不同行人过街信号灯对行人违章的影响分析

邓小勇，郭雪东，熊 辉

（1.北京交通发展研究中心，北京100073；2.北京清华同衡规划院有限公司，北京100084；3.北京理工大学交通工程系，北京100081）

0 引言

步行交通方式是人们最基本的出行方式，即使在长距离的出行中，也要通过步行来辅助实现，如步行到公交车站等。而行人过街这一行为又是步行交通中最危险的一种运动。我国城市道路交通流由机动车流、非机动车流和行人流共同组成。行人过街时经常会与机动车发生冲突，此时行人往往处于弱势状态。

近些年已经有一些学者对行人过街进行了研究，包括行人过街交通特性研究[1，2]、行人过街信号的设置[3-5]、交叉口行人违章心理研究[6，7]等。此外马云龙等人[8]对路段中行人特性对步行行为的影响作了研究，指出性别、年龄等对步速、步幅、步频的影响。如图1所示，目前常用的信号灯有两种：有倒计时显示屏和无倒计时显示屏。马天宇[9]对信号交叉口倒计时显示屏对驾驶员行为的影响进行了分析，指出相比于无倒计时信号交叉口，倒计时的设置有效减少了车辆进入交叉口的困境区域的长度，但是却增加了车辆在冲突区域内的交通冲突数量。Luma 等研究了倒计时信号交叉口对驾驶行为的影响[10]，Thirayoot 等研究了倒计时信号交叉口交通流排队消散的特性[11]。

图1 两类行人过街信号灯

行人的行为特性比机动车要复杂、灵活，行人过街信号灯的倒计时显示屏对行人过街的影响也值得研究。本文选取两个交叉口，对不同行人过街信号灯对行人违章的影响进行了研究分析。

1 数据采集与处理

本文选取两个交叉口作为数据采集地点，一个是高粱桥路与北展北街相交的交叉口（以下简称交叉口A）的南进口，另一个是中关村南大街与魏公村路及学院南路相交的交叉口（以下简称交叉口B）的西进口。其中交叉口A为有倒计时显示屏行人过街信号灯，交叉口B为无倒计时显示屏行人过街信号灯。

本文所指的违章行为仅指行人过街时闯红灯的行为，因为该行为与信号灯的影响有直接关系。本文所采用的数据采集方法为录像法，即对行人交通进行连续摄像，然后利用人工判别的方式对录像进行后期处理。该方法特点为简单，工作量大，但数据的精确度较高，并且能够得到较为全面的参数。笔者于工作日上午8：00—9：00 及10：00—11：00 分别对交叉口A、B 进行了视频拍摄。数据的处理是通过视频反复播放，注意记录每个相位周期内过街行人数、违章行人数、机动车流量等数据。

2 数据统计及分析

在得到原始的数据记录后，使用SPSS 统计软件对数据进行后期处理，得到下列数据及结果。

2.1 不同交叉口分时段违章行人比例分布

本文对两交叉口两个时段的违章行人比例分布进行了统计和分析。违章行人比例是指一次行人过街信号灯绿灯开启至下次绿灯开启的一个周期内，闯红灯的行人占总的过街行人的比例。两交叉口不同时段违章行人比例如表1所示。

表1 两交叉口不同时段违章行人比例

由表1可知，交叉口A两个时段行人违章情况基本相同，而交叉口B 的两个时段行人违章情况有所区别。这是因为，交叉口B 行人流量较大，8：00—9：00 时段内有交通协管员维持秩序，行人违章行为相对较少。此外，发现交叉口A的违章行人比例比交叉口B的大很多，即有倒计时显示屏的交叉口违章行人比例较大。

图2为两交叉口不同时段违章行人比例频率分布图。由图2可知，交叉口A违章行人比例分布及交叉口B 在8：00—9：00 时段的违章行人比例分布基本服从正态分布，而交叉口B 在10：00—11：00及两时段总计的违章行人比例分布不对称，峰偏左，呈正偏态。

2.2 不同红灯时段违章行人比例分布

实际观察时，发现不同红灯时段的行人违章数量不同，因此，将行人违章行为按红灯的不同时段来进行统计，分为红灯前期（红灯开始后的前25s）、红灯后期（红灯结束前的后25s）和红灯中期（除去红灯前期和红灯后期的其他红灯时间）。不同红灯时段违章行人比例是指在一周期中的不同红灯时段内的违章行人数占总违章行人数的比例。两交叉口不同红灯时段违章行人比例如图3所示。

图2 两交叉口不同时段违章行人比例频率分布

图3 两交叉口不同红灯时段违章行人比例

由图3可知，交叉口A即有倒计时显示屏的交叉口违章行人比例在红灯后期较大，而交叉口B即无倒计时显示屏的交叉口违章行人比例在红灯前期较大。这是因为信号灯有倒计时显示屏时，行人可以容易地发现信号灯两相位的时间，在绿灯后期会加快过街速度，因而减小了红灯前期的违章比例。而在红灯后期时，一方面行人通过显示屏知道行人信号灯的红灯时间即将结束，会提前过街；另一方面行人已经等了很长时间，达到了闯红灯等待极限时间[7]，由于行人信号采取了“早断”设置，行人会参考机动车信号灯的相位变化，当垂直方向机动车信号灯变为红色时行人就会开始过街。若把时间尺度转换成空间尺度来分析，绿灯时期相当于安全地带，而红灯时期相当于危险地带。当行人知道很快就要进入危险地带时，必然会提高警惕，遵守安全规则；当行人从危险地带进入安全地带时，就会放松警惕，忽视安全规则。而在信号灯无倒计时显示屏时，行人不知道当前相位所剩的时间，就会在绿闪或红灯刚启动的时候抓紧时间，紧跟前面的行人强行过街，这是很常见的“从众心理”，从而导致红灯前期违章行人比例较大；由于在红灯前期到达该交叉口的行人大部分都选择了违章过街，所以在该交叉口的红灯后期准备过街的行人等待的时间较短，且不知道剩余红灯的时间，因而该交叉口红灯后期违章行人比例较低，但是比红灯中期的违章行人比例高。

两交叉口不同红灯时段违章行人比例频率分布如图4 所示。由图4 可知，交叉口A 红灯后期和交叉口B 红灯前期的违章行人比例频率分布较均匀，而其他时段的违章行人比例频率分布均呈正偏态，由此可见交叉口A的红灯前期和红灯中期与交叉口B的红灯中期与红灯后期的违章行人比例确实较小，大部分集中在0.0～0.1的范围内。

图4 两交叉口不同红灯时段违章行人比例频率分布

2.3 两交叉口违章行人比例独立样本假设检验

为了辨明行人过街信号灯的类型对违章行人比例的影响，对两种条件下违章行人比例的均值差异显著性进行检验，建立原假设如下：

式中：u1表示有倒计时显示屏信号灯条件下违章行人比例，u2表示无倒计时显示屏信号灯条件下违章行人比例。

利用SPSS 统计软件进行样本方差检验，其中显著性水平取α=0.05。采用Levene F 方法检验两总体方差是否相同。结果表明：两种信号灯条件下，违章行人比例参数的相伴概率为0.325，大于显著性水平，可以判断两总体的方差是齐性的，无显著差异。

基于方差差异性检验，对违章行人比例采用方差未知且相等的两个独立样本T检验。检验结果为：违章行人比例的相伴概率为0.000，小于显著性水平。因此可以判定两种类型信号灯条件下的违章行人比例平均值差异显著。

2.4 违章行人比例与机动车流量的关系

由于所采集的数据来自于两交叉口，其交通条件不同，因此在本节研究违章行人比例与机动车流量的相关关系。图5为两交叉口违章行人比例与红灯期间每车道机动车数量散点图。由该图可以看出违章行人比例与红灯期间每车道机动车数量之间没有相关关系。

图5 两交叉口违章行人比例与红灯期间每车道机动车数量散点图

利用SPSS 统计软件对两交叉口进行二元变量相关关系分析。结果表明：对于交叉口A，违章行人比例与红灯期间每车道机动车数量两变量间的Pearson简单相关系数r=-0.080，即两者相关关系很弱，且其检验统计量t=0.533，大于显著性水平α=0.05，即假设检验结果同样证明两变量不相关；对于交叉口B，两变量间的Pearson 简单相关系数r=-0.232，即两者相关关系很弱，且其检验统计量t=0.075，大于显著性水平α=0.05，即假设检验结果同样证明两变量不相关。

3 结语

目前行人过街信号灯有两种类型：有倒计时显示屏和无倒计时显示屏，本文对这两种信号灯对违章行人的影响作了研究分析。结果表明，两种类型信号灯条件下违章行人比例平均值差异显著，且有倒计时显示屏的违章行人比例大于无倒计时显示屏的违章行人比例。有倒计时显示屏时，红灯后期违章行人比例最大；无倒计时显示屏时，红灯前期违章行人比例最大。此外本文研究了违章行人比例与红灯期间每车道机动车数量之间的相关关系，结果表明两者之间无相关关系。

有倒计时显示屏信号灯可以反映出当前相位剩余时间，给人更直观的感觉，它对行人产生的影响必然与无倒计时显示屏的信号灯不同。在大规模推广倒计时信号灯的同时应当针对其特点，进行相应的相位设置，使其发挥更好的作用。

[1] 彭丽英. 信号控制交叉口行人交通特性的研究[D]. 长春：吉林大学，2006.

[2] 景超. 行人过街交通特性研究[D]. 长春：吉林大学，2007.

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