﻿ 基于行人过街特性的人行横道信号优化

# 基于行人过街特性的人行横道信号优化Optimization of Pedestrian Crossing Signal Light Facilities Based on the Study of Pedestrian Crossing Characteristics

Abstract: In order to solve the problem of insufficient remaining green light time due to different arrival times when pedestrians pass the crosswalk, the crosswalk signal is optimized. Through on-the-spot questionnaire surveys, pedestrian surveys on pedestrians crossing the street, as well as existing literature review and data sorting at multiple signal-controlled intersections in Nanjing, the influence of different crosswalk lengths and different age groups on pedestrian crossing speed was systematically analyzed. Research shows that pedestrian crossing pace is positively correlated with the length of the crosswalk, and the psychologically estimated pace is significantly higher than the actual pace. Based on the above characteristics, a pedestrian crossing model is established, and then an optimized plan for pedestrian crossing signals is proposed.

1. 引言

2. 数据采集与分析

2.1. 调查方案设计与实施

2.2. 调查数据处理与分析

2.2.1. 普通行人步速的提取与分析

Table 1. Average pace table of ordinary pedestrians

2.2.2. 老年行人步速的提取与分析

Table 2. The crossing speed of elderly people of different ages

2.2.3. 行人心理步速分析

Table 3. Pedestrian’s psychological speed and actual speed

Zhuang Xiangling研究发现，在通关阶段到达的行人强烈偏向于穿越而不是等待。但是，只有6.2%的行人在红灯出现之前成功通过，而其他人则在红灯期间未能通过人行横道。行人在过街时一般存在两种决策行为：提前决策和即时决策。提前决策的情况下，行人会参考自身的实际速度，以及过街的剩余时间，来决定是否过街。即时决策的情况下，行人只考虑车辆的间隙是否允许通过。

2.2.4. 人行横道长度与行人步速的关系

Table 4. The north-south to the west side of the intersection of Hexi Avenue and Jiangdong Middle Road

Figure 1. The relationship between average pedestrian crossing speed and crosswalk length

3. 信号灯优化模型建立

3.1. 模型建立

1) 行人正常通过模型：

$T=\frac{C}{KV}$

C：人行横道距离(m)；

K：修正系数；

V：人群过街速度(m/s)。

2) 行人快速通过模型：

${T}_{C}=T-\frac{C}{{V}_{{p}_{\mathrm{max}}}}$

T：该路口的人行信号灯绿灯总时长(s)；

${V}_{{p}_{\mathrm{max}}}$ ：普通行人(不包括老年人)过街最快行走速度(m/s)。

3) 人群过街速度V模型：

$V=\left(1-b\right)×{V}_{p}+b×{V}_{l}$

b：老年人占比(根据市民政和统计部门的数据显示，截止到目前，南京市65岁以上人口超过90万人，占667万户籍人口的14%。故b取0.14)。

${V}_{p}$ ：普通人过街步速(m/s) ( ${V}_{p}$ 在情况1下，一般在1.20到1.40之间，取1.30。于情况2下，一般在1.40到1.60之间，不同长度取线性内插值)。

${V}_{l}$ ：老年人过街步速(m/s) ( ${V}_{l}$ 在情况1下，取1.15，在情况2下取1.15~1.40的线性内插值)。

K值模型：

K值为修正系数，其公式如下：

$K=1-\frac{V-{V}_{{l}_{\mathrm{max}}}}{{V}_{{l}_{\mathrm{max}}}+{V}_{p}}$

3.2. 模型验证

Table 5. Checking results table

4. 信号灯优化方案

Figure 2. Schematic diagram of optimization scheme

T1 (安全绿灯时间)：此时间段内任意时刻行人进入人行横道，能以正常的步速通过该人行横道。T2 (有效绿灯时间)：此时间段内任意时刻行人进入人行横道，能以较快的速度通过该人行横道。T3 (清尾绿灯时间)：此时间段内任意时刻行人进入人行横道，将不能通过该人行横道。

B点是行人能否以正常速度通过该横道的临界点，由行人正常通过模型计算可得出，C点是行人能否以较快速度通过该人行横道的临界点，由行人快速通过模型计算可得出。

5. 结论

1) 在10 m~35 m内行人过街速度与人行横道长度近似呈正线性关系，其增长率约为8%。

2) 行人的心理步速与行人实际速度存在偏差，平均心理步速约高出平均实际步速0.5 m/s。

3) 行人在决定是否进入人行横道时，通常采取临时决策，不会过多考虑自身速度与剩余时间的关系，即使考虑也会因为心理速度与实际速度存在偏差，导致误判而进入横道。

4) 现有人行横道信号灯对行人的提示效果不足，建议参考该文调整绿闪信号灯，增设黄色信号灯，来增强对行人的引道作用。

NOTES

*通讯作者。

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https://doi.org/10.1016/j.aap.2017.08.019

[2] Zhuang, X. and Wu, C. (2018) Display of Required Crossing Speed Improves Pedestrian Judgment of Crossing Possibility at Clearance Phase. Accident Analysis & Prevention, 112, 15-20.
https://doi.org/10.1016/j.aap.2017.12.022

[3] Marisamynathan, S. and Vedagiri, P. (2019) Pedestrian Perception-Based Level-of-Service Model at Signalized Intersection Crosswalks. Journal of Modern Transportation, 27, 266-281.
https://doi.org/10.1007/s40534-019-00196-5

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