典型信号控制交叉口行人专用相位设置阈值研究

针对目前城市道路交叉口中人车混行现象,综合考虑效率与安全两方面因素,选取延误成本和冲突成本分别作为效率与安全的评价指标,构建有(无)行人专用相位信号控制模式的交叉口运行成本模型.模型的延误成本中,行人和非机动车延误考虑了信号延误、冲突延误以及绕行延误;冲突成本则基于交通冲突理论,以车头时距判断机动车与行人和非机动车是否发生冲突为指标,并根据机动车及行人和非机动车达到分布确定冲突概率.最后,通过北京市四道口交叉口验证了该模型的适用性,并基于遗传算法求得典型信号控制交叉口中行人专用相位设置的阈值在750~900人/h浮动,随着车流量的增长,行人专用相位的设置对行人流量的要求呈现先降后升的趋势.为城市道路交叉口信号配时设计提供了理论支撑,保障行人及非机动车安全、舒适、方便、尊严的出行.      

数据驱动的两相位信号控制交叉口行人专用相位动态设置方法

为减少交叉口的人车冲突,并保证交叉口行人与车辆通行的公平性,分析了行人与机动车在交叉口通行时的相互影响,将每个信号周期中的行人和机动车作为研究目标,分析交叉口行人和机动车的冲突特性,实时估计设置行人专用相位前后行人与机动车的吞吐量,得出动态控制模型中重要参数(行人和机动车每周期通行能力)的计算公式。运用0-1规划模型,以人车通行效率作为约束条件,以人车通过交叉口的公平性最佳为优化目标,建立数据驱动的两相位信号交叉口EPP动态控制模型。并对模型进行数值分析和灵敏度分析,最后说明了EPP动态控制流程及实施方法。研究结果表明:高人流量的交叉口采用本动态方法可提升通行效率及公平性。灵敏度分析表明该动态方法适用于公交车比例为0.1～0.3的交叉口。为验证模型的正确性,结合上海市北京路常德路EPP控制交叉口进行案例分析。对信号交叉口EPP动态控制模型中的具体参数进行标定,并在3种仿真条件下(不设置EPP、设置EPP、动态控制EPP),分别进行仿真模拟。微观仿真结果表明,对交叉口采用动态设置行人专用相位的信号控制方法,总体说来有较好的应用前景,可以保证行人与机动车更为公平地通过交叉口,同时提高交叉口可通过的交通量并对交叉口的通行效率的影响不大。     

信号交叉口行人与右转机动车冲突的处理

在分析行人与右转机动车冲突类型的基础上，运用Vissim仿真手段确定采用信号控制分离两者冲突的临界流量条件。提出在信号交叉口设置机动车右转专用道及右转专用相位条件下，设置合理的信号相位相序或早启行人相位，设置辅助标志的方法解决原本同相位放行的行人与右转机动车的冲突；分别采用设置足够绿灯间隔时间和行人过街安全岛。禁止右转机动车在红灯时通行的方法，解决行人与下一相位右转机动车的冲突，解决行人与红灯期间通行的右转机动车的冲突。     

信号交叉口行人过街形式适用性分析

为确定十字信号交叉口行人过街形式的适用条件,基于行人过街和机动车通行的服务水平分级,提出了不同行人过街形式适用性的判别依据;通过对人车冲突行为分析,构建了信号交叉口人车交互运行元胞自动机模型。按照单因素影响下的多变量梯度变化分析的方案构建思路,选取机动车流量、右转车比例、信号周期、左转相位绿信比、行人流量作为机动车和行人主导影响因素,建立了多变量组合影响下的仿真方案。以主主相交的双向六车道信号交叉口为例,确定了信号交叉口行人过街形式适用性方案。结果表明：交叉口机动车流量、右转车比例、信号周期、左转相位绿信比、行人流量等5个主导影响因素值确定时,可根据其对应的机动车服务水平和行人过街服务水平组合,确定具体的行人过街形式。     

新建城区交叉口右转机动车与行人分相位设置临界研究

为了对新建城区交叉口行人-机动车分相位临界条件进行定量分析,运用行人-机动车阻滞机理和抢行博弈模型等相关理论,得到了完整的阻滞时间计算模型;结合右转车辆与行人等饱和度时平均延误最小的思想,对信号周期内机动车与行人的分相位设置临界状态建立数学模型,提出了新建城区交叉口行人-机动车分相位安全评价方法。结果表明:行人-右转机动车冲突是新建城区交叉口冲突的主要形式,根据分相位量化条件可将危险交叉口细分为分设临界交叉口和时时监控交叉口。     

考虑人车交互的两相位信号控制交叉口行人专用相位设置条件

为准确分析机动车避让行人条件下行人专用相位设置的合理性,研究了行人专用相位对交叉口通行效率的影响,提出了一种考虑人车交互的行人专用相位的设置条件。首先,分析了行人流量、机动车流量与人车交互行为的关系,建立了考虑避让率的人车交互行为模型。其次,假设车辆到达服从泊松分布,分别建立交叉口机动车内乘客以及过街行人延误模型;以设置行人专用相位前后的交通参与者总延误为主要指标,提出行人专用相位设置条件。再次,基于信号控制交叉口的人车交互行为视频,标定了所提出模型的各项参数;通过数值仿真分析了不同行人与机动车流量条件下,设置行人专用相位后交通参与者总延误的变化,并据此确定了设置条件中调整系数在不同交叉口工况下的取值。最后,根据上海市实地调查数据建立了微观仿真模型,建立常规信号控制与行人专用相位两个场景对比总延误、排队长度、机动车通过量等指标。结果表明:人车交互行为对交叉口交通参与者总延误具有较大影响,应当将人车交互因素纳入行人专用相位设置条件;在机动车流量相同的条件下,行人流量越多设置行人专用相位后延误增量越小;车辆避让率越高,设置行人专用相位后延误增量越小。     

设有行人专用相位的交叉口行人闯红灯行为及应对策略研究

针对主次路相交并设置行人专用相位的交叉口行人闯红灯的普遍现象,提出整个交叉口行人专用相位与几个进口行人可用相位相结合的信号配时方案,通过仿真验证得出,该方法不仅有效的降低了行人闯红灯率,减少了行人的等待时间,而且机动车的延误没有明显的增加。这种配时方案为解决我们城市主次路相交等道路宽度差距较大的交叉口中的行人闯红灯现象提供一个较好的思路。     

基于机动车行人冲突分析的右转专用相位设置仿真

为缓解右转机动车和行人冲交,提出一种解决方案是在信号灯控制道路交叉口引入右转专用相位.为了评估设置右转专用相位的有效性,首先通过视频数据深入分析了右转机动车在交叉口与行人和非机动车的交通冲突;结合所分析出的冲突特征设计仿真模型后基于仿真结果比较和研究不同右转专用相位配时方案的有效性.研究结果表明右转专用相位的设置是否能够提高通行效率与多方面因素有关,例如机非冲突概率、右转机动车到达率和右转车辆过街时间,同时给出了设置右转专用相位的关键技术参数.     

基于延误时间最小的右转专用信号设置条件研究

为减少右转机动车与过街行人之间的冲突,提出了设置右转专用相位的控制方法。首先利用交通冲突技术分析了无右转专用相位时右转机动车与行人的冲突情况,并计算了不同情况下右转机动车穿越行人、行人穿越机动车的临界穿越间隙,提出穿越概率;其次提出了基于总延误时间最小的右转专用相位设置条件;再次利用交通流理论分析了有无右转专用相位两种情况下右转机动车以及行人的延误时间模型;最后,以一典型十字信号交叉口为例,运用延误模型,比较了不同流量下有无右转专用相位两种情况的总延误,并给出了不同流量的情况下设置右转专用相位的临界值。     

信号交叉口广义延误模型研究及应用

为了对信号交叉口的配时方法进行优化,兼顾行人和非机动车的交通利益,减少混合交通的总延误时间,分别对机动车、非机动车、行人的信号交叉口延误计算方法和饱和流率进行分析,提出了以混合交通所有交通参与人的总延误最小为优化配时目标的广义延误模型,并采用非线性规划的方法搜索最优周期和各个相位的有效绿灯时长。应用分析表明,按照这一方法进行配时,人均延误比传统配时方法有所降低。     

信号交叉口右转机动车与行人冲突运动模型

在一些信号交叉口,右转机动车的转弯行为不受信号控制,容易与过街行人发生冲突。现有冲突研究的内容多为冲突判别和冲突分级研究,对人车冲突运动过程研究相对较少。为减少交通冲突,提高行人过街安全性,提出一种新的右转机动车与行人冲突运动过程的仿真模型。研究右转车辆的决策过程,分析人车冲突机理。建立人车冲突模型,依据实际调查所获得的车辆速度和可接受间隙数据,对模型参数进行标定。对模型进行仿真分析,通过比较冲突时间、后侵占时间、安全减速度、间距时间4个冲突严重性指标,选择后侵占时间(PET)这一评价指标进行安全评价。仿真得到的车辆速度和 PET 数据与调查得到数据相比误差不超过5%,验证了模型的有效性。通过灵敏度分析,小交叉口 PET 提高了10%,说明小交叉口有助于降低冲突的严重性。      

交叉口信号控制评价指标体系

通过分析现有信号控制交叉口运行效果评价指标单一、客观性不强的缺陷,结合常用仿真软件及交通大数据,融合机动车与行人通过交叉口的需求,建立信号控制交叉口运行效果评价指标体系,提出高峰小时通过车辆数、白天12 h通过车辆数、各流向平均饱和度3类机动车通行正向指标及交叉口平均延误、交叉口平均排队长度、各流向饱和度均衡系数、行人相位最大绿灯间隔时间、行人相位平均绿灯间隔时间、行人过街平均等待时间6类机动车通行、行人通行负向指标。实例证明,该评价体系中评价指标多样且实际可操作性强,可用于实际交叉口优化评价工作。     

Estimation of left-turning vehicle maneuvers for the assessment of pedestrian safety at intersections

Improving pedestrian safety at intersections remains a critical issue. Although several types of safety countermeasures, such as reforming intersection layouts, have been implemented, methods have not yet been established to quantitatively evaluate the effects of these countermeasures before installation. One of the main issues in pedestrian safety is conflicts with turning vehicles. This study aims to develop an integrated model to represent the variations in the maneuvers of left-turners (left-hand traffic) at signalized intersections that dynamically considers the vehicle reaction to intersection geometry and crossing pedestrians. The proposed method consists of four empirically developed stochastic sub-models, including a path model, free-flow speed profile model, lag/gap acceptance model, and stopping/clearing speed profile model. Since safety assessment is the main objective driving the development of the proposed model, this study uses post-encroachment time (PET) and vehicle speed at the crosswalk as validation parameters. Preliminary validation results obtained by Monte Carlo simulation show that the proposed integrated model can realistically represent the variations in vehicle maneuvers as well as the distribution of PET and vehicle speeds at the crosswalk.     

一种新式的交叉口左转待行区信号控制方法

针对信号交叉口许可相位运行期间直行车与左转车交通冲突严重、通行效率低下的问题，提出一种针对许可相位的新式左转待转区设计方法，设计该组织模式下的信号相位方案并分析了设置左转待转区前后的交通冲突情况。建立新式左转待转区设置后的延误模型，以车均延误最小为优化目标，建立改进后交叉口信号控制参数优化模型，并给出求解算法。以哈尔滨市融江路-群力第六大道交叉口为例，VISSIM仿真表明：尽管提出的方法对次要道路中左转车的延误和停车率不利，但总的车均延误在下降，特别是主路相位延误下降更明显，说明所提方法可行、有效。进一步分析交通流量规模、左转车比例和左转待转区容量等因素对设置左转待转区前后次要道路车均延误的影响，结果表明：当每方向左转待转区容量固定不变时，红灯期间到达的左转车辆数越多，所提方法适用的次要道路交通流量临界点越高，且随着次要道路交通流量的增加，所提方法适用的临界左转比例在下降；在相同交通条件下，每个方向左转待转区容量越大，车均延误就越小，说明每个方向左转待转区容量越大，所提方法的效果越明显。该方法有助于改善含许可相位的信号交叉口交通安全和通行效率。     

北京市信号交叉口行人过街忍耐时间研究

行人交通是信号交叉口交通的重要组成部分.目前信号交叉口的规划设计优先考虑机动车效率,为了保障机动车的通行效率,北京市多数行人过街环境遭到破坏,"中国式过马路"应运而生.结合当前北京市交通的特点,以红灯期间到达信号交叉口人行横道等待区的行人为研究对象,运用视频调查和人工调查相结合的方法获取北京市不同影响因素下行人过街忍耐时间的基础数据,采集了9554个行人过街忍耐时间样本.建立信号交叉口行人过街忍耐时间的 Cox 风险回归模型,结果表明信号交叉口行人过街的最大忍耐时间是52.88 s,信号交叉口行人过街忍耐时间与温度、性别、年龄、出行时间、红灯时长、单位机动车流量、人行横道长度等影响因素有关,用地性质对信号交叉口行人过街忍耐时间的影响不显著.      

信号交叉口行人安全岛设计

以北京等大城市信号交叉口行人过街安全问题为研究对象,对40个未设置行人安全岛和5个设置行人安全岛的信号交叉口进行了现场观测,研究分析了为方便行人二次过街、在道路中间分隔带设置行人安全岛的必要性,并提出了一种适合我国国情的安全岛设计型式。     

信号交叉口行人使用手机对其过街行为和安全的影响

针对信号交叉口处行人使用手机对其安全产生不利影响的问题,以武汉市9个信号交叉口的实测数据为基础,对行人使用与不使用手机情况下的过街行为与安全性差异进行统计分析.以往的研究中,评价行人安全多通过简单的对比分析,很少有量化的参数依据;针对行人使用手机对过街安全的影响,以人车冲突为评价指标,建立了基于有序概率(OP)的模型,可以更好地量化评价与预测信号交叉口处的行人安全.结果 表明,有11个因素与人车冲突显著相关,包括行人年龄、使用手机方式、过街速度、行人是否与他人结伴过街、嘹望次数、闯红灯与否、车道数、上游车道左转流量、上游车道右转流量、进口道右转流量和信号周期.其中,使用手机会增加人车冲突的概率:在双向2,4,5,6和7车道上,过街时打电话行人的人均冲突分别是不使用手机行人的3.56,3.42,3.33,3.29和3.00倍;看屏幕行人的人均冲突分别是不使用手机行人的4.78,4.17,3.80,3.59和3.30倍;而听音乐行人和不使用手机行人之间的人均冲突并没有明显差异.      

全设置连续流交叉口信号配时及延误模型

为了解决连续流交叉口车辆多次停车问题，提出了各流向车辆在所遇第2条停车线处不用停车的优化控制策略。通过协调主预信号配时，调整信号控制相位相序方案，促使车辆直接通过所遇第2条停车线，使得左转车辆停车次数由3次减少到2次或者1次，直行车辆停车次数由2次减少到1次。分析各流向车辆到达-驶离图式，构建左转车流在所遇第3条停车线处的延误计算模型，结合Webster经典模型，给出连续流交叉口整体延误计算模型，其计算结果与VISSIM仿真结果基本一致。推导给出车辆不二次停车、车车不冲突以及连续流交叉口自身交通组织等因素所需满足的约束条件，以交叉口车均延误最小化为优化目标，构建连续流交叉口主预信号协调配时优化控制模型，并设计了4种交通场景以验证不同情况下的效益改善情况。研究结果表明：通过信号协调减少1次停车，能够降低50%以上的车均延误和车均停车次数；根据各转向交通量所占比例选择合适的车道分配方案有助于提升连续流交叉口通行效率；在2种策略下交叉口车均停车次数分别为0.88~1.05、0.59~0.77，与已有控制策略约2次车均停车次数相比，明显降低了连续流交叉口车辆停车次数。研究成果可为连续流交叉口控制提供新的视角，对交叉口通行效率的提升效果也更加显著。