行人優(yōu)先狀態(tài)下城市路段行人過街控制方式研究

王紅曉

（鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000 ）

我國從2017 年開始采用行人優(yōu)先過街模式，使機動車主動避讓行人?！败囎屓恕闭叩膶嵤┐蟠筇岣吡诵腥嗽谶^街的安全性，但行人數(shù)量增多、到達(dá)的不規(guī)律性和到達(dá)即通行行為，使機動車在停車、減速讓行次數(shù)和時間上與傳統(tǒng)行人過街時產(chǎn)生較大差異。此時還是按照傳統(tǒng)情況下進(jìn)行信號燈設(shè)置是不合理的。因此研究行人數(shù)量對機動車的延誤影響，在保證行人安全的基礎(chǔ)上，設(shè)計行人優(yōu)先下的人行橫道控制措施，是非常有必要的。

1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

楊旭剛[1]提出優(yōu)先權(quán)的確定不是一成不變的，應(yīng)根據(jù)不同時段因時確定，為信號分時燈開啟時間提供了依據(jù)。慈玉生[2]等提出了一種基于結(jié)合經(jīng)驗概率分布及行人過街人數(shù)分布的機動車綜合延誤算法，表明過街人數(shù)分布對車輛的避讓方式起著關(guān)鍵性作用。張勇[3]等對行人優(yōu)先下的機動車和行人交通特性進(jìn)行vissim 仿真實驗，分析了傳統(tǒng)和行人優(yōu)先兩種情況下的總體延誤。在無信號燈控制交叉口下的人車沖突，學(xué)者多注重行人的安全性以及找尋沖突的解決機制，但都缺乏過街行人數(shù)量時間分布特征對機動車延誤的研究。

路段行人過街設(shè)施主要有行人過街請求系統(tǒng)（主動）、基于紅外檢測的行人過街自動預(yù)警系統(tǒng)、基于熱感成像和人體識別的智能斑馬線系統(tǒng)。以上系統(tǒng)都能有效提高行人過街安全，但同時也降低了機動車通行效率，特別是在主干道路。這是因為，在設(shè)置這些設(shè)施時，更多地考慮了行人的過街安全和過街效率，而沒有考慮行人流量、行人到達(dá)規(guī)律、機動車流量等因素。

2.行人過街交通特性

2.1 傳統(tǒng)形式下行人過街交通特性

傳統(tǒng)形式下行人能否過街主要取決于機動車車頭間隙。當(dāng)有足夠的車頭間隙時，行人到達(dá)人行橫道后直接通行，若沒有足夠的車頭間隙，行人需駐足等待觀察。而駐足等待觀察行為，使行人在過街前形成一定的群集。但由于此時無信號控制，人行橫道兩端行人非一起通行。

2.2 行人優(yōu)先形式下行人過街交通特性

（1）行人具有優(yōu)先通行權(quán)，但出于本能，行人在接近人行橫道時，觀察有無足夠車頭間隙，當(dāng)車輛速度較快，人車距離較小時，行人調(diào)整步速，機動車先行，直至車輛減速讓行或停車讓行。此時如果后續(xù)有行人到達(dá)，行人在人行橫道處形成小范圍的群集。這一情況與傳統(tǒng)形式下行人過街特性類似。

（2）行人判斷機動車與行人之間有安全距離，車輛主動避讓，作出減速和停車讓行行為時，則行人勻速通過。

（3）當(dāng)人行橫道上有行人正在通行時，接近人行橫道的行人為與正在通行的行人一起過街，陸續(xù)進(jìn)入人行橫道，并加速通過。如圖1 所示。

圖1 行人松散通過

（4）行人在人行橫道走行時，由于行人享有優(yōu)先權(quán)，當(dāng)行人間的距離不能使機動車通行時，機動車需提前減速甚至停車，行人勻速或加速通行。

2.3 機動車讓行特性

高峰時機動車流量高，為減少延誤，當(dāng)人行橫道處有行人但前車并未做出讓行行為時，后車為減少延誤也不產(chǎn)生讓行行為。當(dāng)前車采取減速或停車讓行行為時，后車因前車的減速行為減速或停車讓行，相鄰車道車輛也相應(yīng)做出減速讓行行為。

3.行人優(yōu)先政策下交通控制措施

3.1 行人待行區(qū)設(shè)計

3.1.1 假設(shè)條件

路段較長，車流屬于自由流狀態(tài)，車流量變化大且不規(guī)則，路段行人到達(dá)不規(guī)律，行人流量波動較大。在一定時間間隔內(nèi)到達(dá)人行橫道的人數(shù)是隨機的，行人到達(dá)符合泊松分布，行人到達(dá)率為。

3.1.2 設(shè)計原理

高峰期間，車流和行人流量大，使行人在最短放行間隔內(nèi)聚集后放行，機動車通過行人群集間隙通過。非高峰期間，車流和行人流量不大，考慮行人優(yōu)先下的最長等待時間，使行人在最長等待時間間形成大于等于2 人的群集。最短放行時間和最長放行時間的目的均為使行人在走行前形成一定范圍的聚集，并同一時間進(jìn)入人行橫道，減少沖突面積。最長放行時間考慮行人優(yōu)先，防止行人等待時間過長導(dǎo)致的“行人優(yōu)先”下的“行人不優(yōu)先”和提前過街產(chǎn)生的不安全。

3.1.3 行人待行區(qū)設(shè)計

當(dāng)行人數(shù)量不多時，行人沿行車方向在人行橫道內(nèi)一字排開時，機動車對單排行人的讓行行為相當(dāng)于對單個行人的讓行行為?；诖死砟?，在人行橫道外設(shè)置行人待行區(qū)。機動車對單個行人和對單排行人的讓行行為，如圖2 所示。

圖2 機動車對單個行人和單排行人的讓行行為

設(shè)置放行間隔為t，待行區(qū)內(nèi)可站立行人數(shù)量為n，則在放行間隔內(nèi)到達(dá)人的概率為：

λ—單位時間間隔的行人平均到達(dá)率（人/s）

t —放行間隔（s）

e —自然對數(shù)的底

行人待行區(qū)可設(shè)置單排或雙排，根據(jù)人行橫道寬度（約4 m）和行人在站立時的舒適距離（1 m），行人待行區(qū)可站立人數(shù)為4 人（單排）或8 人（雙排）。當(dāng)在放行間隔內(nèi)到達(dá)的人數(shù)大于n 人時，后面到達(dá)的行人在待行區(qū)外排隊。因此不能太大，以防行人在待行區(qū)外排隊，等待時間過長，在本文中取=60%。當(dāng)行人流量少，最大放行間隔內(nèi)到達(dá)的行人數(shù)量不足2 人時，無須設(shè)置行人待行區(qū)，。

3.2 通行規(guī)則

（1）高峰期設(shè)置最短放行間隔。既保證行人優(yōu)先，又保證機動車通行。行人流量較大，要使機動車在小群集行人的間隙中穿越，前一群集的行人走行距離要大于兩條車道的寬度。即t=（待行區(qū)長度+2 行人步幅+2 車道寬度)/行人步速。

設(shè)車道寬度為l=3.5 m，行人步行速度為v=1.2 m/s，行人站立區(qū)為雙排時長度為0.8 m，行人步幅為0.66 m，t=(0.8+1.52+7)/1.2=8 s，此時行人流量Q=1 人/s。最短放行時間，為黃燈時間。當(dāng)行人流量大于1 人/s 時，無法實現(xiàn)機動車在行人群集的間隙中通過，設(shè)置普通信號控制。

（2）行人流量較小時，不設(shè)最短放行時間，行人站滿即可通行。設(shè)置最長放行時間，即行人優(yōu)先情況下行人極限等待時間。在最長等待時間內(nèi)，如行人到達(dá)不足2 人，則小群集放行組織不適用。

3.3 信號設(shè)置

機動車在讓行過程中，“第一輛”讓行車輛的讓行行為對同一車道其他車輛的讓行行為起到至關(guān)重要的作用，同時作用于相鄰車道車輛。為保證“第一輛”車在合適的時間減速，在人行橫道處設(shè)置信號燈。

行人信號燈設(shè)置在人行橫道兩端，機動車信號設(shè)置在人行橫道線上，如圖3 所示。行人聚集時行人站立在特定區(qū)域，如圖4 所示，在重力作用下觸發(fā)信號開始計時，此時機動車信號為綠燈，行人信號為紅燈。當(dāng)行人站滿待行區(qū)或未站滿但已達(dá)到最長等待時間時，機動車信號變?yōu)辄S燈，行人信號仍為紅燈。黃燈結(jié)束后，機動車信號變?yōu)榧t燈，行人信號變?yōu)榫G燈。行人離開車道時，車道邊緣的信號燈由紅燈變?yōu)榫G燈，該車道機動車通行。

圖3 機動車信號位置

圖4 行人待行區(qū)

4.結(jié)語

行人非集中過街是造成行人優(yōu)先情況下機動車延誤的主要因素。為在保護過街行人安全的條件下減少行人對機動車運行的影響，本文在分析行人過街特性和機動車讓行特性后，設(shè)計行人待行區(qū)和信號控制方案，約束單次過街行人數(shù)量和走行時刻，為行人優(yōu)先情況下的人行橫道行人過街設(shè)施設(shè)計提供參考。