CN109300305B

CN109300305B - 一种路段人行横道设置需求判定方法

Info

Publication number: CN109300305B
Application number: CN201810783923.7A
Authority: CN
Inventors: 袁黎; 孙艺航; 沈玥; 张倩
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2021-09-17
Anticipated expiration: 2038-07-17
Also published as: CN109300305A

Abstract

本发明公开了一种路段人行横道设置需求判定方法，属于交通管理和交通安全领域。该方法首先从路段获取相关信息，并提取相关参数，然后基于集聚模型建立路段人行横道设置依据值与所提取参数之间的关系式，再通过指定相关参数不同取值的组合，计算相应的路段人行横道设置依据值W，接着根据指定路段设置人行横道阈值W₀，当某路段对应的参数组合的依据值W大于等于该阈值W₀时，则该路段需要设置人行横道；反之，则不需要设置。本发明中考虑道路特征、交通流量和交通环境对路段设置人行横道的影响，有利于缩短判定的时间周期，提高判定的效率和精度，提高路段的通行效率和行人的交通安全。

Description

一种路段人行横道设置需求判定方法

技术领域

本发明涉及一种路段人行横道设置需求判定方法，属于道路交通管理和交通安全领域。

背景技术

行人交通是近距离出行最常用的方式，更是城市交通的重要组成部分。与机动车、非机动车相比，行人是交通流中数量最大、最无规则的组成部分，是交通活动中的弱者，当行人和车流发生事故时，受害的往往是行人。为了提高行人过街的安全性，设置人行横道是提升道路交通安全、保障道路畅通的重要措施之一。但目前国内对人行横道设置方面的大部分研究大多基于离散的行人流量和车流量，考虑的因素较为单一，导致行人违章穿越道路，造成交通混乱和交通事故。合理的设置人行横道能有效提高路段的通行能力，减少车辆和行人的延误，降低交通事故发生的可能性；但人行横道如果设置不当，则会违背驾驶者和行人的期望，影响交通流的正常运行，增加交通事故发生的可能性。因此，合理设置人行横道至关重要。

以往的路段人行横道设置主要是离散因素的方法，如英国、美国和新西兰等国家制定了行人流量、机动车流量、历史交通事故等设置依据；国内主要考虑行人过街特性、机动车通行能力、行人流量等离散的因素，《GB5768.3—2009》规定道路交叉口和行人横过道路较为集中的路段中无过街天桥、地下通道等过街设施时，应施划人行横道线，学校、幼儿园、医院、养老院门前的道路没有行人过街设施的，应施划人行横道线。路段人行横道的设置是一个涉及众多因素的问题，如道路条件、行人组成、行人需求等因素，仅凭经验或依赖一个单一的指标不能满足城市交通规划与管理的要求，因此如果能寻找一种方法，既能满足城市道路交通需求的复杂性和多样性的要求、又能体现实际的道路交通状况，则可显著提高判定路段人行横道设置需求的效率和可信度。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种路段人行横道设置需求判定方法，能够根据实际情况合理判定路口人行横道需求。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种路段人行横道设置需求判定方法，包括如下步骤：

1)获取路段相关信息，并从信息中提取相应的参数，路段相关信息包括道路特征、交通流量以及交通环境；道路特征参数包括：车道宽度d和行人所需穿越车道数L；交通流量参数包括：路段单向车流量Q_c和行人穿越路段的高峰小时流量Q_p；交通环境参数包括：相邻过街设施间距d_a、老年人和儿童所占行人比例β、城市人口pop，以及路段设计车速v。

2)基于集聚模型建立路段人行横道设置依据模型，如式(1)所示

其中，W为路段人行横道设置依据值，Q_p为行人穿越路段的高峰小时流量，Q_c为路段单向高峰小时车流量，L为行人所需穿越车道数，C_i为综合特征影响要素

C_i＝C_t×C_d×C_p×C_y×C_v (2)

其中，C_t为相邻过街设施间距与路段通行能力相关系数、C_d为车道宽度相关系数、C_p为行人组成成分相关系数、C_y为城市人口相关系数、C_v为道路车速相关系数。；

3)确定依据模型中综合特征影响要素的各相关系数，具体为：

具体为：

通过式(5)确定C_t的取值，

C_t＝0.35lnd_a-1.22 (5)；

通过式(6)确定C_d的取值，

其中，d表示主路进口道一条机动车的车道实际宽度；

通过式(7)确定C_y的取值，

通过式(10)确定C_p的值，

C_p＝0.98e^0.93β (10)；

通过式(9)确定C_v的取值，

4)根据不同的参数值计算人行横道依据值；

5)确定人行横道依据值阀值W₀；

6)将计算出的人行横道依据值W和人行横道依据值阀值W₀进行比较，若大于和等于该阀值时，则该路段需设置人行横道，这里的W₀＝20。

本发明所达到的有益效果是：通过建立基于道路特征、交通流量和交通环境因素的设置依据值，来判定该路段是否需要设置人行横道，由于综合考虑了路段的实际条件，因此更合理，有利于缩短判定的时间周期，提高判定的效率和精度，提高路段的通行效率和行人的交通安全。同时，本发明通过建立人行横道设置需求判定方法流程图能够简化操作流程，使用简便，实用性强，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为一种路段人行横道设置需求判定方法流程图。

图2为相邻间距对通行能力影响拟合图。

图3为相邻间距对通行能力的相关系数关系图；

图4为老年人与儿童比例对通行能力的相关系数图；

图5为无人行横道处仿真图；

图6为行人流量对行人延误的影响图；

图7为车流量对行人延误的影响图。

具体实施方式

为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

参照图1到图7，一种路段人行横道设置需求判定方法，该方法实现的过程如下：

步骤1：通过当地交管局资料和实地人工调查、数据采集等途径，从路段获取相关信息，所述信息包括：路段的道路特征、交通流量和交通环境；并从所取的信息中提取相应的参数，其中，路段的道路特征参数包括：车道宽度d(m)、行人所需穿越车道数L(条)；交通流量参数包括：路段单向高峰小时车流量Q_c(pcu/h)，高峰小时行人流量Q_p(人/h)；交通环境参数包括：相邻过街设施间距d_a(m)，老年人儿童所占行人比例β(％)，城市人口pop(人)，路段设计车速v(km/h)。

步骤2：基于集聚模型建立路段人行横道设置依据模型，即

其中，W为路段人行横道设置依据值，Q_p为行人穿越路段的高峰小时流量，Q_c为路段单向高峰小时车流量，L为车道数，C_i为综合特征影响要素，即

C_i＝C_t×C_d×C_p×C_y×C_v (2)

其中，C_t为相邻过街设施间距与路段通行能力相关系数、C_d为车道宽度相关系数、C_p为行人组成成分相关系数、C_y为城市人口相关系数、C_v为道路车速相关系数；

步骤3：确定依据模型中综合特征影响要素的各相关系数；

3.1

道路特征要素相关性分析

(1)相邻过街设施间距与路段通行能力相关系数Ct

当过街设施设置过于密集时，会大大影响路段的通行能力，因此需要根据相邻过街设施设置间距对路段的车辆通行能力进行修正。根据《交通工程学》中所列出的通行能力与设施间距的关系，如表1所示。

表1相邻间距对道路通行能力的影响

对不同车道下，相邻过街设施间距对应的通行能力进行拟合，如图2所示。

通行能力与相邻过街设施间距的关系式为：

N_a＝(100+300L)lnd_a-(500+100L) (3)

其中，N_a为路段通行能力(pcu/h)，L为行人所需穿越的车道数，d_a为相邻过街设施间距(m)。

对相同流量条件下，不同设施间距对交通运行变化进行研究。研究结果表明当相邻过街设施间距达到600m时，其相互影响可以忽略不计。因此，本文将间距为600m时的相关系数设为1，相邻间距为600m时的通行能力为：

N₆₀₀＝320+870L (4)

将调查路段计算所得的通行能力与间距为600m时的通行能力的关系进行拟合，如图3所示，得到距对通行能力的相关系数

C_t＝0.35lnd_a-1.22 (5)。

(2)车道宽度相关系数C_d

车道宽度的大小对行车速度有重要影响，根据城市道路设计规范，车道标准宽度为3.5m，当车道宽度小于该标准值时，行车速度会降低；道路的通行能力也会受到影响，反之，如果车道宽度大于该值，行车自由度会增加，车速也会略有增加。经观测发现，车道宽度的减少对行车速度的影响要远远大于车道宽度增加所造成的影响。因此，车道宽度与行车速度的关系应该是下陡上缓的曲线，其相关系数C_d(进口道车道宽度对交叉口通行能力的修正值(％))的计算模型为：

其中，d为主路进口道一条机动车的车道实际宽度(m)

当车道宽度为标准值3.5m时，C_d＝1，为方便运算，计算常见车道宽度下相关系数的数值如表2所示。

表2车道宽度对通行能力相关系数

d(m)	3	3.25	3.5	3.75	4
						C<sub>d</sub>	0.75	0.88	1	1.06	1.11

3.2交通环境要素相关性分析

(1)城市人口相关系数C_y

路段所在的城市人口大小对行人过街设施有一定的影响，美国MUTCD中表明当交通控制设施设置在城市人口大于一万人时，其对应的依据值需要进行调整。根据《中国中小城市发展报告2017》中基于人口数量对城市等级的划分：小城市的人口数为20万人以下，中等城市的人口数为20到50万，大城市的人口数为50万以上。根据已有研究本文建立城市人口对行人过街设施设置的相关系数为：

其中，pop为路段所在城市人口数(人)。

(2)道路车速相关系数C_v

由《城市道路工程设计规范》可以得到不同车速下，一条车道的通行能力理论值N₀，如表3所示。

表3不同车速下的道路通行能力

v(km/h)	80	60	50	40	30	20
							N<sub>0</sub>(pcu/h)	2100	1800	1700	1650	1600	1400

通过第三章中基于交通流特性下的行人过街行为分析可得，为确保机动车有足够的停车视距，行人过街设施不适合设置在车速大于60km/h的路段。因此取60km/h为行人过街设施设置的临界值，其对应的通行能力定义成基本通行能力，将不同车速下的通行能力与基本通行能力进行分析，建立车速与通行能力之间的关系式为：

其中，η_v为车速对路段通行能力的修正值，N_v、N₆₀分别是车速v与车速60km/h对应的通行能力(pcu/h)。

通过数据分析得到速度对行人过街设施设置的相关系数C_v的计算公式为：

为方便计算，表4给出了常见车速下的相关系数C_v的数值。

表4常见车速对通行能力的相关系数

v(km/h)	80	60	50	40	30
						C<sub>v</sub>	0.86	1	1.06	1.09	1.13

(3)行人组成成分相关系数C_p

影响行人过街速度的因素有很多。从微观的角度，行人出行目的、车流量情况、行人流量数，以及行人过街设施的类型等都会对行人的过街速度有影响。从宏观的角度认为行人中老年人所占比例对行人过街速度有较明显的影响。调查发现行人过街速度范围一般为0.6m/s到1.4m/s。《道路通行能力手册》中指出随着行人中老年人比例的增长，行人过街速度在不断降低，老年人数量每增加10％，行人过街速度会相应减少0.1m/s。

表5不同老年人比例对行人速度的影响

行人速度(m/s)	老年人比例(％)
		1.2	0～20
1.1	20～30
		1	30～40

根据数据调查可以得到中青年的平均过街速度为1.4m/s，随着老年人和儿童的人数比例的增加，过街速度不断下降，老年人与儿童的比例对路段行人过街通行能力的相关系数C_p如图4所示。

对数据进行拟合，可以得到行人类型与相关系数之间的关系式为：

C_p＝0.98e^0.93β (10)

其中，C_p为行人类型相关系数，β为老人与儿童占过街行人比例(0≤β≤1)。

步骤4：对于以上变量的不同取值，计算路段人行横道依据值W；

步骤5：确定对应的路段设置人行横道的阈值W₀

(1)运行假设

假设无人行横道处，行人没有优先通行的权利，必须等待车流中出现合适的过街间隙才能过街，这就与车辆的车头时距大于行人过街所需间隙的机率有关，模拟的交通运行状况如图5所示。由于在无人行横道处的过街，延误主要由行人等待过街间隙产生，所以本文选取行人过街延误作为人行横道设置依据。

(2)数据分析

对不同车流量和行人流量下的人车运行情况进行仿真，得到行人延误随行人流量、车流量变化的数值。每小时车流量为1000、800、700以及600辆，行人延误随行人流量的变化如图6所示。

由图6可以看出，车流量一定时，行人延误随行人流量变化不明显，行人流量与行人平均延误基本服从多项式分布，当行人流量小于某一数值时，行人平均延误随行人流量的增加而增大，当行人流量超过某一数值后，行人平均延误反而会有所减少。通过对这一现象的分析，发现当行人流量达到一定数值时，行人集聚过街现象明显，一旦有间隙产生行人就会成群过街，并且无法在车头时距内完成过街，造成车辆排队现象，增加车辆延误。另外，当每小时车流量小于650辆时，行人平均延误不超过10s。

图7表示了每小时不同行人流量下，行人延误随车流量的变化情况。由图可以看出车流量与行人延误值基本成线性分布，随着车流量的增加，行人延误不断减少。另外在相同车流量下，分析不同行人流量对行人延误的影响，发现当每小时行人流量为150人时，将达到相应车流量下的最大行人延误值。

通过上述分析，本文选取每小时行人流量为150人，对应每小时车流量为650辆作为人行横道设置的阈值，即：

W₀'＝(Q_c0×Q_r0)·L·C_i＝(650×150)×2＝195000 (11)

其中，Q_c0表示车流量临界值，Q_r0表示人流量临界值，由于该数值较大，为方便运算，将W₀'乘以系数

进行修正并取整，即：

步骤6将人行横道依据值和人行横道依据值阀值进行比较。

当步骤4中所述的某路段选择设置人行横道的依据值W大于等于该阈值W₀时，则该路段需要设置人行横道；当W小于该阈值W₀时，则不需要设置人行横道。

作为本发明的进一步优化方案，本发明中上述W值的阈值W₀选定为20。

示例：选择南京市秦淮区莫愁路某一路段为研究对象，对该路段进行了连续高峰小时的交通量观测，整理分析了该路段的道路特征、交通流量及交通环境特征数据，如下表所示：

表6莫愁路某一路段调查数据结果

1、确定路段人行横道设置依据模型的相关参数

1.1)根据式(3)，相邻过街设施间距与路段通行能力相关系数C_t＝0.35×ln(100)-1.22＝0.39；

1.2)根据表1，车道宽度相关系数C_d＝0.88；

1.3)根据式(4)，城市人口相关系数C_y＝1.25；

1.4)根据表2，道路车速相关系数C_v＝1；

1.5)根据式(5)，行人组成成分相关系数C_p＝0.98e^0.93×0.32＝1.32。

2、计算人行横道设置依据值W

根据式(1)，计算人行横道设置依据值

大于指定的阈值(W₀＝20)，因而建议在该路段设置人行横道。

上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种路段人行横道设置需求判定方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取路段相关信息，并从信息中提取相应的参数；

2)基于集聚模型建立路段人行横道设置依据模型，如式(1)所示：

C_i＝C_t×C_d×C_p×C_y×C_v (2)

3)确定依据模型中综合特征影响要素的各相关系数；

4)根据不同的参数值计算人行横道依据值；

5)确定人行横道依据值阀值；

6)将人行横道依据值和人行横道依据值阀值进行比较，若大于或等于该阀值时，则需设置人行横道。

2.根据权利要求1所述的一种路段人行横道设置需求判定方法，其特征在于：所述步骤1)中路段相关信息包括道路特征、交通流量以及交通环境；道路特征参数包括：车道宽度d和行人所需穿越车道数L；交通流量参数包括：路段单向车流量Q_c和行人穿越路段的高峰小时流量Q_p；交通环境参数包括：相邻过街设施间距d_a、老年人和儿童所占行人比例β、城市人口pop，以及路段设计车速v。

3.根据权利要求1所述的一种路段人行横道设置需求判定方法，其特征在于，所述步骤3)确定依据模型中综合特征影响要素的各相关系数具体为：

通过式(5)确定C_t的取值，

C_t＝0.35lnd_a-1.22 (5)；

通过式(6)确定C_d的取值，

其中，d表示主路进口道一条机动车的车道实际宽度；

通过式(7)确定C_y的取值，

通过式(10)确定C_p的值，

C_p＝0.98e^0.93β (10)；

通过式(9)确定C_v的取值，

4.根据权利要求1所述的一种路段人行横道设置需求判定方法，其特征在于：所述人行横道依据值阀值W₀通过仿真得到。

5.根据权利要求4所述的一种路段人行横道设置需求判定方法，其特征在于：所述人行横道依据值阀值W₀为20。