基于无人机航拍数据的无信号行人过街通道交通冲突分析文献综述

 2023-08-19 16:39:17

文献综述(或调研报告):

1 人车冲突的定义

以往的研究中采用了多种指标实现对人车冲突的判定:Piotr Olszewski[1]等人指出对于交通冲突,目前主流的评价指标有事故发生时间(Time to Accident, TA)、碰撞发生时间(Time to Collision, TTC)、后侵入时间(Post Encroachment Time, PET)以及减速至安全时间(Deceleration to Safety Time, DST)等,并在研究中开展了一项基于视频片段的问卷调查,根据被调查者的主观评分提出了一项自动化评价行人安全的新指标“危险得分”。Liu Y-C和Tung Y-C[2]提出许多研究都采用安全边际(Safety Margin)作为客观指标判断行人是否能安全地过街,同时在行人过街实验后对参与者进行访谈,采集了主观的评价指标,对影响过街安全、过街行为和人车冲突的因素进行了分析和模拟,结果显示年龄、时间、车速和车辆间隙显著地影响了行人过街的安全裕度和过街策略,人们在黄昏时间对过街安全性的主观感受和客观情况相反。Sohail Zangenehpour[3]等人在研究建设自行车快速路对信控交叉口非机动车安全的影响时,采用了后侵入时间(PET)作为判断交通冲突严重性的指标,根据PET的大小将交通冲突分为4个级别:PETlt;1.5s、1.5sle;PETlt;3s、3sle;PETlt;5s和PETge;5s,并指出TTC作为替代安全指标需要依赖于运动情况的预测方法,基于路测视频数据的研究采用PET作为指标,根据两个道路使用者通过轨迹交点的时间差来计算,可以避免运动预测模型带来的误差,且便于直接计算,他们还在研究中应用斯皮尔曼等级相关系数和线性相关系数,通过受试交叉口的历史事故数据和PET分级数据验证了采用替代安全指标的有效性。Rolla Almodfer[4]等人在研究等待时间、等待区域以及行走速度对人车冲突的影响时指出一般根据TTC、PET等指标量化冲突,根据区间划分冲突的严重程度,分析了传统TTC、PET指标的缺陷后提出了一种基于车道的后侵入时间(lane-based PET, LPET),在研究中根据LPET的区间将人车冲突分为三个等级:严重冲突、轻度冲突和潜在冲突,并讨论了LPET指标的信度和效度。

2 过街安全影响因素的研究

在行人过街安全的研究中,有大量学者分析了影响冲突的相关因素,主要有行人因素、车辆因素、交通情况和环境因素。

  1. 行人因素。

Liu和Tung[2]指出年长的行人由于行走不便活动能力下降,过街的风险相比于年轻的过街行人更高。Tom和Granieacute;[5]的研究发现不论有无信号控制,男性和女性在违规过街的行为上都存在差异,女性在过马路前和过马路时都更关注行人和车辆,且女性在不同类型的交叉口处目光有不同,而男性目光则没有变化。Rolla Almodfer[4]等人讨论了基于车道的人车冲突中的等待时间和行人过街速度等因素的影响,指出等待时间和等待区域与交通冲突有较强的相关性,而行人步速和交通冲突的相关性则不显著。Cunbao Zhang[6]研究了三种过街模式对人车冲突的影响,研究的结果表明和行人直接过街与被打断的二次过街这两种模式相比,一种行人不规则寻找间隙过街的模式对交通冲突有着更大的影响。一些研究[7][8][9]中还提出行人的一些交流行为(手势、眼神接触、微笑等)会使相关驾驶员的让行概率提高,且对女性驾驶员的影响更为显著。

  1. 车辆和交通情况因素。

相关研究在考虑行人因素的同时,对车辆类型、车速、交通状况因素对人车冲突的影响也进行了分析。Ravishankar KVR和Nair PM[10]在研究无信号控制过街通道和交叉口的行人过街风险时,在视频数据中提取行人特征、社会因素的同时加入了车辆因素,结果表明车辆类型对行人过街行为和可接受间隙有显著影响。Xiaobei Jiang[11]等人对中德两国的城市过街通道的人车冲突进行了分析,表示在人车冲突中车速越高车辆采取的减速度越大,这会导致冲突的TTC更小。B Raghuram Kadali和P.Vedagiri[12]在对行人过街安全的研究中,引入了行人特征、车辆特征、交通特征和道路特征四类影响因素,对四类因素的影响作用分别进行了讨论,并根据行人安全裕度对混合交通模式下的无信号控制过街通道过街安全作了评估。

  1. 环境因素。

Jairus Odawa Malenje[13]等人在研究无信控过街通道处车辆让行行为时,引入了车道数、交通流方向、车道间距和电子警察等环境因素和等待行人数、行人位置等其他因素,研究结果表明车道间距、车道数和电子警察对车辆让行决策的影响最大。Cunbao Zhang[6]等人的研究显示不同的车道数对行人过街行为和过街安全的影响是不同的,随着车道数增加,行人结伴过街、采用不同步速和方式过街的情况会有所增加,此外,双向六车道的过街通道处人车冲突数量比双车道高5.96倍,比四车道高2.04倍。

  1. 研究模型。

在对行人过街安全的研究中,统计模型常常被用来分析各种因素的影响效果,其中logistic模型的应用尤为广泛,很多研究[2][13][14]都采用logistic模型来定量分析行人安全。此外,考虑到存在一些不能被观测到的变量,Sohail Zangenehpoura[3]采用了随机效应排序logit模型来处理这些变来那个的随机效应。当因变量的分类大于2组时,传统的离散模型可能存在缺陷,因此,Cunbao Zhang[6]建立了有序Probit模型来分析离散多分类问题。

3 无信控过街通道安全设施的效果评价

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