行人优先状态下城市路段行人过街控制方式研究

2021-09-15王红晓

科技经济导刊 2021年24期

王红晓

（鄂尔多斯应用技术学院，内蒙古鄂尔多斯 017000 ）

我国从2017 年开始采用行人优先过街模式，使机动车主动避让行人。“车让人”政策的实施大大提高了行人在过街的安全性，但行人数量增多、到达的不规律性和到达即通行行为，使机动车在停车、减速让行次数和时间上与传统行人过街时产生较大差异。此时还是按照传统情况下进行信号灯设置是不合理的。因此研究行人数量对机动车的延误影响，在保证行人安全的基础上，设计行人优先下的人行横道控制措施，是非常有必要的。

1.国内外研究现状

杨旭刚[1]提出优先权的确定不是一成不变的，应根据不同时段因时确定，为信号分时灯开启时间提供了依据。慈玉生[2]等提出了一种基于结合经验概率分布及行人过街人数分布的机动车综合延误算法，表明过街人数分布对车辆的避让方式起着关键性作用。张勇[3]等对行人优先下的机动车和行人交通特性进行vissim 仿真实验，分析了传统和行人优先两种情况下的总体延误。在无信号灯控制交叉口下的人车冲突，学者多注重行人的安全性以及找寻冲突的解决机制，但都缺乏过街行人数量时间分布特征对机动车延误的研究。

路段行人过街设施主要有行人过街请求系统（主动）、基于红外检测的行人过街自动预警系统、基于热感成像和人体识别的智能斑马线系统。以上系统都能有效提高行人过街安全，但同时也降低了机动车通行效率，特别是在主干道路。这是因为，在设置这些设施时，更多地考虑了行人的过街安全和过街效率，而没有考虑行人流量、行人到达规律、机动车流量等因素。

2.行人过街交通特性

2.1 传统形式下行人过街交通特性

传统形式下行人能否过街主要取决于机动车车头间隙。当有足够的车头间隙时，行人到达人行横道后直接通行，若没有足够的车头间隙，行人需驻足等待观察。而驻足等待观察行为，使行人在过街前形成一定的群集。但由于此时无信号控制，人行横道两端行人非一起通行。

2.2 行人优先形式下行人过街交通特性

（1）行人具有优先通行权，但出于本能，行人在接近人行横道时，观察有无足够车头间隙，当车辆速度较快，人车距离较小时，行人调整步速，机动车先行，直至车辆减速让行或停车让行。此时如果后续有行人到达，行人在人行横道处形成小范围的群集。这一情况与传统形式下行人过街特性类似。

（2）行人判断机动车与行人之间有安全距离，车辆主动避让，作出减速和停车让行行为时，则行人匀速通过。

（3）当人行横道上有行人正在通行时，接近人行横道的行人为与正在通行的行人一起过街，陆续进入人行横道，并加速通过。如图1 所示。

图1 行人松散通过

（4）行人在人行横道走行时，由于行人享有优先权，当行人间的距离不能使机动车通行时，机动车需提前减速甚至停车，行人匀速或加速通行。

2.3 机动车让行特性

高峰时机动车流量高，为减少延误，当人行横道处有行人但前车并未做出让行行为时，后车为减少延误也不产生让行行为。当前车采取减速或停车让行行为时，后车因前车的减速行为减速或停车让行，相邻车道车辆也相应做出减速让行行为。

3.行人优先政策下交通控制措施

3.1 行人待行区设计

3.1.1 假设条件

路段较长，车流属于自由流状态，车流量变化大且不规则，路段行人到达不规律，行人流量波动较大。在一定时间间隔内到达人行横道的人数是随机的，行人到达符合泊松分布，行人到达率为。

3.1.2 设计原理

高峰期间，车流和行人流量大，使行人在最短放行间隔内聚集后放行，机动车通过行人群集间隙通过。非高峰期间，车流和行人流量不大，考虑行人优先下的最长等待时间，使行人在最长等待时间间形成大于等于2 人的群集。最短放行时间和最长放行时间的目的均为使行人在走行前形成一定范围的聚集，并同一时间进入人行横道，减少冲突面积。最长放行时间考虑行人优先，防止行人等待时间过长导致的“行人优先”下的“行人不优先”和提前过街产生的不安全。

3.1.3 行人待行区设计

当行人数量不多时，行人沿行车方向在人行横道内一字排开时，机动车对单排行人的让行行为相当于对单个行人的让行行为。基于此理念，在人行横道外设置行人待行区。机动车对单个行人和对单排行人的让行行为，如图2 所示。

图2 机动车对单个行人和单排行人的让行行为

设置放行间隔为t，待行区内可站立行人数量为n，则在放行间隔内到达人的概率为：

λ—单位时间间隔的行人平均到达率（人/s）

t —放行间隔（s）

e —自然对数的底

行人待行区可设置单排或双排，根据人行横道宽度（约4 m）和行人在站立时的舒适距离（1 m），行人待行区可站立人数为4 人（单排）或8 人（双排）。当在放行间隔内到达的人数大于n 人时，后面到达的行人在待行区外排队。因此不能太大，以防行人在待行区外排队，等待时间过长，在本文中取=60%。当行人流量少，最大放行间隔内到达的行人数量不足2 人时，无须设置行人待行区，。

3.2 通行规则

（1）高峰期设置最短放行间隔。既保证行人优先，又保证机动车通行。行人流量较大，要使机动车在小群集行人的间隙中穿越，前一群集的行人走行距离要大于两条车道的宽度。即t=（待行区长度+2 行人步幅+2 车道宽度)/行人步速。

设车道宽度为l=3.5 m，行人步行速度为v=1.2 m/s，行人站立区为双排时长度为0.8 m，行人步幅为0.66 m，t=(0.8+1.52+7)/1.2=8 s，此时行人流量Q=1 人/s。最短放行时间，为黄灯时间。当行人流量大于1 人/s 时，无法实现机动车在行人群集的间隙中通过，设置普通信号控制。

（2）行人流量较小时，不设最短放行时间，行人站满即可通行。设置最长放行时间，即行人优先情况下行人极限等待时间。在最长等待时间内，如行人到达不足2 人，则小群集放行组织不适用。

3.3 信号设置

机动车在让行过程中，“第一辆”让行车辆的让行行为对同一车道其他车辆的让行行为起到至关重要的作用，同时作用于相邻车道车辆。为保证“第一辆”车在合适的时间减速，在人行横道处设置信号灯。

行人信号灯设置在人行横道两端，机动车信号设置在人行横道线上，如图3 所示。行人聚集时行人站立在特定区域，如图4 所示，在重力作用下触发信号开始计时，此时机动车信号为绿灯，行人信号为红灯。当行人站满待行区或未站满但已达到最长等待时间时，机动车信号变为黄灯，行人信号仍为红灯。黄灯结束后，机动车信号变为红灯，行人信号变为绿灯。行人离开车道时，车道边缘的信号灯由红灯变为绿灯，该车道机动车通行。