信号交叉口行人过街忍耐时间建模及应用

摘要

交叉口是城市道路路网中重要的节点，行人在交叉口处易与其他交通参与者发生冲突，严重则会引起行人交通事故。据统计，我国每年发生的行人交通事故数量都不可小觑，其中导致行人交通事故率高的重要原因是行人违章过街等不安全行为。我国大部分信号交叉口在设计规划过程中，通常优先考虑机动车的通行效率，几近忽视了行人过街的需求。相较于机动车、非机动车，行人属于弱势群体，由于行人的主观意识、心理等存在差异，导致行人的交通行为具有很大的随意性，违章过街等不安全行为时有发生。因此，如何保障城市行人的出行安全，有效减少行人违章过街等不安全行为是研究行人交通的主要方向之一。本文根据当前昆明市信号交叉口实际交通情况，以信号交叉口人行信号红灯期间到达等待过街的行人作为研究对象，利用生存分析方法系统地分析了信号交叉口行人过街忍耐时间的分布规律及其影响因素。
　　本文主要运用实地人工调研和视频拍摄相结合的方法，采集昆明市人民中路-正义路信号交叉口和白龙路-新迎路信号交叉口的行人过街忍耐时间数据，共采集4261个数据样本，并对两个信号交叉口的行人过街忍耐时间数据样本进行预处理。
　　结合行人过街忍耐时间数据样本，本文运用生存分析方法中的非参数估计方法——Kaplan-Meier分析方法，分析不同信号交叉口行人过街忍耐时间在单因素影响下的分布规律。结果表明，不能用正态分布来描述单因素影响下的行人过街忍耐时间的分布规律，同时发现行人的不同出行时段、不同特性等因素对行人过街忍耐时间的影响存在一定的差异性，为建立行人忍耐时间模型奠定基础。
　　基于非参数模型的分析结果，选取影响行人过街忍耐时间的协变量，并对其进行比例风险(PH)检验，然后建立行人过街忍耐时间模型——Cox比例风险模型。通过模型估计不同百分位数下的行人忍耐时间值，进而得到行人在信号交叉口人行信号红灯期间等待过街的忍耐时间阈值为9012s。其次，分析各协变量对信号交叉口行人过街忍耐时间的影响程度，并对模型进行验证。最后根据行人在信号交叉口人行信号红灯期间等待过街的忍耐时间阈值，对人民中路-正义路信号交叉口和白龙路-新迎路信号交叉口的人行信号进行优化，并给出改善行人过街行为的建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 研究意义

1．3 国内外研究现状

1．4 研究内容

1．5 研究方法及技术路线

1．5．1 研究方法

1．5．2 技术路线

第二章 行人过街忍耐时间数据调查与分析

2．1 行人违章过街影响因素分析

2．2 行人过街忍耐时间数据调查

2．2．1 调查对象

2．2．2 调查方法及地点选择

2．3 行人过街忍耐时间数据处理

2．4 小结

第三章 行人过街忍耐时间模型

3．1 行人过街忍耐时间函数

3．1．1 行人过街忍耐时间数据构建

3．1．2 行人过街忍耐时间函数

3．2 行人过街忍耐时间模型构建

3．2．1 乘积极限法(Kaplan-Meier分析法)

3．2．2 Cox比例风险模型

3．3 模型的参数估计

3．4 模型的参数检验

3．5 模型的验证

3．6 小结

第四章 行人过街忍耐时间分布规律

4．1 单个信号交叉口行人过街忍耐时间的分布规律

4．1．1 人民中路-正义路信号交叉口行人过街忍耐时间分布规律

4．1．2 白龙路-新迎路信号交叉口行人过街忍耐时间分布规律

4．2 单因素对人民中路-正义路信号交叉口行人过街忍耐时间影响分析

4．2．1 出行时段对人民中路-正义路信号交叉口行人过街忍耐时间影响分析

4．2．2 性别对人民中路-正义路信号交叉口行人过街忍耐时间影响分析

4．2．3 年龄对人民中路-正义路信号交叉口行人过街忍耐时间影响分析

4．3 单因素对白龙路-新迎路信号交叉口行人过街忍耐时间影响分析

4．3．1 出行时段对白龙路-新迎路信号交叉口行人过街忍耐时间影响分析

4．3．2 性别对白龙路-新迎路信号交叉口行人过街忍耐时间影响分析

4．3．3 年龄对白龙路-新迎路信号交叉口行人过街忍耐时间影响分析

4．4 小结

第五章 基于Cox比例风险模型的行人过街忍耐时间分析

5．1 选取行人过街忍耐时间影响变量

5．2 建立行人过街忍耐时间Cox比例风险模型

5．2．1 比例风险PH假定检验

5．2．1 构建Cox比例风险模型

5．3 行人过街忍耐时间相关影响变量分析

5．4 模型的验证

5．5 信号交叉口行人过街改善方案

5．5．1 基于行人过街忍耐时间的人行信号优化方案

5．5．2 改善行人过街行为的措施

5．5 小结

6．1 研究结论

6．2 研究展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果