā)布交通《章程》直接規定駕車(chē)者須在馬路左邊前行，超車(chē)從右行。右轉應從寬而轉，左轉應靠近路邊，上海俗語(yǔ)中所說(shuō)的“大轉彎”和“小轉彎”也由此而來(lái)。直到1945年，抗戰勝利后，美國汽車(chē)開(kāi)始大量進(jìn)入中國，“左駕車(chē)”一舉占了數量?jì)?yōu)勢，由是之故，國民政府下令從1946年1月l日開(kāi)始，汽車(chē)一律靠右行【2】（當一個(gè)國家強大了之后，僅從輸出物品就可以影響另一國家的政策）。

隨著(zhù)汽車(chē)的發(fā)展，車(chē)流量越來(lái)越大，光靠交通規則已經(jīng)無(wú)法維持交通的秩序，于是紅綠燈應運而生。據說(shuō)紅綠燈的顏色靈感來(lái)源至19世紀初的英國約克，因為著(zhù)紅裝的女人表示“已婚”，而著(zhù)綠裝則表示“未婚”，于是被一位機械工程師引用道交通信號燈上，把紅燈用來(lái)表示禁止通行，綠燈表示可通行。后來(lái)，美國人民完善了信號燈的控制系統，同時(shí)在紅綠燈中增加了黃燈,用來(lái)表示“謹慎”。最后，1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》作出了統一的定義：綠燈是通行信號，面對綠燈的車(chē)輛可以相應的直行、左轉彎或右轉彎，除非另一種標志禁止某一種轉向。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車(chē)輛必須在交叉路口的停車(chē)線(xiàn)后停車(chē)；黃燈是警告信號，面對黃燈的車(chē)輛不能越過(guò)停車(chē)線(xiàn)【3】。

沖突的來(lái)源

在這100多年的歷史中，交通信號燈的設計并沒(méi)有發(fā)生過(guò)太大的變化。最常見(jiàn)的就是在十字路口的各個(gè)方向放置紅綠燈，控制南北和東西的通行（如下圖）。

這種控制方案在交通領(lǐng)域有個(gè)專(zhuān)業(yè)名詞：兩相位信號方案。即交通路口有兩個(gè)相位：第一相位為東西車(chē)輛可通行，包括直行和左右轉；第二相位為南北方向車(chē)輛通行，東西車(chē)流禁止。這種在一定周期內控制一組交通流的通行權的信號燈狀態(tài)稱(chēng)為相位。很顯然，只控制兩個(gè)方向，不可避免的會(huì )有左轉和直行的沖突【4】。

其他路口設計方案

多相位路口設計

有兩相位信號方案，自然會(huì )有三、四、五信號相位。當兩個(gè)方向控制不夠的時(shí)候，通過(guò)增加相位控制是即粗暴又有效的方案。很簡(jiǎn)單，如果左轉一直與直行沖突，那開(kāi)辟一條左轉的專(zhuān)用的通道就解決了這個(gè)問(wèn)題【4】。

這種沖突的解決機制是通過(guò)時(shí)間的分步來(lái)避免沖突。帶來(lái)的優(yōu)勢是，每個(gè)通行方向都有專(zhuān)門(mén)的通行權。然而相應地，相位越多就會(huì )導致一個(gè)路口所需要的控制時(shí)間越多。對于車(chē)輛來(lái)說(shuō)，雖然有了專(zhuān)門(mén)的通行時(shí)間，但通行時(shí)間也會(huì )相應增加。當路口的通行效率降低時(shí)，遇到大車(chē)流的情況下，就很容易到達交通瓶頸從而造成擁堵。

于是一個(gè)路口到底是采用兩位相位還是三四相位或更多相位，還是要依據路口的左轉車(chē)流量的大小，和垂直車(chē)流量的均衡度來(lái)考慮，所以現在很多路口會(huì )留個(gè)后路，每一個(gè)方向先預留兩個(gè)紅綠燈，初期只控制單一方向通行，后期左轉車(chē)流變大時(shí)，將一個(gè)分出來(lái)控制左轉，非常靈活。

環(huán)島路口設計

除了多相位路口設計方案外，我想起在國外旅游時(shí)常見(jiàn)的環(huán)島路口設計。環(huán)島有一個(gè)非常巧妙的設計，將路口所有的沖突點(diǎn)變成了“合流”（下圖中十字路口的紅點(diǎn)為沖突點(diǎn)，環(huán)島中的藍點(diǎn)為合流點(diǎn)）。知乎上有位專(zhuān)家Guanghui對環(huán)島的設計做了比較詳盡的分析【5】，總的來(lái)說(shuō)，環(huán)島的優(yōu)勢在于路口的整體效率，直行車(chē)不需要等待左轉車(chē)先走，左轉車(chē)也不用擔心和直行車(chē)量的沖突，每個(gè)方向的車(chē)流通過(guò)環(huán)島的合流在分散到各個(gè)方向。但是，當車(chē)流量過(guò)大時(shí)，環(huán)島也會(huì )遇到瓶頸，因為車(chē)輛進(jìn)入環(huán)島需要過(guò)彎，此時(shí)的通行速度將比直行時(shí)速度大大降低，同時(shí)，環(huán)島內車(chē)道不易過(guò)多不然會(huì )導致車(chē)輛頻繁變道，進(jìn)一步降低通行效率，所以，環(huán)島也有環(huán)島的弊端，它不適用于大車(chē)流量的路口。

其實(shí)，環(huán)島還有一個(gè)適用條件，即司機的駕駛素質(zhì)。因為環(huán)島的優(yōu)勢在于不設置紅綠燈的情況下保持并提高通行效率，這就意味著(zhù)駕駛員必須自覺(jué)遵循交通規則，在進(jìn)入環(huán)島之前應先讓環(huán)島內的車(chē)輛行駛?；谶@個(gè)原則，我想這也是為什么國內目前幾乎不怎么采用環(huán)島的原因，因為大部分的司機們連變道打燈的習慣都沒(méi)有，何況其他守約。

沒(méi)有紅綠燈的設計

在我查閱資料的時(shí)候，我發(fā)現了另外一種很有意思的解決左轉與直行的沖突方案，即全部單行道的設計。全世界僅有一個(gè)國家是如此，一個(gè)名為圣馬力諾的國中國，袖珍國家之一，人口有三萬(wàn)多人，但車(chē)輛有5萬(wàn)輛。這個(gè)國家沒(méi)有任何紅綠燈，全部采用單行線(xiàn)和環(huán)島解決交通問(wèn)題。

這個(gè)方案雖然比較特例，但也不失為一種解決沖突的思路。當我們發(fā)現一個(gè)沖突的問(wèn)題時(shí)候，除了通過(guò)加法來(lái)解決，反過(guò)來(lái)的減法也不失為一種方案。

了解完這三種解決路口沖突的方案，我發(fā)現其實(shí)有幾點(diǎn)可以給做交互設計的我們一些參考：

每一種設計解決方案都需要根據實(shí)際的應用場(chǎng)景和用戶(hù)相關(guān)，環(huán)島的設計雖然好，但考慮到我國的用戶(hù)和我國的車(chē)流情況，放到國內就并不合適。這和我們在做交互設計時(shí)要考慮scenario和persona是一樣的。

沒(méi)有任何方案是完美的，在左轉交通流量小的情況下，兩相位是比較平衡的路口設計方案，小部分司機會(huì )遇到左轉與直行的沖突，但對于大部分司機而言，他們可以獲得更快的通行效率，所以設計方案應該優(yōu)先讓80%的用戶(hù)獲得收益。

自動(dòng)駕駛時(shí)代的交通路口

隨著(zhù)汽車(chē)的智能化，無(wú)人駕駛汽車(chē)普及的那天也許在不久的將來(lái)就會(huì )到來(lái)。當車(chē)輛和道路都升級之后，交叉路口的紅綠燈也許就不存在了，就像MIT可感知城市實(shí)驗室提出的“A slot-based system”【6】，路口可以不再設置紅綠燈，汽車(chē)通過(guò)各自的感應裝置提前在路口進(jìn)行彼此溝通，以達到有秩序的行駛。

例如，假設在一個(gè)路口有四輛車(chē)（如下圖），1，3，4號車(chē)從各自方向直行，2號車(chē)左轉，顯然這種狀態(tài)下會(huì )產(chǎn)生4個(gè)沖突點(diǎn)，1-3，3-4為垂直方向沖突，2-3和2-4為左轉沖突。那么在傳統紅綠燈路口，只能先通行1，2，4車(chē)輛，再通行3車(chē)輛。

而在智能汽車(chē)的時(shí)代，車(chē)速和距離是可以動(dòng)態(tài)計算的。當1，2，3，4車(chē)輛快到路口時(shí)，車(chē)輛發(fā)出要行駛的方向和車(chē)速值，服務(wù)器統一計算這個(gè)區域內所有車(chē)輛的車(chē)速和沖突距離，然后得出行駛順序。例如，1，3車(chē)輛在進(jìn)入紅色區域后，通過(guò)判斷3和1的沖突點(diǎn)，可以得出3距離沖突點(diǎn)的距離大于1到?jīng)_突點(diǎn)的距離，那么此時(shí)只要控制1和3的速度一致，或者1和3之間的速度差值不超過(guò)一定數值時(shí)，即可以保證不沖突的行駛（如下圖1）。

基于這一原理，當加大對車(chē)輛的計算量時(shí)，即同時(shí)計算路口1，2，3，4的方向和速度以及各自沖突距離（下圖2），然后通過(guò)調節車(chē)輛的車(chē)速，讓車(chē)輛在路口按照控制速度行駛。這樣，在不需要紅綠燈的輔助下，也能實(shí)現車(chē)輛的有秩序行駛（如圖3所示）。

如果看不懂上圖，可以看看這張某國家人民在無(wú)紅綠燈十字路口的自我計算通行?。盡管沒(méi)有統一規則，大家依靠自主計算和判斷也能達到一定程度秩序通行，但總歸危險，從圖中也能看出不少急停的車(chē)輛。

交叉路口想要達到高安全高效率，還是要依賴(lài)科技的進(jìn)步。我想以后交通通行效率PK的不是信號燈的控制算法，而是車(chē)輛大數據下的動(dòng)態(tài)行駛算法。讓我們期待這一天吧～