基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的無(wú)信號(hào)交叉口人車穿越行為研究

劉丹丹

（安徽工業(yè)大學(xué) 馬克思主義學(xué)院，安徽 馬鞍山 243000）

1 引言

目前，造成我國(guó)城市交通擁堵的一個(gè)重要原因是混合交通流，其也是是我國(guó)城市交通的基本特征.特別是在無(wú)信號(hào)交叉口，由于沒(méi)有交通信號(hào)對(duì)人和車輛進(jìn)行分離，行人過(guò)街面臨機(jī)動(dòng)車的沖突.基于通行效率的考慮，紅綠燈的設(shè)置需要符合一定的標(biāo)準(zhǔn).我國(guó)國(guó)內(nèi)內(nèi)城區(qū)依然有很多無(wú)信號(hào)控制的交叉路口存在，那么，其包含什么樣的問(wèn)題呢？經(jīng)過(guò)調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，主要問(wèn)題如下：首先是標(biāo)志線問(wèn)題.就是在交叉口沒(méi)有設(shè)置對(duì)交通流“路權(quán)分配”的標(biāo)志線，經(jīng)過(guò)這里的車流就是在沒(méi)有信號(hào)控制也沒(méi)有先后順序的情況下行駛的，那么，這樣的交叉口就會(huì)成為事故多發(fā)地段.一旦發(fā)生事故，因?yàn)槁窓?quán)分配不清楚，往往很難界定事故主要責(zé)任方.其次是人行橫道地面標(biāo)線問(wèn)題.因?yàn)楹芏鄾](méi)有信號(hào)的交叉口也沒(méi)設(shè)置人行橫道地面標(biāo)線，那么，行人在過(guò)馬路時(shí)必然存在一定的交通隱患.另?yè)?jù)我國(guó)最新交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明在目前約有40%的各類交通事故發(fā)生在交叉口，而這其中又有28%的交通事故發(fā)生在無(wú)信號(hào)控制交叉口，無(wú)信號(hào)控制交叉口的交通事故率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)控制交叉口，因此解決無(wú)信號(hào)控制交叉口的交通安全問(wèn)題已成為迫在眉睫的交通需求[1].本文通過(guò)對(duì)馬鞍山市中心城區(qū)某無(wú)信號(hào)交叉口的觀測(cè)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析了行人和機(jī)動(dòng)車的相關(guān)交通行為和特性（包含心理因素），從而為我國(guó)今后城市路口的人性化設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制提供指導(dǎo)，保證路口交通的良性運(yùn)行.

2 數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的選擇

為了研究機(jī)動(dòng)車和行人的相互穿越行為，需要選擇無(wú)特殊地理因素、機(jī)動(dòng)車和行人的交通流量大、相互之間穿越活動(dòng)多，且便于攝像機(jī)拍攝的地點(diǎn).根據(jù)這些要求，本研究選擇了馬鞍山市中心某繁華路段上的一個(gè)無(wú)信號(hào)交叉口作為實(shí)測(cè)地點(diǎn).該交叉口人行橫道的長(zhǎng)度(南→北)為13.6m,寬度為4.2m.在主干道湖北西路上行駛的機(jī)動(dòng)車主要是公交車和小型汽車，該交叉口周圍有學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、社區(qū)及相應(yīng)的配套服務(wù)設(shè)施，人流量和車流量均較大.

3 無(wú)信號(hào)交叉口人車穿行行為研究

在交叉口，行人和機(jī)動(dòng)車駕駛員的相互穿越行為對(duì)雙方而言均是一個(gè)復(fù)雜的信息處理過(guò)程.行人過(guò)街和路段通行車輛發(fā)生沖突的區(qū)域主要是人行橫道，行人和上游車輛的互動(dòng)關(guān)系，形成了動(dòng)態(tài)博弈，同時(shí)也會(huì)造成行人的過(guò)街行為的變化.人、車交通流，哪一方形成連續(xù)隊(duì)列，則自然構(gòu)成對(duì)沖突空間的占有，當(dāng)隨機(jī)到達(dá)時(shí)，主要是雙方對(duì)到達(dá)沖突點(diǎn)的先后的判斷決定各自的行為.然而由于目前國(guó)內(nèi)大部分行人及機(jī)動(dòng)車遵守交通法規(guī)的意識(shí)還比較弱，加之人們的從眾心理，所以目前在無(wú)信號(hào)交叉口行人和機(jī)動(dòng)車互相搶道的現(xiàn)象仍然比較常見.前段時(shí)間網(wǎng)絡(luò)上熱炒的“中國(guó)式過(guò)馬路”，即是從行人角度對(duì)該問(wèn)題的反映.因此，本研究將在大量統(tǒng)計(jì)實(shí)測(cè)交通流數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析研究無(wú)信號(hào)交叉口處人車穿行的各種現(xiàn)象和規(guī)律.

3.1 人車穿越時(shí)機(jī)選擇

由于目前大多數(shù)城市車流量比較大，且行人在上學(xué)、購(gòu)物、游覽及其他行為時(shí)均有結(jié)伴而行的習(xí)慣，所以多數(shù)的人車穿越行為并不只是發(fā)生在單人單車之間，而是行人流和車流之間的穿越.然而行人大部分以車流頭車做為是否穿越的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)動(dòng)車同樣選擇排在最前面的代表個(gè)體作為是否穿越的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn).因此本文把人車之間的穿越均視為單人單車之間的穿越.根據(jù)分析，我們把交叉路口可能出現(xiàn)的人車穿越類型分為四類，分別為：人讓車、車讓人、人車互讓和人車沖突.

我們的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在所有可能發(fā)生人車沖突的情境中，車讓人（行人先行通過(guò)）所占的比例最大，達(dá)到62%，人讓車（機(jī)動(dòng)車先行通過(guò)）的比例達(dá)到將近35%.而人車互讓和人車沖突的情況發(fā)生的機(jī)會(huì)則極少，根據(jù)本次數(shù)據(jù)采集得到的結(jié)果，這兩類現(xiàn)象發(fā)生的概率之和僅為3%左右，且觀察顯示，這兩類情況主要發(fā)生在行人抵達(dá)路口時(shí)距車流頭車距離較近（小于20m）且車流頭車車速較慢（小于10m/s）時(shí)，此時(shí)行人與機(jī)動(dòng)車駕駛員同時(shí)選擇穿越或同時(shí)選擇避讓的可能性較大.由于這兩類情況得到的樣本數(shù)較少，不具備較強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)意義，所以在此不作進(jìn)一步探究.

由于行人在穿越過(guò)程中需要一定的空間和時(shí)間，研究發(fā)現(xiàn)，行人到達(dá)路口時(shí)距離車流頭車的距離和此時(shí)的車速是決定行人是否選擇穿越的主要因素，其中行人與車流頭車的距離對(duì)行人作出決策的影響尤為明顯.圖（1）是我們得到的不同距離情況下選擇穿越的行人比例情況.從圖中可以看出：行人到達(dá)路口時(shí)發(fā)現(xiàn)車流頭車離自己30米以上時(shí)，選擇穿越的概率極大，在一定范圍內(nèi)近似成正比.當(dāng)距離較近時(shí)仍有部分行人穿越，這類人我們稱為“冒失者”（多為青年人）；當(dāng)距離大于50m時(shí)，超過(guò)90%的人會(huì)選擇穿越，此時(shí)仍有一小部分人選擇避讓車輛，我們稱這類人為“謹(jǐn)慎者”（多為老年人）.

圖1 不同距離情況下選擇穿越的行人比例

圖2 無(wú)信號(hào)交叉口行人和機(jī)動(dòng)車的穿越行為選擇

綜合考慮人車穿行行為與彼時(shí)行人距車流頭車距離和頭車速度的關(guān)系，我們統(tǒng)計(jì)出行人和機(jī)動(dòng)車的穿越行為選擇，如圖2.總體來(lái)說(shuō)，車讓人的情況發(fā)生的更多，特別是行人到達(dá)路口時(shí)距離車輛較遠(yuǎn)或者車輛速度較慢時(shí)，絕大部分人會(huì)選擇穿越.車讓人的情況（圖中藍(lán)色散點(diǎn)表示）發(fā)生比較密集的區(qū)域?qū)?yīng)的特征是行人距離車流頭車較近且車速較快，行人初步判斷該道路情況下可提供的穿行時(shí)間小于安全穿越所需的時(shí)間，因此絕大多數(shù)人選擇路口等待避讓車輛.

3.2 人車穿越相互干擾分析

以往的研究中，多把行人作為車輛交通的干擾因素[2,3].現(xiàn)今我們國(guó)家大力倡導(dǎo)以人為本建設(shè)和諧社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，那么混合交通流中的行人交通就不可忽視，不能看成是車輛交通的干擾因素那么簡(jiǎn)單.當(dāng)人、車在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)有各自的交通需求時(shí)，從理論上講，機(jī)動(dòng)車和行人的通行權(quán)力是平等的，機(jī)動(dòng)車和行人在無(wú)控制人行橫道處的運(yùn)行是相互之間尋找空擋穿越并相互干擾的過(guò)程[4].由于人還有車的相互干擾勢(shì)必將同時(shí)造成雙方的延誤，本文將基于視頻數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)探究路口處人車干擾分別對(duì)行人和機(jī)動(dòng)車造成的影響并得出相應(yīng)的干擾程度.

定義交通流干擾程度為路口內(nèi)交通流依據(jù)一定的交通控制模式行進(jìn)過(guò)程中，在干擾區(qū)域內(nèi)，由于人機(jī)相互之間的穿越行為而造成的時(shí)間損失占正常通行所需時(shí)間的比率[5].這里正常通行所需的時(shí)間取在沒(méi)有干擾情況下一定樣本量的機(jī)動(dòng)車或行人通過(guò)干擾區(qū)的平均時(shí)間，計(jì)算公式如下：

式中，t干—干擾情況下通過(guò)干擾區(qū)平均時(shí)間(s)；

t無(wú)—無(wú)干擾情況下通過(guò)干擾區(qū)的平均時(shí)間(s).

我們首先研究路口行人流對(duì)機(jī)動(dòng)車的影響及干擾程度.利用SPSS軟件分別統(tǒng)計(jì)得到有干擾和無(wú)干擾情況下的機(jī)動(dòng)車和行人穿越干擾區(qū)所需的時(shí)間，如表1所示.計(jì)算得到，行人流對(duì)機(jī)動(dòng)車的干擾程度k1=0.40，即由于行人流的干擾，大部分機(jī)動(dòng)車會(huì)減速或者繞道避讓從而導(dǎo)致時(shí)間上的延誤，穿越時(shí)間比無(wú)干擾時(shí)增加40%.同理，機(jī)動(dòng)車流對(duì)行人的干擾程度k2=-0.16，即當(dāng)路口有車流干擾時(shí)，大多數(shù)行人會(huì)選擇加速甚至跑步穿越并導(dǎo)致穿越時(shí)間比無(wú)干擾時(shí)減少16%.

表1 有/無(wú)干擾時(shí)行人/機(jī)動(dòng)車穿越干擾區(qū)的時(shí)間對(duì)比

4 結(jié)論

本文對(duì)馬鞍山市中心城區(qū)某無(wú)信號(hào)交叉口進(jìn)行了混合交通流數(shù)據(jù)采集，從數(shù)理統(tǒng)計(jì)的角度入手對(duì)無(wú)信號(hào)控制人行橫道處人車穿行時(shí)機(jī)選擇進(jìn)行研究，并得到了人車干擾對(duì)雙方穿行造成的延誤程度.結(jié)果表明，行人到達(dá)路口時(shí)距離車流頭車的距離是決定行人是否選擇穿越的最重要因素，在距頭車30米以上時(shí)，不管車速多快，行人穿越的概率極大，建議機(jī)動(dòng)車駕駛員主動(dòng)減速，在規(guī)避自身風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)提高行人穿越的效率和安全.此外，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明由于車流的干擾，縮短了行人穿越時(shí)間，提高了穿越效率；而行人對(duì)車流的干擾會(huì)導(dǎo)致車輛減速，帶來(lái)消極的延誤，降低了通行效率.研究成果能夠?yàn)橥晟茻o(wú)信號(hào)燈控路段人行橫道行人交通研究提供參考，并對(duì)道路交通安全、交通管理工作具有一定的實(shí)踐意義.

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