一种无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法

1.本发明涉及行人过街交通安全技术领域，尤其涉及一种无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法。


背景技术：

2.无信号控制路段人行横道处，行人穿越道路没有独立的通行权，这使得行人与车辆冲突时常发生，过街安全难以保障，导致行人事故频发，这不仅带来巨大的经济损失，也与使得行人过街处于较高的安全风险之中。
3.无信号控制人行横道处行人是否过街是根据观察车头时距、车速以及行人极限等待时间决定的。通常情况下，当车辆间隙较大且车辆行驶速度不高时，行人过街安全风险小，感到安全，会选择直接过街；当车辆间隙较小或车辆行驶速度较高时，行人会选择继续等待合适的通过间隙；当车辆间隙较小且行人等待时间超过一定限度时，即使车辆间隙较小，行人仍不会选择继续等待合适的车辆间隙，会冒着安全风险直接过街。换言之，当机动车流量较大，行人难以找到合适的安全穿越间隙，行人等待时间超过其等待极限忍耐值时，行人便不会继续等待，而会强行过街，此时行人过街的安全风险就大大增加。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是提供一种能够根据实际情况合理评估无信号控制人行横道处行人二次过街设置的条件，减小行人在无信号控制人行横道处过街风险的无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法。
5.技术方案：本发明无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法，包括步骤如下：
6.s1，根据无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件的前提，计算无信号控制路段人行横道处行人过街实际通行能力，对行人过街实际通行能力与行人实际到达流量的关系进行比较；
7.s2，通过研究机动车道数、车道宽度、行人过街速度、行人过街过程受其他因素干扰对行人寻找过街间隙的影响，计算行人一次过街安全穿越间隙和二次过街安全穿越间隙；
8.s3，根据步骤s2确定的行人过街安全穿越间隙带入行人延误表达式，计算一次过街行人延误和二次过街行人延误；
9.s4，根据步骤s3得到的一次过街行人延误和二次过街行人延误表达式，绘制行人过街延误随机动车流量变化的曲线图，分析曲线特征；
10.s5，确定行人等待极限忍耐值；
11.s6，将行人过街等待极限忍耐值带入行人过街延误曲线，求得对行人一次过街对应的机动车流量和行人二次过街对应的机动车流量，得到无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件。
12.进一步，步骤s1中，所述无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件的前提是人行横道处行人实际到达流量小于行人过街实际通行能力；
13.则行人过街实际通行能力具体计算方法如下：
[0014][0015][0016][0017]
式中，ν
人
为行人过街实际的步行速度，单位为m/s；l为人行横道的长度，单位为m；b为有效人行横道的宽度，单位为m；b取1m；n
损
为双向行人等待安全穿越间隙和无行人到达安全穿越间隙两种情况造成的通行能力的损失，单位为ped/h；λc为车辆到达率，单位为辆/s；λ
p
为行人到达率，单位为人/s；τ是行人过街所需时间，单位为s。
[0018]
进一步，步骤s2中，行人一次过街安全穿越间隙的表达式为：
[0019][0020]
行人二次过街安全穿越间隙为：
[0021][0022]
式中，h、h'分别为行人一次过街安全穿越所需要的车间时距和行人二次过街安全穿越所需要的车间时距，单位为s；n为双向机动车道总数；d为一条机动车道宽度，取3.25～3.75m；ν
人
为行人过街步行速度，单位为m/s；n为单向行人过街排数；t为连续行人流之间的时距，单位为s；r为行人观测车流情况、判断车间安全间隙所需的时间，单位为s；y为第一排行人在穿越过程中受对向行人干扰后增加的时间，单位为s，y不大于0.2s；i为车身长度通过的时间。
[0023]
进一步，步骤s3中，一次过街行人延误的表达式：
[0024][0025]
二次过街行人延误的表达式：
[0026][0027]
式中，d、d'分别为一次过街行人延误和二次过街行人延误，单位为s；q
机
为所有车道机动车总流量，单位为pcu/h；q
机1
、q
机2
分别为双向机动车车流量，且q
机
＝q
机1
+q
机2
，单位为pcu/h；h为行人过街安全穿越间隙，单位为s。
[0028]
进一步，步骤s4中，根据确定的行人一次过街安全穿越间隙、行人二次过街安全穿越间隙和确定的一次过街行人延误、二次过街行人延误，绘制出行人过街延误-机动车流量
关系曲线。
[0029]
进一步，步骤s5中，根据人行横道位置、道路性质、道路交通量、机动车车速、道路宽度、行人属性和出行目的，确定无信号控制人行横道处行人可接受最长等待时间，作为行人等待极限忍耐值。
[0030]
进一步，步骤s6中，将行人等待极限忍耐值带入一次过街行人延误表达式和二次过街行人延误表达式，求得对应的一次过街行人延误对应的机动车流量q
机
′
和二次过街行人延误对应的机动车流量q
机
″
；
[0031]
当道路机动车流量在q
机
′
～q
机
″
范围内，应当设置行人二次过街，使行人过街等待时间在其极限忍耐值范围内；
[0032]
当道路机动车流量小于q
机
′
时，不必设置行人二次过街；
[0033]
当道路机动车流量大于q
机
″
时，考虑设置行人过街信号控制。
[0034]
本发明与现有技术相比，其显著效果如下：
[0035]
1、本发明在考虑行人二次过街设置条件时不仅考虑了机动车流量，还考虑了行人过街等待心理，从行人过街需求角度出发进行二次过街设置条件分析，因此更加合理可靠，贴近实际情况下的行人过街行为；
[0036]
2、本发明所提出的判别方法，为无信号控制人行横道处行人二次过街的设置提供了更广泛的判别条件，利于简化判别条件，从行人过街等待心理角度出发，保障无信号控制路段人行横道处行人过街安全；且判别方法简便、实用型强。
附图说明
[0037]
图1为本发明的总流程示意图；
[0038]
图2为本发明的行人过街延误-机动车流量关系图。
具体实施方式
[0039]
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
[0040]
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041]
本实施例根据实地调查得到，某无信号控制路段人行横道处，行人实际到达流量为450ped/h，行人到达率约为0.125ped/s，机动车流量为1400pcu/h，机动车到达率约为0.39pcu/s，有效人行横道宽度为3m，长14m，车道数为双向4车道，每条车道宽度为3.5m，行人过街速度ν
人
＝1.2m/s，过街行人均单排通过。
[0042]
如图1所示，本发明的行人二次过街设置条件判别方法，包括步骤如下：
[0043]
步骤1，探讨无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件的前提，计算无信号控制路段人行横道处行人过街实际通行能力，比较行人过街实际通行能力与行人实际到达流量的关系。当人行横道处行人实际到达流量小于行人过街实际通行能力是研究无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件的前提。当行人实际到达流量达到道路通行能力时，需要在人行横道处设置行人过街信号控制。
[0044]
无信号控制路段人行横道处行人过街实际通行能力具体计算方法如下：
[0045][0046][0047][0048]
式中：ν
人
为行人过街实际的步行速度，m/s，要进行实地调查或根据行人特征选用；l为人行横道的长度，m；b为有效人行横道的宽度，m；b(假设把人行横道划分为若干条行人通道)，一般取1m；n
损
为双向行人等待安全穿越间隙和无行人到达安全穿越间隙两种情况造成的通行能力的损失，ped/h；λc为车辆到达率，辆/s；λ
p
为行人到达率，人/s，均可以通过调查得到；τ是行人过街所需时间，s。
[0049][0050][0051][0052]
由此可得，行人过街实际通行能力大于行人实际到达流量，满足探讨无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件的前提。
[0053]
步骤2，计算行人一次过街安全穿越间隙和二次过街安全穿越间隙。
[0054]
在无信号控制路段，行人过街延误主要由两部分组成：行人等待机动车安全穿越间隙所需的等待时间和因行人流自身密度过大导致行人步速降低引起；对行人过街延误的研究可以通过行人等待机动车安全穿越间隙分析进行，通过研究机动车道数、车道宽度、行人过街速度、行人过街过程受其他因素干扰等对行人寻找过街间隙的影响，计算行人一次过街和二次过街安全穿越间隙。
[0055]
运用公式(4)、公式(5)进行行人一次过街安全穿越间隙和行人二次过街安全穿越间隙计算，具体计算方法如下：
[0056]
行人一次过街安全穿越间隙为：
[0057][0058]
行人二次过街安全穿越间隙为：
[0059][0060]
式中：h、h'分别为行人一次过街安全穿越所需要的车间时距和行人二次过街安全
穿越所需要的车间时距，s；n为双向机动车道总数；d为一条机动车道宽度，一般取3.25～3.75m，本实施例取3.5m；ν
人
为行人过街步行速度，m/s，通常取1.2m/s；n为单向行人过街排数；t为连续行人流之间的时距，一般取0.83s；r为行人观测车流情况、判断车间安全间隙所需的时间，取1s；y为第一排行人在穿越过程中受对向行人干扰后增加的时间，y不大于0.2s，考虑最不利情况，取y＝0.2s；i为车身长度通过的时间，取标准小客车i＝0.72s。
[0061]
得到行人一次过街安全穿越间隙：
[0062][0063]
行人二次过街安全穿越间隙：
[0064][0065]
步骤3，根据步骤2确定的行人过街安全穿越间隙带入行人延误公式，计算行人一次过街和二次过街产生的延误。运用公式(6)和公式(7)进行一次过街行人延误和二次过街行人延误计算，具体计算方法如下：
[0066]
一次过街行人延误：
[0067][0068]
二次过街行人延误：
[0069][0070]
式中：d、d'分别为一次过街行人延误和二次过街行人延误，s；q
机
为所有车道机动车总流量pcu/h；q
机1
、q
机2
分别为双向机动车车流量，且q
机
＝q
机1
+q
机2
；h为行人过街安全穿越间隙，s。
[0071]
步骤4，根据步骤3得到的一次过街行人延误和二次过街行人延误，带入具体道路机动车流量数值进行曲线模拟。假设双向机动车流量相同，即q
机
取值范围为100～2000pcu/h。带入相应行人过街安全穿越间隙和机动车流量，得到一次过街行人延误和二次过街行人延误，模拟得到的行人过街延误-机动车流量关系曲线如图2所示。
[0072]
由图2可知，通过设置行人二次过街可以有效减少行人过街等待时间，尤其当双向机动车流量大于1000pcu/h时，一次过街行人延误显著大于二次过街行人延误。
[0073]
步骤5，确定无信号控制人行横道处行人可接受最长等待时间，即行人等待极限忍耐值，行人等待极限忍耐值不仅与人行横道位置、道路性质、道路交通量、机动车车速、道路宽度等交通环境有关，还与行人属性、出行目的等多种因素有关，根据实地调查情况取值，一般取30～45s，本实施例取35s。
[0074]
步骤6，将行人过街等待极限忍耐值带入行人过街延误-机动车流量关系曲线，求得对应的一次过街行人延误对应的机动车流量q
机
′
和二次过街行人延误对应的机动车流量q
机
″
，得到无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件。
[0075]
当道路机动车流量在上述确定的机动车流量范围(即q
机
′
～q
机
″
范围内)，内，应当设置行人二次过街，使行人过街等待时间在其极限忍耐值范围内；
[0076]
当道路机动车流量小于一次过街行人延误对应的机动车流量q
机
′
时，不必设置行人二次过街；
[0077]
当道路机动车流量大于二次过街行人延误对应的机动车流量q
机
″
时，即使设置行人二次过街也不能使行人等待时间小于行人等耐极限忍耐值，此时应当考虑设置行人过街信号控制，以保障行人过街安全。
[0078]
双向4车道情况下，一次过街行人延误为35s时，对应的双向机动车流量约为600pcu/h；二次过街行人延误为35s时，对应的双向机动车流量约为1900pcu/h。
[0079]
因此，在道路条件为双向4车道，车道宽度为3.5m；行人极限忍耐为35s情况下，当双向机动车流量在600～1900pcu/h时，在无信号控制人行横道处通过设置行人二次过街，可以减少行人过街等待时间，使行人过街等待时间小于其等待极限忍耐值；当双向机动车流量小于600puc/h时，行人等待时间小于行人过街等待极限忍耐值，满足行人过街需求；当双向机动车流量大于1900puc/h时，即使设置行人二次过街也不能使行人等待时间小于其等待极限忍耐值，此时应当考虑设置行人过街信号控制，以保障行人过街安全。由于实施案例中调查所得机动车实际流量为1400puc/h，在600～1900pcu/h范围内，所以在该人行横道处应当设置行人二次过街。

技术特征：
1.一种无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法，其特征在于，包括步骤如下：s1，根据无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件的前提，计算无信号控制路段人行横道处行人过街实际通行能力，对行人过街实际通行能力与行人实际到达流量的关系进行比较；s2，通过研究机动车道数、车道宽度、行人过街速度、行人过街过程受其他因素干扰对行人寻找过街间隙的影响，计算行人一次过街安全穿越间隙和二次过街安全穿越间隙；s3，根据步骤s2确定的行人过街安全穿越间隙带入行人延误表达式，计算一次过街行人延误和二次过街行人延误；s4，根据步骤s3得到的一次过街行人延误和二次过街行人延误表达式，绘制行人过街延误随机动车流量变化的曲线图，分析曲线特征；s5，确定行人等待极限忍耐值；s6，将行人过街等待极限忍耐值带入行人过街延误曲线，求得对行人一次过街对应的机动车流量和行人二次过街对应的机动车流量，得到无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件。2.根据权利要求1所述的无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法，其特征在于，步骤s1中，所述无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件的前提是人行横道处行人实际到达流量小于行人过街实际通行能力；则行人过街实际通行能力具体计算方法如下：则行人过街实际通行能力具体计算方法如下：则行人过街实际通行能力具体计算方法如下：式中，ν
人
为行人过街实际的步行速度，单位为m/s；l为人行横道的长度，单位为m；b为有效人行横道的宽度，单位为m；b取1m；n
损
为双向行人等待安全穿越间隙和无行人到达安全穿越间隙两种情况造成的通行能力的损失，单位为ped/h；λ
c
为车辆到达率，单位为辆/s；λ
p
为行人到达率，单位为人/s；τ是行人过街所需时间，单位为s。3.根据权利要求1所述的无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法，其特征在于，步骤s2中，行人一次过街安全穿越间隙的表达式为：行人二次过街安全穿越间隙为：式中，h、h'分别为行人一次过街安全穿越所需要的车间时距和行人二次过街安全穿越
所需要的车间时距，单位为s；n为双向机动车道总数；d为一条机动车道宽度，取3.25～3.75m；ν
人
为行人过街步行速度，单位为m/s；n为单向行人过街排数；t为连续行人流之间的时距，单位为s；r为行人观测车流情况、判断车间安全间隙所需的时间，单位为s；y为第一排行人在穿越过程中受对向行人干扰后增加的时间，单位为s，y不大于0.2s；i为车身长度通过的时间。4.根据权利要求3所述的无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法，其特征在于，步骤s3中，一次过街行人延误的表达式：二次过街行人延误的表达式：式中，d、d'分别为一次过街行人延误和二次过街行人延误，单位为s；q
机
为所有车道机动车总流量，单位为pcu/h；q
机1
、q
机2
分别为双向机动车车流量，且q
机
＝q
机1
+q
机2
，单位为pcu/h；h为行人过街安全穿越间隙，单位为s。5.根据权利要求3所述的无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法，其特征在于，步骤s4中，根据确定的行人一次过街安全穿越间隙、行人二次过街安全穿越间隙和确定的一次过街行人延误、二次过街行人延误，绘制出行人过街延误-机动车流量关系曲线。6.根据权利要求1所述的无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法，其特征在于，步骤s5中，根据人行横道位置、道路性质、道路交通量、机动车车速、道路宽度、行人属性和出行目的，确定无信号控制人行横道处行人可接受最长等待时间，作为行人等待极限忍耐值。7.根据权利要求1所述的无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法，其特征在于，步骤s6中，将行人等待极限忍耐值带入一次过街行人延误表达式和二次过街行人延误表达式，求得对应的一次过街行人延误对应的机动车流量q
机
′
和二次过街行人延误对应的机动车流量q
机
″
；当道路机动车流量在q
机
′
～q
机
″
范围内，应当设置行人二次过街，使行人过街等待时间在其极限忍耐值范围内；当道路机动车流量小于q
机
′
时，不必设置行人二次过街；当道路机动车流量大于q
机
″
时，考虑设置行人过街信号控制。

技术总结
本发明公开了一种无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件判别方法，包括如下步骤：首先，探讨无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件的前提；其次，确定行人一次过街和二次过街安全穿越间隙；然后，分别计算行人一次过街和二次过街产生的延误，绘制行人过街延误随机动车流量变化曲线图；最后，确定行人等待极限忍耐值，求得相应的行人一次过街和二次过街延误对应的机动车流量，得到无信号控制人行横道处行人二次过街设置条件。本发明从行人过街等待心理角度出发，简化无信号控制人行横道处行人二次过街设置判别条件，为保障无信号控制路段人行横道处行人过街安全提供思路。号控制路段人行横道处行人过街安全提供思路。号控制路段人行横道处行人过街安全提供思路。


技术研发人员：邓卫 周剑
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/12