[논문 리뷰] Towards Modelling Pedestrian-Vehicle Interactions: Empirical Study on Urban Unsignalized Intersection

Andrea Gorrini, Giuseppe Vizzari외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 10. 25.

Evacuation and Crowd Dynamics참고 문헌 8인용 수 32

한 줄 요약

이 연구는 이탈리아 밀라노의 신호등이 없는 횡단보도에서 노인 보행자와 차량 간의 상호작용에 대한 실증 분석을 제시한다. 비침습적 영상 관찰을 통해 접근, 평가, 횡단의 세 단계로 나누어진 횡단 행동을 규명하였으며, 나이가 들수록 보행 속도가 떨어지고 의사결정 시간이 연장되지만, 두 연령대 모두 도착하는 차량의 속도와 거리를 정확히 평가함을 확인하였다.

ABSTRACT

The modelling and simulation of the interaction among vehicles and pedestrians during cross-walking is an open challenge for both research and practical computational solutions supporting urban/traffic decision makers and managers. The social cost of pedestrians' risky behaviour pushes the development of a new generation of computational models integrating analytical knowledge, data and experience about the complex dynamics occurring in pedestrian/vehicle interactions, which are not completely understood despite recent efforts. This paper presents the results of a significant data gathering campaign realised at an unsignalized zebra crossing. The selected area of the city of Milan (Italy) is characterised by a significant presence of elderly inhabitants and pedestrian-vehicle risky interactions, testified by a high number of accidents involving pedestrians in the past years. The results concern the analysis of: (i) vehicular and pedestrian traffic volumes; (ii) level of service; (iii) pedestrian-vehicle interactions, considering the impact of ageing on crossing behaviour. Results showed that the phenomenon is characterised by three main phases: approaching, appraising (evaluation of the distance and speed of oncoming vehicles) and crossing. The final objective of the research is to support the development of a microscopic agent-based tool for simulating pedestrian behaviour at unsignalized crosswalks, focusing on the specific needs of the elderly pedestrians.

연구 동기 및 목표

• 무신호 도심 횡단보도에서 보행자, 특히 노인의 행동 역학을 이해하기 위해.
• 실제 도시 환경에서 보행자-차량 상호작용에 대한 검증된 실증 데이터 부족 문제를 해결하기 위해.
• 무신호 교차로에서 보행자 횡단 행동을 위한 校정된 에이전트기반 시뮬레이션 모델 개발을 지원하기 위해.
• 보행자 안전성과 횡단 행동에 영향을 주는 인프라 품질(예: 보도 연속성, 경사로 존재 여부)의 영향을 평가하기 위해.
• 실제 교통 조건에서 운전자의 준수 수준과 보행자의 의사결정에 대한 데이터를 제공하여 도시 계획 및 교통 관리에 기여하기 위해.

제안 방법

• 이탈리아 밀라노의 두 개의 횡단보도에서 장기간의 데이터 수집 캠프를 통해 비침습적 영상 관찰을 실시하였다.
• 영상 데이터를 수집하고 분석하여 횡단 중 보행자 및 차량의 궤적, 속도, 행동 단계를 추출하였다.
• 보행자 횡단 행동을 세 단계로 분류: 접근, 평가(차량 거리 및 속도 평가), 횡단.
• 성인과 노인 보행자 간의 보행 속도와 의사결정 지속 시간을 측정하고 비교하였다.
• 보행자 안전성에 영향을 주는 환경적 요인(예: 보도 단절, 경사로 부재, 시야 차단 요소)을 평가하였다.
• 향후 보행자 인지도 평가를 위한 설문조사와 운전자의 준수 수준 및 횡단 금지 행동 분석을 위한 추가 영상 분석을 계획하고 있음.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 노인 보행자는 무신호 교차로에서 성인 보행자와 어떻게 다름을 보이나?
• RQ2 도착하는 차량과의 상호작용에서 보행자 횡단 의사결정에 관여하는 주요 행동 단계는 무엇인가?
• RQ3 노화는 보행자 횡단 시 속도와 의사결정 지속 시간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 보도 품질 및 경사로 가용성과 같은 환경적 요인이 횡단 안전성에 어느 정도 영향을 미치는가?
• RQ5 차량 운전자의 행동(예: 속도 조절, 준수 여부)은 횡단보도 근처에서 어떻게 변화하는가?

주요 결과

• 보행자 횡단 행동은 일관되게 세 단계의 순차적 단계로 구성되며, 접근, 평가, 횡단 단계에서 각각의 감속 및 가속 경향을 보인다.
• 노인 보행자는 성인 보행자보다 유의미하게 느린 속도로 보행했으며, 평가 단계에서 더 오랜 시간을 소비하여 연령에 따른 운동 능력 및 인지 능력 저하로 인한 의사결정 시간 연장이 확인되었다.
• 느린 속도와 더 긴 평가 시간에도 불구하고, 성인 및 노인 보행자 모두 도착하는 차량의 거리와 속도를 정확히 평가하였으며, 위험한 행동을 보이지 않았다.
• 횡단점 B에서 부적절한 보도 공간 부족과 경사로 부재로 인해 안전하지 않은 횡단 행동(예: 도로 점유)이 발생하였다.
• 운전자는 일반적으로 자유로운 운전을 보였으며, 비정상적인 횡단은 관찰되지 않았지만, 횡단점 B의 인프라 결함으로 인해 안전하지 않은 상황이 발생하였다.
• 이 연구는 성인 및 노인 보행자에 대한 실증적 속도 기준을 제공하여 자율주행 차량의 보행자 신호 설계 및 자동 충돌 방지 시스템 개발에 기여할 수 있다.