行人綠燈放行系統(tǒng)仿真研究

何永明 丁柏群 岳志坤 曹慧杰

摘要：為了杜絕“中國式過馬路”，降低與行人有關(guān)的交通事故，用實驗和仿真的方法研究行人綠燈放行系統(tǒng)。行人綠燈放行系統(tǒng)主要由升降道閘、單向門禁、行人信號燈、語音提示四部分組成，配合地面標(biāo)線，采用強(qiáng)制手段，在紅燈時將行人與車流分離，杜絕了行人闖紅燈的行為。研究結(jié)果表明，采用強(qiáng)制手段將行人與車流分離，交通流平均延誤降低約1.89s，平均車速提高約2.03km/h。因此，行人綠燈放行系統(tǒng)不但能夠杜絕與行人有關(guān)的交通事故，還能夠降低車輛通過人行橫道的交通延誤，提高平均車速。

關(guān)鍵詞：信號燈；行人；仿真；交通事故；交通安全

中圖分類號：U491.17

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-005x（2015）04-0111-04

中國式過馬路，是網(wǎng)友對部分中國人集體闖紅燈現(xiàn)象的一種調(diào)侃，即“湊夠一撮人就可以走了，和紅綠燈無關(guān)。”出現(xiàn)這種現(xiàn)象是大家受法不責(zé)眾的“從眾”心理影響，從而不顧及交通安全。

行人綠燈放行系統(tǒng)是將交通信號與行人放行系統(tǒng)相結(jié)合的一種新型交通設(shè)施，是杜絕“中國式過馬路”的最有效的手段。

目前為了減少“中國式過馬路”帶來的交通隱患，部分城市采取罰款的方式，可是這樣不但增加了交警的工作量，還容易引起警民矛盾，也沒有取得很好的效果，因此行人綠燈放行系統(tǒng)的研究非常必要。

1 研究的意義

1.1 降低與行人有關(guān)的交通事故

據(jù)《中華人民共和國道路交通事故統(tǒng)計年報（2007年度）》數(shù)據(jù)顯示，2007年行人因交通意外死亡的人數(shù)為21106人，占全部交通死亡人數(shù)的25.85%；行人交通事故受傷人數(shù)為70838人，占全部交通受傷人數(shù)的18.62%。

據(jù)公安部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2012年全年，全國共查處不按交通信號燈指示通行交通違法行為2649萬起，平均每天7萬多起。全國接報涉及人員傷亡的路口交通事故4.6萬起，造成1.1萬人死亡、5萬人受傷，分別上升17.7%、16.5%和12.3%。其中，因路口違反交通信號燈導(dǎo)致的事故起數(shù)上升17.9%。

行人綠燈放行系統(tǒng)采用強(qiáng)制手段，在紅燈時將行人與車流分離，杜絕了行人闖紅燈的行為，這將明顯降低行人違章造成的而交通事故率。

1.2 提高道路的通行能力和運(yùn)行效率

行人綠燈放行系統(tǒng)將大大降低行人對車流的干擾，從而能提高路段的通行能力。由于沒有行人的影響，車輛在通過人行橫道的時候，才敢于用正常速度行駛，因此車輛經(jīng)過時平均速度將明顯提高。

1.3 促使行人養(yǎng)成文明的過街習(xí)慣

全國有信號交叉口數(shù)百萬個，若都使用行人綠燈信號放行系統(tǒng)，則可大大減少行人交通事故的次數(shù)，減少“中國式過馬路”的現(xiàn)象。能夠有效的約束行人的不文明行為，讓民眾樹立社會道德意識，保證行人出行安全，從而減少生命財產(chǎn)損失，解決關(guān)于中國式過馬路的不和諧現(xiàn)象，緩解交通壓力，減緩交通堵塞狀況。

1.4 降低交通警察的工作量

為了維持交叉口的交通秩序，每個城市都安排了大量警力，行人綠燈放行系統(tǒng)將極大地減少交警的工作量。

目前為了減少“中國式過馬路”帶來的交通隱患，部分城市采取罰款的方式，可是這樣不但增加了交警的工作量，還容易引起警民矛盾，影響社會和諧。

2 技術(shù)方案

2.1 結(jié)構(gòu)組成

行人綠燈放行系統(tǒng)主要由升降道閘、單向門禁、行人信號燈、語音提示四部分組成，配合地面標(biāo)線實現(xiàn)行人放行。行人綠燈放行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

2.2 工作原理

升降道閘、行人信號燈、單向門禁和揚(yáng)聲器由PLC進(jìn)行控制。單向門禁只能向人流方向開啟，行人不能從單行門禁進(jìn)入人行橫道。

控制周期分為4個階段，按順序分為顯示紅燈、紅燈閃爍、顯示綠燈、綠燈閃爍。

顯示紅燈：當(dāng)行人信號顯示紅燈時，升降道閘處于關(guān)閉狀態(tài)，過街行人在入口處等待過街；

紅燈閃爍：當(dāng)行人信號燈紅燈顯示結(jié)束時，紅燈閃爍，揚(yáng)聲器語音提示升降道閘即將開啟，過街行人準(zhǔn)備過街；

顯示綠燈：當(dāng)紅燈閃爍結(jié)束，顯示綠燈，兩側(cè)升降道閘同時開啟，行人進(jìn)入人行橫道，橫穿馬路，經(jīng)過單向門禁達(dá)到另一側(cè)人行道，完成過街過程；

綠燈閃爍：當(dāng)綠燈顯示結(jié)束時，綠燈閃爍，語音提示升降道閘即將關(guān)閉，過街行人需要等待下一次升降道閘開啟，此時，已經(jīng)進(jìn)入人行橫道的行人可以繼續(xù)通過。

當(dāng)行人信號紅燈即將結(jié)束時，提前2～3s，語音提示準(zhǔn)備放行；紅燈準(zhǔn)變?yōu)榫G燈亮?xí)r，升降道閘開啟，行人進(jìn)入人行橫道；到達(dá)道路另一側(cè)時，行人通過單向道閘進(jìn)入人行，完成整個過街過程。

行人綠燈放行系統(tǒng)平面布置圖如圖2所示。

3 交通仿真

3.1 仿真路段基本情況

仿真路段由行人信號交叉口和十字信號交叉口組成。行人信號交叉口采用兩相位信號控制。十字交叉口采用四相位信號控制，配有人行橫道信號控制燈。為了取得更好的仿真效果，在仿真范圍加入了靜態(tài)的建筑物和樹木。仿真路段基本情況如圖3所示。

3.2 建模過程

（1）道路建模。根據(jù)Vissim軟件建模流程，首先繪制仿真范圍內(nèi)的道路網(wǎng)，包括機(jī)動車道和非機(jī)動車道，本模型十字交叉口相交路段均為雙向四車道，道路兩側(cè)無非機(jī)動車道，機(jī)動車和行人均使用人行道。

道路建模時設(shè)置行程時間計時器，以便輸出行程時間數(shù)據(jù)。

（2）交通量輸入。首先確定仿真交通量各組成部分的參數(shù)，包括組成比例、平均速度等。再按照人行信號交叉口和十字信號交叉口交通組成流量和流向?qū)⒔煌堪凑毡?輸入。

（3）信號相位設(shè)置。十字信號交叉口信號周期為120s，人行橫道信號周期120s，均采用定時控制。十字信號交叉口和人行橫道信號共用一臺信號控制機(jī)。

仿真路段信號相位配時設(shè)置見表2。

十字信號交叉口和人行橫道仿真效果如圖4-5所示。

（4）仿真結(jié)果分析。仿真模型主要為了驗證行人綠燈放行系統(tǒng)設(shè)置后車輛通過交叉口時的平均速度和通行能力變化，因此仿真輸出主要參數(shù)為行程時間和延誤時間。仿真數(shù)據(jù)見表3。

仿真結(jié)果見表4和表5。根據(jù)表4和表5設(shè)置行人綠燈放行系統(tǒng)后，不同轉(zhuǎn)向的交通流平均延誤均有不同程度的降低，平均車速不同程度的提高。

4 結(jié)論

由升降道閘、單向門禁、行人信號燈、語音提示四部分組成行人綠燈放行系統(tǒng)，配合地面標(biāo)線，采用強(qiáng)制手段，在紅燈時將行人與車流分離，不但能夠杜絕與行人有關(guān)的交通事故，還能夠降低車輛通過人行橫道的交通延誤，提高平均車速。通過交通調(diào)查實驗和Vissim軟件仿真對人綠燈放行系統(tǒng)設(shè)置前后交通流平均延誤均和平均車速進(jìn)行了比較，結(jié)果表明交通流平均延誤降低約1.89s，平均車速提高約2.03km/h。