行人绿灯放行系统仿真研究

何永明 丁柏群 岳志坤 曹慧杰

摘要：为了杜绝“中国式过马路”，降低与行人有关的交通事故，用实验和仿真的方法研究行人绿灯放行系统。行人绿灯放行系统主要由升降道闸、单向门禁、行人信号灯、语音提示四部分组成，配合地面标线，采用强制手段，在红灯时将行人与车流分离，杜绝了行人闯红灯的行为。研究结果表明，采用强制手段将行人与车流分离，交通流平均延误降低约1.89s，平均车速提高约2.03km/h。因此，行人绿灯放行系统不但能够杜绝与行人有关的交通事故，还能够降低车辆通过人行横道的交通延误，提高平均车速。

关键词：信号灯；行人；仿真；交通事故；交通安全

中图分类号：U491.17

文献标识码：A

文章编号：1001-005x（2015）04-0111-04

中国式过马路，是网友对部分中国人集体闯红灯现象的一种调侃，即“凑够一撮人就可以走了，和红绿灯无关。”出现这种现象是大家受法不责众的“从众”心理影响，从而不顾及交通安全。

行人绿灯放行系统是将交通信号与行人放行系统相结合的一种新型交通设施，是杜绝“中国式过马路”的最有效的手段。

目前为了减少“中国式过马路”带来的交通隐患，部分城市采取罚款的方式，可是这样不但增加了交警的工作量，还容易引起警民矛盾，也没有取得很好的效果，因此行人绿灯放行系统的研究非常必要。

1 研究的意义

1.1 降低与行人有关的交通事故

据《中华人民共和国道路交通事故统计年报（2007年度）》数据显示，2007年行人因交通意外死亡的人数为21106人，占全部交通死亡人数的25.85%；行人交通事故受伤人数为70838人，占全部交通受伤人数的18.62%。

据公安部统计数据显示，2012年全年，全国共查处不按交通信号灯指示通行交通违法行为2649万起，平均每天7万多起。全国接报涉及人员伤亡的路口交通事故4.6万起，造成1.1万人死亡、5万人受伤，分别上升17.7%、16.5%和12.3%。其中，因路口违反交通信号灯导致的事故起数上升17.9%。

行人绿灯放行系统采用强制手段，在红灯时将行人与车流分离，杜绝了行人闯红灯的行为，这将明显降低行人违章造成的而交通事故率。

1.2 提高道路的通行能力和运行效率

行人绿灯放行系统将大大降低行人对车流的干扰，从而能提高路段的通行能力。由于没有行人的影响，车辆在通过人行横道的时候，才敢于用正常速度行驶，因此车辆经过时平均速度将明显提高。

1.3 促使行人养成文明的过街习惯

全国有信号交叉口数百万个，若都使用行人绿灯信号放行系统，则可大大减少行人交通事故的次数，减少“中国式过马路”的现象。能够有效的约束行人的不文明行为，让民众树立社会道德意识，保证行人出行安全，从而减少生命财产损失，解决关于中国式过马路的不和谐现象，缓解交通压力，减缓交通堵塞状况。

1.4 降低交通警察的工作量

为了维持交叉口的交通秩序，每个城市都安排了大量警力，行人绿灯放行系統将极大地减少交警的工作量。

目前为了减少“中国式过马路”带来的交通隐患，部分城市采取罚款的方式，可是这样不但增加了交警的工作量，还容易引起警民矛盾，影响社会和谐。

2 技术方案

2.1 结构组成

行人绿灯放行系统主要由升降道闸、单向门禁、行人信号灯、语音提示四部分组成，配合地面标线实现行人放行。行人绿灯放行系统结构组成如图1所示。

2.2 工作原理

升降道闸、行人信号灯、单向门禁和扬声器由PLC进行控制。单向门禁只能向人流方向开启，行人不能从单行门禁进入人行横道。

控制周期分为4个阶段，按顺序分为显示红灯、红灯闪烁、显示绿灯、绿灯闪烁。

显示红灯：当行人信号显示红灯时，升降道闸处于关闭状态，过街行人在入口处等待过街；

红灯闪烁：当行人信号灯红灯显示结束时，红灯闪烁，扬声器语音提示升降道闸即将开启，过街行人准备过街；

显示绿灯：当红灯闪烁结束，显示绿灯，两侧升降道闸同时开启，行人进入人行横道，横穿马路，经过单向门禁达到另一侧人行道，完成过街过程；

绿灯闪烁：当绿灯显示结束时，绿灯闪烁，语音提示升降道闸即将关闭，过街行人需要等待下一次升降道闸开启，此时，已经进入人行横道的行人可以继续通过。

当行人信号红灯即将结束时，提前2～3s，语音提示准备放行；红灯准变为绿灯亮时，升降道闸开启，行人进入人行横道；到达道路另一侧时，行人通过单向道闸进入人行，完成整个过街过程。

行人绿灯放行系统平面布置图如图2所示。

3 交通仿真

3.1 仿真路段基本情况

仿真路段由行人信号交叉口和十字信号交叉口组成。行人信号交叉口采用两相位信号控制。十字交叉口采用四相位信号控制，配有人行横道信号控制灯。为了取得更好的仿真效果，在仿真范围加入了静态的建筑物和树木。仿真路段基本情况如图3所示。

3.2 建模过程

（1）道路建模。根据Vissim软件建模流程，首先绘制仿真范围内的道路网，包括机动车道和非机动车道，本模型十字交叉口相交路段均为双向四车道，道路两侧无非机动车道，机动车和行人均使用人行道。

道路建模时设置行程时间计时器，以便输出行程时间数据。

（2）交通量输入。首先确定仿真交通量各组成部分的参数，包括组成比例、平均速度等。再按照人行信号交叉口和十字信号交叉口交通组成流量和流向将交通量按照表1输入。

（3）信号相位设置。十字信号交叉口信号周期为120s，人行横道信号周期120s，均采用定时控制。十字信号交叉口和人行横道信号共用一台信号控制机。

仿真路段信号相位配时设置见表2。

十字信号交叉口和人行横道仿真效果如图4-5所示。

（4）仿真结果分析。仿真模型主要为了验证行人绿灯放行系统设置后车辆通过交叉口时的平均速度和通行能力变化，因此仿真输出主要参数为行程时间和延误时间。仿真数据见表3。

仿真结果见表4和表5。根据表4和表5设置行人绿灯放行系统后，不同转向的交通流平均延误均有不同程度的降低，平均车速不同程度的提高。

4 结论

由升降道闸、单向门禁、行人信号灯、语音提示四部分组成行人绿灯放行系统，配合地面标线，采用强制手段，在红灯时将行人与车流分离，不但能够杜绝与行人有关的交通事故，还能够降低车辆通过人行横道的交通延误，提高平均车速。通过交通调查实验和Vissim软件仿真对人绿灯放行系统设置前后交通流平均延误均和平均车速进行了比较，结果表明交通流平均延误降低约1.89s，平均车速提高约2.03km/h。