城市道路交叉口行人过街绿灯时间研究

城市道路交叉口行人过街绿灯时间研究

颜辉腾

重庆交通大学  重庆  400074

摘要: 经过现有的交通数据调查发现，当前的行人过街时间设置的并不合理，交通状况较差，行人的过街安全性不高，过街行人以及车辆的延误较大。因此，本文基于数理统计的思想和方法对交叉口过街区域的信号灯展开研究，并建立数学模型，进而优化绿灯时间，提升过街行人的通行效率以及安全性。现阶段的自行车数量在不断的增加，自行车行人与步行行人混行，而现有流行的HCM中绿灯时间的设置并没有考虑混行问题。此外本文还对行人过街时间的影响因素进行了分析总结。本文通过大量的数据调查并借助数理统计的理论方法进行研究，构建出自行车与步行行人的绿灯时间模型，并对消散时间模型进行精度检验，误差仅为0.094，也就可以说明模型的精度是符合要求的。

关键词: 数理统计; 行人过街时间; 绿灯时间

0 引言

行人过街信号控制作为信号交叉口控制的重要组成部分，其对改善过街人行横道的交通能力以及减少行人过街延迟和车辆延误，起着举足轻重的影响。在过去相关交通管制部门靠站的工作中，在研究和规范交通道路设计方案时考虑更多的是车辆流动情况，对慢性交通行为的关注度并不高，特别是对于慢行交通中过街行人的行为管控更是甚少，进而也就引发出了交叉口中行人与车辆的冲突问题。在这些显现出来的冲突问题中，最为明显的就是交通阻塞问题，在机动车与行人冲突中二者都会因此受到行程延误。与此同时还有一个不可忽略的重要问题就是出行者的安全，特别是过街行人的人身安全，在交通环境中，行人没有外界的保护，与行驶的机动车相比无疑行人是受到伤害风险更大的。值得注意的一点是，行人的交通行为特征包含着自由性，行人在一定概率中会由于等候时段过长，或者过街设施配置缺陷等因素而采用违反交通规则的方式过街，这不但给在路口内正常行驶的机动车带来了很大的危害隐患，同时也给行者自身安全造成了威胁。因此讲步行过街时段作为研究场景，对于增强路口管理协调力量对减少事故、提高道路交叉口的通行能力、确保步行过街安全以及减少机动车排队长度和车辆延误都具有正向的实际意义，行人在等候区域的消散时段就是研究步行过街绿灯时段的重要部分。

1 消散时间影响因素

1.1人群对消散时间影响

排队消散时间的长短是由多种因素共同决定的，其中包括步行行人的数量、人行横道的长度与宽度、自行车的数量等等。通过计算模型中的实验结果可知，当人数的范围在1~10时，消散的速度是最快的，随着人数的增长消散的速度也会随之下降。这也就从侧面反映出人数较少时行人之间的空隙很大，相对自由可以自己选择步行路径。但人数增加之后，步行的自由区域就会不断减少，最后逼近极限值，而达到峰值后行人的活动就会开始受限制，步行速度变慢，因而消散的时间也就因此增长。

1.2人行横道宽度对消散时间影响

当过街行人的数量为定值18人，过街人行横道的宽度在0~10m的范围内时，人群的消散速度会随着宽度的增加而变快，消散时间也因此随之慢慢减少，其原理也很好理解，当宽度增加时行人的自由度变大，路径选择变多，因此就会减少延误时间。而10m的人行横道宽度是一个临界值，当宽度超过了10m，过街时间的变化幅度很小，甚至没有变化。因此，在进行人群消散研究中，不能一味的增加人行横道的占地面积，这种方法并不能十分有效的优化行人过街时间。

1.3 自行车所占份额对消散时间的影响

在过街单位数量一定的情况下，自行车和步行行人的所占比重会对过街时间产生影响，具体来说步行的比重越大过街时间就会相对越短，主要由于单车所占用路面的比较大，体积较大，在红灯进行到绿灯后，行人的单车启动缓慢，导致单车数量增加了人群的消散时间。因此，在设置绿灯时间时，一定要将自行车所带来的的影响考虑在内，这样才能更加有效的进行交叉口配时优化，提高行人过街效率。

2 行人过街时间模型

2.1行人规模-速度模型

经过调查对北京多个路口的行人过街人群数量和车速进行分析，得出不同人群的平均过街数据如表1所述。

表1不同规模的过街人群平均速度

2.2 行人过街时间模型

前面深入研究了步行过街速率和群体规模、公共自行车总量混入比率之间的相互作用影响，同时结合步行到达数量统计模型对步行行人的到达数量进行估算，并运用步行过街绿灯时间的计算公式估算交叉口人行横道的步行过街时间，具体如下式（1）（2）所示:

                               （1）

                                （2）

式中,为不同人群规模的过街速度（m/s）；Gp为行人过街绿灯时间（s）；L为人行横道长度(m) ；为人行横道宽度(m) ；Np为过街人群数量(人) ；ts为不同规模的人群消散时间(s)。

3 结语

为了正确设计行人过街绿灯时间，同时保证车辆安全性以及道路的通行能力，通过利用数理统计的技术对行人过街绿灯时间进行了模拟，并利用数理统计分析的技术的知识，设计了一个过街速度模型，该模型可以考虑不同情况、不同组成的过街人群。通过计算得出了行人与自行车的交通量换算关系式，进而搭建出消散时间模型，并且结合实际情况进行了消散时间误差分析，误差值为0.0904，因此说明本模式是可行的。最后对行人过街速度以及消散时间进行处理，最终构建了步行过街绿灯时间模模型。
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