[论文解读] Towards Modelling Pedestrian-Vehicle Interactions: Empirical Study on Urban Unsignalized Intersection

Andrea Gorrini, Giuseppe Vizzari+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2016

Evacuation and Crowd Dynamics参考文献 8被引用 32

一句话总结

本研究对意大利米兰一处无信号灯斑马线处的行人与车辆互动进行了实证分析，重点关注老年行人。通过非侵入式视频观测，识别出三种不同的过街阶段——接近、评估和过街——发现衰老显著减缓了行走速度并延长了决策时间，尽管两组人群对来车速度和距离的判断均准确无误。

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.

研究动机与目标

• 理解行人（尤其是老年个体）在无信号灯城市路口与车辆互动时的行为动态。
• 弥补现有实证数据在真实城市环境中关于老龄化人群行人-车辆互动的不足。
• 支持开发校准后的基于代理的仿真模型，用于无信号灯路口的行人过街行为建模。
• 评估基础设施质量（如人行道连续性与坡道）对行人安全与过街行为的影响。
• 通过提供驾驶员合规性与行人决策在真实交通条件下的数据，为城市规划与交通管理提供依据。

提出的方法

• 在意大利米兰的两个斑马线处开展非侵入式视频观测，历时一次大规模数据采集活动。
• 收集并分析视频数据，提取行人与车辆的轨迹、速度及过街过程中的行为阶段。
• 将行人过街行为划分为三个连续阶段：接近、评估（评估车辆距离与速度）和过街。
• 测量并比较成年人与老年行人之间的行走速度与决策时间。
• 评估环境因素（如人行道中断、缺乏坡道、视线遮挡）对过街安全的影响。
• 计划未来通过问卷调查评估感知通行性，并进一步开展视频分析以研究驾驶员合规性与随意过街行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 老年行人与成年人在无信号灯路口的过街行为有何不同？
• RQ2 与迎面来车互动时，行人过街决策涉及哪些关键行为阶段？
• RQ3 老龄化如何影响行人过街过程中的速度与决策时间？
• RQ4 人行道质量与坡道可及性等环境因素在多大程度上影响过街安全？
• RQ5 驾驶员行为（包括速度调节与合规性）在接近斑马线时如何变化？

主要发现

• 行人过街行为始终遵循三个连续阶段：接近、评估和过街，且表现出明显的减速与加速趋势。
• 老年行人行走速度显著慢于成年人，且在评估阶段停留时间更长，表明因运动与感知能力随年龄下降而导致决策时间延长。
• 尽管速度较慢且评估时间更长，成年人与老年行人均准确判断了来车距离与速度，未表现出冒险行为。
• 在B点，由于缺乏足够的行人道空间与坡道，导致行人采取不安全过街方式，包括占用道路区域。
• 驾驶员普遍报告操作自由，未观察到异常过街行为，但B点的基础设施缺陷加剧了不安全状况。
• 本研究提供了适用于成年人与老年行人的实证速度阈值，可为行人信号灯设计及自动驾驶车辆自动防撞系统提供依据。