作者：于泉   賽文交通網

在交通控制的術語和交通控制的實際工作中，我們經常會遇到信號相位和信號階段這兩個詞語，行業內存在幾種聲音：有的觀點認為兩個術語其實是一件事情，可以混用；有的觀點認為兩者不太一樣，信號相位適用于控制軟件的設置，信號階段適用于信號機硬件配置；有的觀點認為兩者其實不同，但哪里不同不知可否。

筆者個人認為，兩者無論從概念定義還是實際應用中都是不同的。

一、信號相位和信號階段的各種定義

相位的定義

美國通行能力手冊Highway Capacity Manual 2000:

Phase - The part of the signal cycle allocated to any combination of traffic movements receiving the right-of-way simultaneously during one or more intervals.

譯文：相位-在一個或多個時間間隔內，從信號周期中分配給同時獲得通行權的任何交通流組合的部分周期。

美國MUTCD（2009）手冊：

a signal phase is the right-of-way, yellow change, and red clearance intervals in a cycle that are assigned to an independent traffic movement or combination of traffic movements.

譯文：信號相位定義為在一個周期中，將通行權、黃燈以及全紅分配給單獨或組合交通流的間隔部分。

美國信號配時手冊Signal Timing Manual 2015(second edition)：Phase—A timing unit associated with the control of one or more movements. Phases are often assigned to vehicular and pedestrian movements.

譯文：相位-與一股或多股交通流相關的配時組成部分，相位通常分配給車輛和行人的運動。

英國Traffic Signs Manual（2019）：

A phase can be thought of as a unique electrical circuit from the controller to one or more signal heads. As it is on the same circuit, all signal heads for that phase will change at the same time.

譯文：相位可以被認為是從控制器到一個或多個信號燈頭的一組特有的電子電路。在同一電路上，同一相位的所有信號燈頭將同時改變燈色。

英國的這個定義與眾不同，但是有利于從硬件角度理解信號相位。

交通管理與控制（第四版）：

在信號控制交叉口，每一種控制狀態（一種通行權），即對各進口道不同方向所顯示的不同燈色的組合，成為一個信號相位。

我國GB∕T 31418-2015 道路交通信號控制系統術語中2.3.6：

信號相位是同時獲得通行權的一股或多股交通流對應信號組的顯示狀態。

城市交通信號控制基礎（2019）和城市交通信號控制（2015）：

一股或幾股車流在任何時刻都獲得完全相同的信號燈色顯示，那么就把獲得不同燈色（綠燈、黃燈、全紅）的連續時序稱為一個信號相位。 

信號階段的定義

我國GB∕T 31418-2015 道路交通信號控制系統術語中2.3.6：

術語中把信號相位（signal phase）和信號階段（signal stage）視為同一個概念，都是同時獲得通行權的一股或多股交通流對應信號組的顯示狀態。

城市交通信號控制基礎（2019）：

信號階段：交叉口的“通行權”輪流分配給各個相位，“通行權”的每一次轉換就稱為一個信號階段，一個信號周期內通行權交接幾次，就是幾個信號階段。

英國Traffic Signs Manual（2019）：

A stage can be defined as a period of time when one or more non?conflicting phases are given a green signal at the same time. Stages usually run in a specific, pre?determined order within the cycle. They can be demand?dependent, only running if called, and can be omitted if not required. A stage may be considered as starting at the point at which all phases that will have right of way during the stage have been set to green, and all phases terminating have been set to red. The stage ends at the point at which the first phase loses right?of?way.

譯文：信號階段可以定義為同時向一個或多個非沖突相位發出綠色信號的時間段。階段通常在周期內按預先確定的特定順序運行。它們可以是需求響應方式，僅在調用時運行，如果不需要，則可以跳過?？梢詫⑿盘栯A段理解為在該階段啟動時，所有具有通行權的相位都顯示為綠色，同時所有不具備通行權的相位都顯示為紅色，在第一個相位失去通行權的時刻，意味著該信號階段結束。

小結

從上述的諸多定義中，我們仔細品味，可以發現，除了英國把信號相位定義為電子電路外，中國、美國對信號相位的定義基本上都認為，信號相位是信號周期的組成部分，是部分周期，是顯示狀態，是不同燈色組合，是不同燈色的連續時序。

總結來說，我們可以明確一點的是，信號相位是信號周期中輪流顯示綠燈、黃燈、紅燈的時間順序，而不是時間，在某一個時間順序內，所有的車流遇到的顯示燈色和顯示順序都是一樣的。

信號階段筆者只找到了我國和英國的定義，認為信號階段也是信號周期的組成部分，信號階段是一個時間段，不是時間順序，在這個時間段內，既有遇到紅燈的車流，也有遇到綠燈的車流，

二、信號相位和信號階段的圖例解析

信號相位的圖例解析

圖1 經常遇到的2相位信號控制相位圖

我們以容易理解的2相位入手，來說明信號相位的定義，上圖1所示是我們經常遇到的2相位信號控制的相位圖。那么根據信號相位的定義，其實這里的圖中缺少了信號燈色的顯示，補充一下現在的信號燈色，我們就會得到下面的圖2。

圖2 補充燈色后的2相位信號控制相位圖

信號相位是信號周期中輪流顯示綠燈、黃燈、紅燈的時間順序。那么我們可以看到，在第一個時間順序內，所有南北方向車流遇到的顯示燈色都是綠色，在第二個時間順序內，所有東西方向車流遇到的顯示燈色都是綠色。

其實我們在每一個時間順序里，還需要補充其他方向車流的燈色顯示，得到下圖3。也就是說在第一個時間順序內，此時的燈色是南北綠，東西紅；在第二個時間順序內，此時的燈色是南北紅，東西綠。

圖3 補充其他方向車流燈色后的2相位信號控制相位圖

我們采用這樣的信號相位定義：一股或幾股車流在任何時刻都獲得完全相同的信號燈色顯示，那么就把獲得不同燈色（綠燈、黃燈、全紅）的連續時序稱為一個信號相位。

在上圖3中，1、南北方向所有車流或者東西方向所有車流在任何時刻所獲得信號燈色都是相同的；2、相位1的燈色連續時序是綠燈-紅燈；相位2的燈色連續時序是紅燈-綠燈；3、南北方向所有車流在第一個時序里獲得的是綠色燈色，在第二個時序里獲得是紅色燈色；東西方向所有車流在第一個時序里獲得的是紅色燈色，在第二個時序里獲得是綠色燈色。

接下來我們補充完整這個2相位的相位圖，如圖4所示，同時可以用表1來描述這個相位圖。在一個信號周期內一共有2種燈色時序，第一種燈色時序成為相位1，燈色時序分別是綠-黃-紅-紅-紅-紅，第一種燈色時序成為相位1，燈色時序分別是紅-紅-紅-綠-黃-紅。

圖3 補充完整的2相位信號控制相位圖 

表1 完整的2相位所有車流燈色顯示時序表

信號階段的圖例解析

將信號階段理解為當某個信號階段啟動時，所有具有通行權的相位都顯示為綠色，同時所有不具備通行權的相位都顯示為紅色，在第一個相位失去通行權的時刻，意味著該信號階段結束。

每一個信號階段均起始于上一信號階段的綠燈終止點，而不是起始于本階段綠燈開始點。因此我們可以得到圖4。

具體來說，第一相位顯示綠色，同時第二相位顯示紅色的時候，為第一信號階段的啟動時刻，當第一相位顯示紅色時，意味著第一信號階段結束，接下來通行權給第二相位，同時第二信號階段開啟。

圖4 通常的2階段信號控制階段圖

案例解析

接下來我們用一個案例具體說明信號相位和信號階段的區別。

圖5  T型信號交叉口及各交通流向圖

如圖5，我們有一個T型信號交叉口，各個方向的交通流如圖所示。

如圖6所示為該信號交叉口的配時圖。首先東西方向車流A、B、F同時放行，然后車流A、B直行車流停止放行，車流E左轉開始放行，但車流A仍然繼續放行；最后，東西方向車流A和E都同時停止放行，啟動南進口車流C和D。

圖6  T型信號交叉口配時圖

根據上述總結的信號相位的定義，該T型信號交叉口的信號相位如表2，可以發現各個方向的車流共組合出4種信號燈色的放行順序，因此這是我們通常說的4相位。

表2  T型信號交叉口相位分析表

根據上述總結的信號階段的定義，該T型信號交叉口的信號階段圖如圖7，可以發現該信號交叉口的通行權共切換過3次，第一次東西方向車流A、B、F同時放行，第二次車流E左轉開始放行，第三次南進口車流C和D開始放行。因此該信號交叉口共有3個信號階段。

圖7  T型信號交叉口信號階段圖 

三、結束語

通常我們不區分信號相位和信號階段，但從筆者的角度而言，適當區分兩者是有助于理解信號配時方案的。

從實質而言，信號相位是用來描述交通流的，信號階段是用來描述時間的。

有幾個信號相位可以理解為該信號交叉口在一個信號周期內，有幾種信號燈顏色的組合顯示時序，從而有幾組對應的交通流組合，有幾個信號階段可以理解為該信號交叉口的一個信號周期時長可以分為幾個綠燈時段。