行人违章过街行为对信号交叉口通行效率影响研究

发布时间：2018-10-26 07:05

【摘要】：信号交叉口是城市交通流交汇、混杂的瓶颈处,影响着整个交通网络的通行效率。在以混合交通为特征的中国城市信号交叉口中,行人违章闯灯是一个十分普遍的现象,根据本文所调查的5个信号交叉口,行人违章闯灯率均达50%以上,加重了信号交叉口中人机干扰问题,从而进一步导致交通混乱。但是,目前信号交叉口在优化管控、服务水平评价、通行能力及延误的计算研究中,却未考虑违章行人干扰所带来的影响及量化。对研究不同状况下违章行人对交通产生的干扰并对其进行影响量化,目前研究并没有涉及。同时,信号交叉口行人违章过街行为受众多因素的影响,包含道路、交通及行人自身等方面因素,但各因素是否对行人违章闯灯行为具有直接或显著的影响,并且针对个体及群体行人违章,分别建立不同的定量描述模型,是国内外较少但却有实际意义的一项研究内容。因此,本文针对行人违章行为对交叉口运行效率的影响及量化,探究行人违章行为影响因素、建立违章过街行为模型,这对混合交通状态下交通流理论及信号交叉口优化策略的制定,具有重要意义。违章行人对车流产生影响时,最直观而显著的现象是车速的降低。因此,本文以行人对车流运行速度的影响为切入点,进行违章行人对信号交叉口运行的影响研究。通过显著分析对比有无行人影响下饱和流车速,文章辨识了不同行人人数、行人所在侧面及距车辆距离因素对饱和流车速产生的干扰,结果表明:行人对饱和车流的影响与行人人数无关,而与行人所处的位置(所在侧面及距离)有关。继而本文发明了等步长增量增加研究分组间隔迭代显著分析的确定分组方法,量化了信号交叉口行人违章闯灯行为对车辆速度运行规律的影响,并基于此将行人影响划分为了4级,并对各影响级别进行了描述,包含违章行人所处状况及车流特征,其中最严重一级行人影响约减少饱和流车速的20%以上。最后根据车辆起步后速度随时间变化的调查数据,拟合了不同行人影响级别下的排队车辆起步后加速规律方程。信号交叉口违章行人对车流造成车速降低的同时,也降低了通行能力,而通行能力在交通工程学中占有重要位置。本文通过对比分析有无行人影响下的车辆启动规律、加速规律及饱和流率,对通行能力计算公式中的相关参数进行了行人影响折减,从而建立行人影响下的通行能力计算方法,同时运用所建立的“等步长增量增加研究分组间隔迭代显著分析的确定分组方法”,将行人对通行能力的影响进行了量化分级,结果表明:最严重一级行人影响约减少了14%的通行能力。最后,文章根据信号交叉口速度与车头时距的特征,建立了交叉口排队车辆速度-流量的幂函数关系模型,并对车辆起步规律及速度-流量特征进行了总结,验证了行人对饱和流影响研究中得到的一些结论,判定了本文调查数据及分析思路的准确性。信号交叉口延误受信号配时、车辆到达率、离去率等多种因素影响,在实际的分析研究中,很难通过对比有、无行人影响下的延误统计结果分析行人干扰对延误的影响。因此,本文分别针对稳态延误与过饱和延误,展开了信号交叉口行人对延误影响的实例计算,从而判定了行人对车流延误的影响。研究结果表明:当车辆到达率与离去率之比(kd1)大于0.9时,行人影响会对稳态延误的计算结果造成显著的增加,文章基于行人影响下车流饱和流率变化结果,通过数值计算的方法,给出了延误不突变对行人影响级别与到达率的对应要求;而对于过饱和延误,行人对车流的影响越严重,增加的延误也越大,增加的比例即为饱和流率的降低比例。由上文可知,行人违章行为对交通产生了严重干扰,为对其进行合理管控,论文对信号交叉口行人违章行为进行了实际调查,包含行人违章率和行人相位红灯时长、人行道长度、车头时距、行人性别年龄及行人等待时间等因素,并通过单变量逐步变换分析时间单元的相关分析确定影响因素方法,分别判定了个体行人违章与群体行人违章直接并显著的影响因素,继而分别建立了个体行人违章与群体行人违章的违章率模型。对于信号交叉口个体行人违章,直接显著的影响因素为车头时距及行人等待时间,模型结果显示:当行人等待时间达到45秒(t=45)时,行人违章闯灯行为的可能性(违章率)增加最快。而对于信号交叉口群体行人违章而言,直接显著的影响因素为行人人数与行人团中最长行人等待时间,在行人人数为4或行人团最长行人等待时间为46秒时,行人违章闯灯行为的可能性(违章率)增加最快。本文研究所得结论,对制定科学合理的交叉口管控策略,如减少信号交叉口行人违章及提高交通运行效率等,有一定的直接参考价值,所建立的“S”型车辆起步速度规律曲线及信号交叉口速度-流量关系,丰富了交通流理论。而本文运用的单变量逐步递增分析时间单元的影响因素确定方法及等步长增量增加研究分组间隔迭代显著分析的确定分组方法,为相关类似研究提供了参考。
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【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U491

【参考文献】