劉麗華，李小江，許偉強，王超凡，高玉超

(河南城建學院 交通運輸工程學院，河南 平頂山 467036)

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一種夜間行人過街安全提示系統(tǒng)設(shè)計

劉麗華，李小江，許偉強，王超凡，高玉超

(河南城建學院 交通運輸工程學院，河南 平頂山 467036)

為緩解行人與機動車間的沖突，避免夜間照明不足給行人過街帶來的安全隱患，在總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)行人過街研究的基礎(chǔ)上，基于交通信號控制方法，通過采集夜間行人及機動車的交通數(shù)據(jù)，研制了一種新型的夜間行人過街安全提示系統(tǒng)，實現(xiàn)了路段行人過街的信號控制，在此基礎(chǔ)上進行了信號配時方案設(shè)計以及VISSIM仿真分析。VISSIM仿真結(jié)果表明：該系統(tǒng)可以保障夜間行人過街的安全，提高行人過街效率，同時不影響機動車的正常通行。

行人過街；夜間；安全提示系統(tǒng)；仿真分析

為緩解行人與機動車間的沖突，提高路段中行人過街的安全性，一般在公路道口、工礦企業(yè)、學校、住宅小區(qū)入口等行人過街路段設(shè)置斑馬線、減速帶、信號燈等交通設(shè)施。城市道路混合交通中，路段上的行人過街受到機動車行駛的干擾顯著，同時行人過街也會影響機動車的正常行駛，造成路段的擁堵[1]。路段中因行人過街信號燈設(shè)置問題或行人過街設(shè)施缺失問題，造成行人過街不暢，過街行人與機動車、非機動車的相互干擾造成了交通秩序的混亂[2]。這些原因?qū)е侣范涡腥诉^街安全問題尤為突出，為了保證路段行人過街安全，同時減少行人與機動車沖突，國內(nèi)外學者進行了相關(guān)研究。Tsuji T、Liu Xia等利用紅外傳感設(shè)計了一種夜視系統(tǒng)，保證夜間行車清晰的視線[3-4]。Geetam Tiwari等研究了行人過街等待的心理[5]。Charles V Zegeer等研究了減少行人過街事故的措施[6]。馮爍等設(shè)計改進了感應式行人過街信號控制系統(tǒng)，使其更加符合我國的交通特點[7]。韓慧敏、彭宏勤從行人過街人流量的角度分析了行人過街設(shè)施設(shè)置依據(jù)的有關(guān)計算，提出了設(shè)置人性化、科學合理的行人過街設(shè)施的措施[8]。俞耀進一步探索了減速帶控速作用的若干規(guī)律，并且提出了一套較系統(tǒng)的公路減速帶設(shè)計方法[9]。閔強提出了減速丘及減速帶在不同車速條件的尺寸推薦值，以保障車輛行駛的安全[10]。李丹丹從交通工程學和交通心理學的角度，對減速設(shè)施的減速機理進行了分析[11]。劉兆惠等對夜間行人過街安全提示裝置做了較多的研究[12-14]。以上學者主要研究了城市道路行人過街的特點、信號控制系統(tǒng)、減速設(shè)施紅外傳感夜視系統(tǒng)以及路段行人與機動車的沖突，有效地推動了城市道路行人過街安全提示系統(tǒng)的進步與發(fā)展，但是對于國道、省道等路段夜間行人過街安全設(shè)施等問題研究明顯不足。

由于國道、省道等路段夜間光線不足，車輛駕駛員存在視線盲區(qū)容易產(chǎn)生視覺疲勞，夜間重大人車交通事故時常發(fā)生[15]。鑒于此，本文針對國道、省道等路段提出了一種新型的夜間行人過街安全提示系統(tǒng)，解決以下兩個關(guān)鍵問題：(1)鑒于現(xiàn)階段國內(nèi)外對于夜間路段過街行人的警示方面研究較為欠缺，本文在實際調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，選擇合理位置在路面埋設(shè)紅黃兩色提示燈，對過往車輛警示；(2)考慮到夜間視線不足，高速行駛的車輛難以及時制動，在行人通行區(qū)域設(shè)置合理的機動車減速區(qū)，在不影響機動車通行效率的同時，保證行人安全。

1 行人及機動車交通調(diào)查

以S241平寶大道某段的交通調(diào)查結(jié)果為例，道路設(shè)計車速為60 km/h，車流量為390輛/h，人流量為96人/h，車道寬度為7.5 m，可繪制出地點車速、行人步速累計頻率分布曲線(見圖1、圖2)。

圖1 地點車速累計頻率分布曲線

圖2 行人步速累計頻率分布曲線

根據(jù)實際交通調(diào)查得到人流量、車流量、行人步速、車速等，選取85%位車速、15%位車速做為限速的依據(jù)，15%位步行速度為信號燈配時的依據(jù)，同時確定車輛檢測器與橫向減速標線的距離以及橫向減速標線與人行橫道的距離，結(jié)合VISSIM建模與仿真，可進一步分析該系統(tǒng)的可行性。

2 行人過街系統(tǒng)設(shè)計

2.1 技術(shù)路線

通過對S241的現(xiàn)場調(diào)查，采集夜間行人及機動車交通數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理分析得到行人步速特性及機動車車速特性，據(jù)此計算車輛檢測器及橫向減速標線的位置，在此基礎(chǔ)上進行了信號配時方案設(shè)計(主要包括：機動車最短通行時間、行人過街綠燈時間、系統(tǒng)休眠時間)，最后進行模型制作和交通仿真。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)主要由行人控制系統(tǒng)(包括請求式紅綠燈和人行橫道)與車輛提示系統(tǒng)(包括車輛檢測器、限速標志、橫向減速標線和解除限速)兩大部分組成，其中，單片機對整個系統(tǒng)起到了智能控制作用，系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3 系統(tǒng)工作布局

該系統(tǒng)根據(jù)不同的路況可設(shè)計出不同形式的工作布局，系統(tǒng)的各項參數(shù)也可根據(jù)具體的交通情況做出調(diào)整。以S241某段為例，根據(jù)實際調(diào)查的數(shù)據(jù)及分析，該系統(tǒng)設(shè)計車輛檢測器距離橫向減速標線65.5 m，橫向減速標線距離停車線16.6 m，停車線距離人行橫道1 m，減速區(qū)限速40 km/h，人行橫道寬度3 m，該系統(tǒng)工作布局如圖4所示。

2.4 系統(tǒng)運行過程

結(jié)合S241實際的交通調(diào)查，計算機動車、行人最短綠燈時間以及系統(tǒng)休眠時間等，對系統(tǒng)的信號燈進行初次配時。

行人過街前，首先按下行人過街請求按鈕，隨后語音提示“禁止通行”，同時請求式紅綠燈人行橫道方向顯示紅燈，行車方向顯示綠燈，人行橫道標線提示燈進行黃閃，提示車輛減速通行，其中綠燈持續(xù)時間為6 s，隨后人行橫道標線提示燈亮紅燈，請求式紅綠燈人行橫道方向顯示綠燈，行車方向顯示紅燈，語音提示“快速通行”，提示行人快速通過人行橫道，持續(xù)時間為17 s，隨后人行橫道標線提示燈開始閃紅燈，持續(xù)時間為3 s，語音提示“禁止通行”，這段時間行人快速離開行車道，車輛禁止通行，隨后請求式紅綠燈人行橫道方向顯示紅燈，行車方向顯示綠燈，人行橫道標線提示燈顯示黃色，持續(xù)5 s后整個系統(tǒng)休眠。

1.車輛檢測器；2.橫向減速標線；3.限速標志；4.請求式紅綠燈；5.人行橫道；6.解除限速。圖4 系統(tǒng)工作布局

系統(tǒng)運行過程中：(1)系統(tǒng)的控制由單片機完成，如果車輛檢測器檢測到有車輛通過，則橫向減速標線與限速標志會持續(xù)亮20 s，提示車輛減速慢行，如果沒有車輛通過，兩者自動休眠；(2)如果沒有行人過街的請求，整個系統(tǒng)自動休眠，行人過街請求按鈕按過之后，2.5 min之內(nèi)再次按下按鈕無效，2.5 min之后系統(tǒng)恢復使用。

2.5 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

(1)車輛檢測器到橫向減速標線的距離等于反應距離加上減速距離，橫向減速標線到停車線的距離等于制動距離；

(2)機動車最短通行時間等于車輛以一定的速度由車輛檢測器到橫向減速標線通行時間加上橫向減速標線到停車線通行時間；

(3)行人過街最短綠燈時間的計算選取行人中位速度；

(4)系統(tǒng)休眠時間：問卷調(diào)查顯示夜間路段等待過街行人達到3～4人時容易出現(xiàn)違規(guī)行為，為了不影響機動車通行效率，系統(tǒng)休眠時間根據(jù)行人累計到達4人時所耗費時間確定。

3 VISSIM仿真分析

結(jié)合實際路段交通調(diào)查的結(jié)果，確定了信號燈的配時，依據(jù)上述系統(tǒng)運行過程中的時間參數(shù)，采用VISSIM軟件對該系統(tǒng)在此路段的應用效果進行了仿真分析，得到了延誤、排隊的結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖5 延誤仿真結(jié)果

圖6 排隊仿真結(jié)果

在仿真路段內(nèi)，系統(tǒng)仿真時間600 s，平均行程時間15.1 s，可計算車速53.9 km/h。仿真時段內(nèi)通過51輛車，其中每輛車平均停車時間0.2 s，平均延誤0.9 s，每輛車平均停車次數(shù)0.02次，最大排隊長度7輛。仿真結(jié)果表明：該系統(tǒng)對于過往車輛沒有造成過大的時間延誤，也不會產(chǎn)生交通擁堵，同時保證了行人過街的安全性。

4 結(jié)語

通過對現(xiàn)有交通信號控制系統(tǒng)的調(diào)查分析，本文提出了一種新型的夜間行人過街安全提示系統(tǒng)，并利用VISSIM仿真軟件對該系統(tǒng)的使用效果進行了分析。結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠在不影響機動車通行效率的前提下，保障了夜間行人過街的安全。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

(1)橫向減速標線、人行橫道下埋設(shè)有提示燈，夜間誘導標志更加醒目，彌補了現(xiàn)有道路經(jīng)常出現(xiàn)的誘導標志磨損、反光效果不好等缺陷；

(2)當有人請求過街時，人行橫道標線提示燈進行黃閃，可提醒司機有人要通過馬路，車輛通過車輛檢測器時，橫向減速標線提示燈亮起，可提醒行人即將有車輛通過，同時提醒司機減速，保證行車的安全性與舒適性。提示燈系統(tǒng)與請求式紅綠燈共同構(gòu)成了行人過街的雙重安全保障機制。

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Research on design of system for pedestrian safety crossing at night

LIU Li-hua, LI Xiao-jiang, XU Wei-qiang, WANG Chao-fan, GAO Yu-chao

(SchoolofTransportationEngineering,HenanUniversityofUrbanConstruction,Pingdingshan467036,China)

In order to alleviate the conflict between pedestrians and motor vehicle, avoiding hidden dangerous caused by insufficient light for pedestrian crossing at night. By summarizing the relevant domestic and abroad research on pedestrian crossing, based on the traffic signal control methods, the traffic data of pedestrians and vehicles were collected to develop a new system for pedestrian safety crossing and implement a signal control for pedestrian crossing. On this basis, the design of signal plans and VISSIM simulation had been done. By using the software of VISSIM, the results showed that the system can improve the safety and efficiency for pedestrian crossing at night, and did not affect the normal passage of motor vehicles as well.

pedestrian crossing; night; safety suggestive system; simulation and analysis

2015-07-12

劉麗華(1984-)，女，河北唐山人，博士研究生，講師。

1674-7046(2015)06-0037-04

10.14140/j.cnki.hncjxb.2015.06.008

U491.4

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