2.1.1 不同干扰程度下的行人过街速度分析

行人在过街的过程中, 首先会观察是否有左转车辆到达, 根据是否符合通过条件进行决策。可按照行人在人行横道处是否受左转车辆干扰及受干扰后不同表现行为分类:①无干扰状况:行人在左转机动车未达到冲突点或者是左转机动车空放时, 行人顺利地通过交叉口, 此时机动车对行人的干扰可忽略; ②有干扰状况又分为两种情况:ⓐ适时通过:恰好机动车流中出现可穿越间隙, 行人无需等待较小; ⓑ等待通过:等待机动车辆减速、停住或等待到车流中出现可穿越间隔后, 选择适当的间隙过街。

通过视频处理技术对上述三种行人的微观行为作分析, 为排除其他因素的干扰, 此处研究受其他因素影响较小的行人样本。针对观测时段内的1148个样本量, 选取速度波动较为明显的样本得到图3, 其横轴表示人行横道的长度, 纵轴表示在相应坐标点的行人点速度。图3表明无干扰状态下行人过街速度较为平稳, 适时穿越过街的平均速度值明显高于无干扰状态, 等待通过方式下行人出现明显的减速等待特性。针对上述不同过街行为的行人过街速度作分析, 同时剔除个别因素造成的特例行人行为特征, 得到速度波动状况及行人在冲突区域的行驶的平均步行速度如表2。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 无干扰及有干扰行人的点速度特征 Table 2 Speed characteristics of non-interference and interference pedestrians 过街状况 平均速度 (m/s) 方差 标准差 冲突区平均速度 (m/s) 无干扰状况 1.56 0.56 0.74 1.58 适时穿越 1.48 0.67 0.81 1.87 等待穿越 1.26 1.08 1.04 2.04

表2 无干扰及有干扰行人的点速度特征 Table 2 Speed characteristics of non-interference and interference pedestrians

左转机动车与人行横道的交汇处形成冲突区域, 在冲突区域内的平均速度为样本在冲突区域内点速度的平均值, 计算如下:

式中:n为行人进入干扰区域第一个轨迹点; m为行人驶出干扰区域的最后一个轨迹点; v_n 为n点对应的速度; v_m 为m点对应的速度。

图3

Fig.3

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	图3 交叉口1、交叉口2有干扰及 无干扰下的行人过街速度波动图(a)交叉口1Fig.3 Speed fluctuation figures of the pedestrian interference and non-interference in the intersection one and two

图3

Fig.3

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	图3 交叉口1、交叉口2有干扰及 无干扰下的行人过街速度波动图(b)交叉口2Fig.3 Speed fluctuation figures of the pedestrian interference and non-interference in the intersection one and two

表2表明在不同的通过方式下, 行人的速度波动不同, 实验中等待穿越的速度波动明显比其他两种行人过街的速度波动大。同时针对交叉口调研得到行人过街特性包括多种因素的共同作用, 尤其是等待直到绿灯末期时变化较为明显, 为此, 分析行人在受到干扰同时受到绿灯时间作用的变化特性。

2.1.2 行人在绿灯不同时段的过街速度比较

行人在通过人行横道的过程中, 不仅受到左转机动车的干扰, 还与绿灯时间有密切的关系。在干扰区, 绿灯时段不同使得行人在绿灯信号启亮、绿灯时间过半及绿尾间时段受干扰的微观行为也有所差异, 现选取三个时间段, 如图4。

图4

Fig.4

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	图4 绿灯时段划分图Fig.4 Schematic of green division

设干扰区域前行的等待点到对面人行横道线处的距离为L, 此时行人刚到达此处, 有左转机动车通行且不存在行人可通过的间隙, 统计无干扰状态下行人样本量为400, 通过人行横道花费的平均时间为:

式中: 为平均速度, =1.32 m/s。

通过视频数据观测不同绿灯信号期间行人受到左转机动车干扰的步行速度列于表3。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 行人在绿灯不同时段的过街点速度比较 Table 3 The comparison of the interference pedestrians' speed at different green time 绿灯时段 速度分布范围/(m· s-1) 平均通过速度/(m· s-1) 绿灯启亮 1.02~1.24 1.15 绿灯过半 1.15~1.33 1.23 绿灯末期 1.36~2.58 1.56

表3 行人在绿灯不同时段的过街点速度比较 Table 3 The comparison of the interference pedestrians' speed at different green time

统计数据显示, 绿灯启亮时, 过街人群中前排的行人有充分时间过街, 按自己认为可以安全过街的步行速度过街, 即使受到左转机动车的阻滞作用, 速度也明显增大。绿灯中期行人已经开始产生时间上的紧迫感, 特别是在左转机动车的干扰下会以稍微快的速度通过。在绿灯末期, 行人由于左转机动车阻滞等待时间较长或者是到达时间较晚, 直到在绿灯末期才有机会找到穿越间隙通过交叉口, 到达人行横道的行人会以较快的步行速度过街, 甚至以小跑的速度过街, 致使速度明显加快, 说明绿灯时间的变化与左转机动车共同影响行人过街特性。

在微观变化的基础上, 由于左转机动车的阻滞与绿灯时间的共同作用, 伴随着行人过街特征的宏观变化, 具体表现为运行轨迹也随之改变, 跟踪行人全时空信息的轨迹变化状况如图5所示。

图5

Fig.5

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	图5 交叉口1及交叉口2随机行人轨迹示意图(a)交叉口1Fig.5 Stochastic pedestrian path diagram in the intersection one and two

图5

Fig.5

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	图5 交叉口1及交叉口2随机行人轨迹示意图(b)交叉口2Fig.5 Stochastic pedestrian path diagram in the intersection one and two

为分析左转机动车对行人过街轨迹的影响, 以交叉口1为例, 选取无干扰状况、适时通过及等待通过样本量分别为400、323、425轨迹作分析, 选取较为典型的行人过街轨迹的变化示意见图6。

图6

Fig.6

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	图6 无干扰及有干扰的行人轨迹示意图(a)无干扰状况Fig.6 Trajectory schematic of interference and non-interference pedestrians

图6

Fig.6

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	图6 无干扰及有干扰的行人轨迹示意图(b)有干扰状况Fig.6 Trajectory schematic of interference and non-interference pedestrians

图6说明由于左转机动车的阻滞使得在受干扰的状况下, 行人的过街轨迹点密集程度发生变化, 即轨迹点疏密度和分布状况能够反映行人受干扰程度, 对有干扰和无干扰状况的轨迹点数进行统计。以距人行横道原点的水平距离为横坐标, 单位网格面积上平均行人轨迹点数为纵坐标, 得到单位面积上行人的轨迹点数分布, 如图7所示。

图7

Fig.7

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	图7 行人轨迹点密度示意图Fig.7 The pedestrian trajectory point density diagram

图7表明由于左转机动车的阻滞使得在受干扰的状况下, 行人的过街轨迹点密集程度增加, 表现为在左转机动车和行人轨迹冲突区附近(横坐标13~16附近)出现了明显的轨迹点叠加状况。

在上述微观特性研究的过程中发现绿灯时间对行人的过街行为存在不可忽略的影响, 因此分析绿灯时间变化对行人轨迹变化的影响, 见图8。

图8

Fig.8

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	图8 左转车干扰及绿灯时间共同作用下的行人轨迹示意图Fig.8 Trajectory schematic of the pedestrians under the turn left vehicles and the green time

在绿尾及黄灯时间, 由于信号灯和左转机动车共同作用, 开始为均匀的轨迹点, 然后受左转机动车阻滞, 行人出现等待, 直到绿灯末期或黄灯时间才有可穿越间隙, 而此时的时间不足够行人过街, 多因素共同刺激行人出现加速快跑的行为。

为进一步反映四种典型情况行人行为的变化规律, 分析了样本行人位移随时间的变化趋势, 以行人过街时刻为横坐标、行人在对应时刻发生的位移为纵坐标, 绘制了不同过街方式的位移变化趋势, 如图9所示。

图9

Fig.9

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	图9 行人位移变化趋势图Fig.9 Displacement change trend diagram of pedestrians

从图9可以看出, 行人在无干扰通过方式下的位移变化近似直线, 行人采用匀速过街; 等待通过和绿灯末期通过由于受到左转机动车的干扰均出现位移持平阶段, 说明行人出现了一段时间的等待, 但绿灯末期通过在持平后抬升更加明显, 说明行人受信号影响采用了较快速度过街; 至于适时通过情况位移没有出现持平现象, 说明行人无等待情况, 但由于行人过街间隙选择存在一定差异, 与无干扰通过相比, 行人位移点分布范围较广, 表明速度变化较大。