米曉越 朱茂雷 張 睿 童 偉

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我國城市道路里程占據(jù)全國的7.5%，但發(fā)生于城市道路的交通事故卻占總交通事故數(shù)的45.8%。對于城市道路來說，道路交叉口是各類交通的集散地，但同時也是事故的多發(fā)地，城市交叉口中平面交叉口所占比重較大，且交叉口處人、車流情況極為復(fù)雜，故研究交叉口行人過街問題有著十分重要的現(xiàn)實意義。

1 行人過街存在的問題

通過對蘇州典型交叉口進(jìn)行調(diào)研及問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在行人過街過程中存在以下問題。

1.1 平面交叉口行人與右轉(zhuǎn)機(jī)動車沖突

通過對平面交叉口數(shù)據(jù)采集和實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在交叉口右轉(zhuǎn)機(jī)動車與行人的沖突非常頻繁，特別是有進(jìn)口道直行車輛和左轉(zhuǎn)車輛停車等待時，右轉(zhuǎn)車輛易被直行或左轉(zhuǎn)車輛遮擋視線，一般情況下采用右轉(zhuǎn)車輛主動讓行這一方案來解決問題，因而導(dǎo)致了兩種不利于行車的影響，一是右轉(zhuǎn)車輛易與左側(cè)過街行人容易產(chǎn)生沖突，二是在被遮擋視線的情況下，右轉(zhuǎn)車輛不得不減緩行駛速度來避免與行人產(chǎn)生碰撞，此時不管是否有行人通過，都會降低車輛的行駛效率，提高右轉(zhuǎn)車輛的通行延誤。

1.2 行人紅燈等待時間長

在某些交叉口，為了在高峰時段為了緩解交通擁堵，設(shè)計紅燈時間往往過長，但這種做法往往忽視過往行人通行，是對行人權(quán)利的侵害，如果紅燈導(dǎo)致行人長時間等待，易使行人出現(xiàn)焦躁、厭煩等不良情緒，間接導(dǎo)致了行人闖紅燈的不良后果。

1.3 行人過街距離長，缺乏過街保護(hù)

某些六車道以上的城市道路交叉口行人過街距離太長，同時很多交叉口未曾增設(shè)行人過街安全島，信號清空難度大，這樣不合理的的交叉口設(shè)計使得交通運行受到很多制約。

1.4 行人過街等待區(qū)劃分不明確

在很多交叉口，行人等候紅燈的區(qū)域，人車混雜的現(xiàn)象比比皆是，這種現(xiàn)象容易導(dǎo)致很多問題：行人搶占斑馬線影響汽車通行，行人交通規(guī)則意識淡薄，行人與非機(jī)動車互相占道搶道，這些都或多或少存在安全隱患。

1.5 行人過街綠閃清空時間不足

根據(jù)《中華人民共和國道路交通管理條例》第十二條規(guī)定，綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許行人通過人行橫道，綠燈閃爍時，不準(zhǔn)行人進(jìn)入人行橫道。然而在實際工程設(shè)計中，設(shè)計師有時很難把握綠閃時間這一尺度，從而導(dǎo)致當(dāng)綠閃結(jié)束時，仍有行人滯留在人行道上，無法完全清空，一方面影響了車輛的行車效率，另一方面行人的安全問題也不可忽視。

1.6 行人低頭玩手機(jī)，無法注意到已經(jīng)來到信號交叉口

信息化的高速發(fā)展，導(dǎo)致人們對手機(jī)的依賴日益嚴(yán)重，盡管人們深知低頭玩手機(jī)過馬路的危害，但是大多數(shù)人仍然無法在行走時抗拒手機(jī)的魅力。當(dāng)行人行進(jìn)至交叉口時，易與車輛產(chǎn)生碰撞。面對“低頭族”成為交叉口行人過街新隱患，不僅需要國家出臺相關(guān)政策來懲戒這一行為，也需要我們在道路交叉口設(shè)置一些設(shè)施來提醒行人。

2 信號交叉口行人過街系統(tǒng)

基于調(diào)研得出的結(jié)果，以及比對現(xiàn)有過街安全措施，本文設(shè)計了一種信號交叉口行人過街系統(tǒng)，通過感應(yīng)技術(shù)、電子信息技術(shù)檢測右轉(zhuǎn)車輛，在距離行人相當(dāng)?shù)木嚯x，通過重力感應(yīng)傳遞到地面信號燈，進(jìn)而將信息傳達(dá)給行人，保證行人過街安全。同時劃分了行人過街等待區(qū)域，避免行人在等待過程中由于位置不恰當(dāng)引發(fā)交通事故。以信號燈的閃爍顏色及頻率來傳遞右轉(zhuǎn)車輛信息及行進(jìn)信號。

2.1 系統(tǒng)的裝置組成及功能

行人過街系統(tǒng)的組成如圖1，2 所示，該系統(tǒng)主要有兩個裝置組成。

圖1

圖2

2.1.1 右轉(zhuǎn)車輛速度及位置檢測裝置

多數(shù)交叉口實行右轉(zhuǎn)無紅綠燈控制的情況，這就意味著當(dāng)行人按綠燈直行時會與右轉(zhuǎn)車輛發(fā)生沖突，特別是進(jìn)口道直行車輛和左轉(zhuǎn)車輛遇到紅燈停車等待時，會遮擋右轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)彎時的視線，使人行道出現(xiàn)視線盲區(qū)[1]。若此時行人按綠燈過街時，極易發(fā)生交通事故，威脅到行人的人身安全。該裝置主要通過重力感應(yīng)區(qū)的檢測車輛行駛位置，同時通過測定汽車通過重力感應(yīng)區(qū)的時間進(jìn)而計算行車速度，并將行車速度傳遞到地面信號燈，為行人提供是否可以安全過街提供決策支持。

2.1.2 地面信號燈顯示裝置

通過重力感應(yīng)區(qū)檢測到車輛的位置及速度信息時，需要及時將信息傳遞給行人，同時由于行人過街等待區(qū)域劃分不明顯，部分行人會直接站在斑馬線上，具有一定的危險性，如果遇到行人站位散亂時，會對行車造成不利影響，造成一定程度的交通擁堵。該裝置以地面信號燈的方式規(guī)定行人的等待區(qū)域，且與交通信號燈關(guān)聯(lián)起來，通過紅燈、綠燈、紅綠燈交替閃爍等的方式將行進(jìn)信息傳遞給行人，由于位置設(shè)置在地面，可以避免部分行人在等待期間玩手機(jī)錯過紅路燈的情況，晚上由于光線不足導(dǎo)致行人無法區(qū)分斑馬線的情況也會有所幫助。

2.2 設(shè)計方案

2.2.1 行人等待區(qū)與地面信號燈同步顯示，提示行人站在該區(qū)域內(nèi)等待過街。

2.2.2 當(dāng)交通信號燈顯示為紅色時，地面信號燈同時顯示為紅色，行人需在等待區(qū)內(nèi)等候。反之為綠燈時，可正常通行。

2.2.3 當(dāng)行人通過十字路口時，需面臨起步范圍內(nèi)的左側(cè)右轉(zhuǎn)車輛及結(jié)束范圍內(nèi)的右側(cè)右轉(zhuǎn)車輛，當(dāng)行人過街過程中右側(cè)存在右轉(zhuǎn)車輛，此時斑馬線右側(cè)地面信號燈將出現(xiàn)紅綠交替閃爍的情況，并以不同的交替閃爍頻率來提示行人右轉(zhuǎn)車輛的車速，同時右轉(zhuǎn)車輛在行進(jìn)過程中也可以通過地面信號燈閃爍的情況來調(diào)整車速。反之，左側(cè)存在右轉(zhuǎn)車輛時，斑馬線右側(cè)信號燈交替閃爍，以此種方式保障行人過街安全。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 感應(yīng)技術(shù)

2.3.1.1 感性技術(shù)原理

重力感應(yīng)器實質(zhì)上是一種將汽車的重量轉(zhuǎn)化為電信號輸出的裝置，是一組閉合線圈，閉合線圈與電容組合成振蕩器，當(dāng)車輛在感應(yīng)線上通過時，會產(chǎn)生渦流，使中心頻率發(fā)生偏移，當(dāng)單片機(jī)檢測達(dá)到偏移頻率時，就判定車輛通過。在本系統(tǒng)中，重力傳感器檢測汽車重量，系統(tǒng)會根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)傳達(dá)給地面信號燈進(jìn)行控制。

2.3.1.2 傳感器位置的確定

重力感應(yīng)器的位置距離交叉口人行道不宜太近也不宜太遠(yuǎn)，太近無法給行人足夠的時間反應(yīng)，太遠(yuǎn)浪費清空時間，影響通行效率，所以傳感器的位置應(yīng)根據(jù)測得的具有代表性的車速來確定傳感器與人行道之間的安全距離。

2.3.2 電子信息技術(shù)

2.3.2.1 電子信息技術(shù)原理

通過信號控制系統(tǒng)，將重力傳感器得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號，再通過程序轉(zhuǎn)化為地面交通信號，用以提醒行人前方有右轉(zhuǎn)車輛通過，避免行人與右轉(zhuǎn)車輛產(chǎn)生沖突。

2.3.2.2 信號控制系統(tǒng)流程設(shè)計

（1）參數(shù)讀?。涸陔娮有盘柨刂瞥绦蛑?，寫入綠燈時間、黃燈時間、紅燈時間、機(jī)動車通行時間等程序

（2）利用程序控制，如果沒有感應(yīng)到右轉(zhuǎn)車輛，則路面信號燈與交通信號燈保持一致，即交通信號燈為綠燈，則路面信號燈也為綠燈，交通信號燈為紅燈，路面信號燈保持紅燈。

（3）系統(tǒng)感應(yīng)到右轉(zhuǎn)車輛，并根據(jù)通過時間計算車速，利用紅綠交替閃爍提醒路人注意右轉(zhuǎn)車輛出現(xiàn)，判定右轉(zhuǎn)車輛通過后，繼續(xù)轉(zhuǎn)入（2）中。

2.3.3 測速技術(shù)

首先，在多次測速實驗中通過多組數(shù)據(jù)測量右轉(zhuǎn)車道車輛在交叉口上游的車速，通過圖表分析的方式選取具有代表性的車速作為右轉(zhuǎn)車輛與行人沖突的安全制動速度，從而確定感應(yīng)區(qū)至人行橫道的安全距離，依此來設(shè)計重力感應(yīng)區(qū)域，并根據(jù)得到的速度判斷右轉(zhuǎn)車輛是否會與行人相撞，從而將信息通過信號燈準(zhǔn)確無誤地傳達(dá)給行人，為行人安全通行提供有效的保障。

2.3.4 工作原理

2.3.4.1 檢測模塊：通過設(shè)計重力傳感器、測速儀器等檢測裝置，檢測右轉(zhuǎn)方向及其上游是否有車輛通過或即將通過交叉路口。

2.3.4.2 信息處理模塊：若右轉(zhuǎn)車道有車輛即將通過，重力感應(yīng)器將接受到來自車輛傳遞的重力信號，并將這種重力信號通過閉合線圈的方式轉(zhuǎn)化為電信號，再通過計算機(jī)軟件程序處理，將電信號轉(zhuǎn)化為不同警示顏色的地面交通信號。

2.3.4.3 警示信號燈模塊：在右轉(zhuǎn)車輛通過時，首先用黃色閃爍信號燈提醒行人前方有右轉(zhuǎn)車輛通過，行人收到提醒，待車輛接近人行橫道時，地面信號燈轉(zhuǎn)為紅色，行人停下等待車輛順利通過，避免人車沖突，提高通行效率的同時也保障了行人的安全。

3 結(jié)論

行人過街系統(tǒng)在調(diào)研得到的過街問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了系統(tǒng)分析，從解決相關(guān)問題的角度出發(fā)得到的，該系統(tǒng)為行人提供必要的過街信息，同時也為右轉(zhuǎn)車輛提供變速信息，從而避免右轉(zhuǎn)車輛與行人過街時的沖突，降低道路交通事故率，同時規(guī)范了行人過街的等待區(qū)，避免亂站位的現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而降低了右轉(zhuǎn)車輛的通行延誤，對于緩解交通擁堵和道路交通事故有重要意義。