行人过街文明礼让预警系统研究与运用

李亚军

（甘肃警察职业学院 治安系，甘肃 兰州 730046）

一、行人过街文明礼让预警系统的研究背景和意义

（一）研究的背景

随着智能交通技术的飞速成熟、交通基础设施建设日益完善和交通出行需求极度增加已成为实现道路交通管理“安全出行、文明出行”目标和宗旨的重要依靠和前提。在各种出行方式中，步行占有很大比例，但仍存在许多问题：一是安全出行方面，在人流不均衡的公路路段、交通复杂的商业区及居民区、城市公交车经过的路段及交叉口和照明条件不好的城市主干线等路段中，行人过街与机动车抢行的状况经常发生，严重影响到行人的生命财产安全；二是文明出行方面，在全国大力开展创建精神文明城市的和公民道德素质和法律意识不断提高的背景下，行人与机动车在有限道路资源使用中产生的矛盾已经成为制约社会人文素质进步、精神文明程度发展的重要原因；三是道路交通系统发展方面，未来交通出行将实现各类交通参与者之间对有限道路资源的最大化利用，真正形成安全高效、和谐稳定的出行模式。

由此可见，利用成熟可靠的新技术，创新开发一种新型的行人过街文明礼让预警系统，是消除现有行人过街出现的各类交通安全隐患、提高行人和机动车在道路内的通行效率、实现智慧交通系统全面发展的迫切要求和重要问题。

（二）研究的意义

新型行人过街文明礼让系统的开发和运用应当满足三个方面的实际需求：一是要开发建设完备的行人过街设施设备；二是要创新保障行人安全过街路的方法和机制；三是健全规范合理的行人过街行为。

由此可见，通过运用成熟的检测、传感与控制技术、对行人过街行为模式与规律进行系统专业化分析、明确行人过街与机动车在路权使用过程中出现的供需矛盾、理清化解交通冲突和问题的方法和思路、才能从根源上有效解决行人过街产生的各类问题。

二、行人过街预警系统研究的主要内容和系统构架

（一）研究的主要内容

基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统的整体设计思路是：依靠成熟的热成像检测技术，全天候监测仪行人过街在等待区的行为状态以及行人穿越斑马线过程的行为状态，当热成像检测仪器监测到即将有行人过街穿越斑马线行为预判时，系统通过计算分析行人过街特征将感应信号传输装置触发操作指令并发送给系统自动控制单元，自动控制单元根据行人过街穿越斑马线的实际道路情况，向交叉口交通信号控制单元或者普通道路过街控制单元发送操作指令，同时，通过道路内机动车检测技术提前计算分析来车方向机动车交通流运行参数，系统自动控制单元将行人过街预警信号与交通流运行参数进行合成处理，最终通过行人过街信号灯、路面警示标志或无线闪光道钉等设备装置反映出来，提示车道内机动车提前采取有效礼让和减速措施，实现行人过街机动车文明礼让预警系统的有效运用。具体研究主要内容如下。

1.热成像技术。目前在社会民用方面都已经得到了广泛运用，这项技术研究的核心是利用红外探测器接受被监测目标的热辐射[1]，将符合行人过街行为特性的红外辐射信号反应到热成像探测器的光敏元件上，通过红外辐射与弱电感应信号装置将热辐射图像与行人过街场景相对应，对行人过街行为进行确定与预判。

2.机动车检测技术。目前最为广泛的是利用道路内的视频检测系统对机动车交通流运行进行检测，但是近年来，基于RFID 射频识别技术的机动车检测技术已经得到了广泛运用，RFID射频识别检测技术的优点是交通流检测数据精确，而且能够广泛的与其他交通运输与管理系统进行接驳运用。对于基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统的运用，两种检测技术都可以实现机动车交通流运行检测的预期目标。

3.信号传输技术。主要包括两个方面，一是将热成像信号传输至系统自动控制单元，这个环节要求将行人过街的热辐射信号准确转换成光学信号[2]，然后将符合过街行为特征的光学信号转换为电子信号，通过特的定传输方式建立起热成像检测前端与系统自动控制单元的连接；二是系统自动控制单元通过对机动车运行特征和行人过街特性进行分析，将行人过街礼让预警信号传输至交叉口或路面交通信号控制单元普通道路过街控制单元。

4.交通控制技术。在交叉口或路面交通信号控制单元接受来自系统自动控制单元发送的指令后，应当根据指令要求结合机动车运行特性分析的结果，对交叉口或路面交通信号控制方案和策略进行实时科学的调整与运用，实现行人的安全文明过街，同时降低行人过街对交通运行效率影响。交通控制技术在基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统开发运用的关键是行人过街礼让预警控制与交通信号控制的协调与配合。

5.行人过街行为特性分析技术。根据热成像检测器采集的具有过街行为特征的行人，对其过街和穿越斑马线的行动路径和行动方式进行分析预判，按照行为特性分析结果发送准确的预警信号，同时实现行人过街单次数量与累计数量的统计，为进一步归纳分析行人过街规律提供数据支撑[3]。行人过街行为特性分析技术是基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统运用过程中的重要的效果评估因素。

6.机动车运行特性分析技术。根据道路内视频检测或者RFID 射频检测的结果，对即将行经斑马线的机动车运行特性进行分析，将机动车运行速度、密度、机动车与斑马线之间距离等参数作为交通信号控制方案与策略应用的依据，实现预警信号的适度提前发送，保障行人过街的安全性与道路内交通流运行的稳定性。机动车运行特性分析技术是是基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统与交通信号控制系统协调运用的关联和纽带。

（二）系统的构架

基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统在系统构架上主要由五部分组成(见图1)。

1.前端信号检测装置。主要包括两种检测设备，一是安装于人行横道处的行人热成像检测器，一般情况下安装高度为距地面6～7 米，热红外检测器可以对有过街或穿越斑马线的行人行为进行有效检测；二是机动车检测器，一般情况下安装在道路交叉口或路段中部，机动车检测器可以有效检测 3 条或更多条车道宽度范围内的机动车运行交通流参数。

2.检测控制单元。主要是接收行人热成像检测信号和机动车运行数据，将热成像信号转换为行人过街交通需求数据，同时将机动车运行数据与热成像数据进行叠加拟合，形成行人过街需求的基础支撑数据。

3.数据特征分析。利用上一步骤得出的行人过街需求基础支撑数据，结合实际行人过街情况和交通流运行情况对行人过街特性和机动车运行特征进行分析处理，科学的对行人过街轨迹和机动车运行速度进行预测[4]。

4.交通信号控制单元。利用上一步骤得出的行人过街需求和和机动车运行速度预测结果，向交通信号控制单元发送信号控制需求指令，交通信号控制单元将按照交通信号控制策略，合理的选择备选交通信号控制方案，同时可以驱动其他交通违法抓拍设备进入运行状态。

5.交通信号协调控制。利用斑马线闪光道钉、交通警示标志、交通信号灯等装置对上一步骤选择的交通信号控制方案进行运用，使机动车在未接近斑马线处就能发现LED 闪光提示，主动刺激驾驶人自动降速，同时也使“低头族”也能及时发现交通信号闪光提醒，自觉观察周围路况，降低行人过街交通事故风险和隐患。

图1 基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统构架示意图

由此可见，基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统构架的主要理念是[5]：遵循安全可靠、性能稳定、运行便利、拓展性强等特点，对行人安全过街和文明过街进行准确预警。系统具备优秀的扩展性，可以与“不礼让行人抓拍”“行人闯红灯抓拍”等系统协同运行，还可延伸用于城市规划道路引导、基础建设改造提醒等，共同组建智能化城市道路交通预警综合管理系统。

三、行人过街预警系统的工作流程和实践运用

（一）系统工作流程

基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统在运行流程设计上分为三个层次(见图2)。

图2 基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统工作流程示意图

1.数据信息采集层。包括行人过街热成像数据信息、机动车运行数据信息以及两种数据信息的整合。

2.数据分析处理层。包括行人过街行为特征分析、机动车运行特征分析以及是否具有行人过街行为的预判。

3.交通信号控制层。包括交通信号灯协调控制、路面闪光道钉协调控制和交通警示标志协调控制。

由此可见，系统的设计理念是：通过数据采集、数据处理分析与交通信号控制之间的密切联系与层层推进，实现行人过街文明礼让交通管理的一个闭环，使系统运行得到有效保障。

（二）系统的实践运用

1.在过街人流量不均衡、交通事故多发路段的运用

这种道路形式主要反映在城市道路以及国省道等公路人流量不均衡的路口，一般情况下，如果使用常规的交通信号灯，在没有行人的时候交通信号灯周期变化会延缓车辆的通行，而不使用交通信号灯又有增加行人过街交通事故安全风险。据统计，约50%的行人过街交通事故发生在城市内，其中约33%的事故受害者是行人和骑自行车的人。机动车撞击行人或者自行车的行驶速度决定了道路弱势群体的受伤程度。驾驶过程中机动车辆撞击速度取决于司机应急反应时间及机动车刹车效能，影响反应时间的因素有很多：精力不集中、天气恶劣、视野差、酒后驾驶等，其中视野不好还可能是由于路边障碍、树木、建筑或者停在附近的公交车挡住了视线。当机动车驾驶人看到行人过街行为时已经没有充裕的反应时间，过街“低头族”的出现进一步增加了这类行人过街事故的概率（见图3）。

图3 同向行驶机动车行经斑马线视觉盲区示意图

因此按照上述实际情况，基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统特别适用此类情形，尤其在郊县、农村道路、城市外围过境路段。当有行人需要穿越道路的时候，系统第一时间检测出行人方向，通过闪光道钉向路面行驶车辆发送预警信号，机动车驾驶人有充足的反应时间提前减速或者鸣笛警示，通过文明礼让待行人完全通过斑马线后，闪光道钉停止闪烁，路面行车秩序恢复正常通行，这样既避免车辆不必要的等待又增加行人过街的安全性[6]。

2.在学校、企业园区等人流量密集路段运用

一般情况下人流量密集主要反映在城市中心区、学校、企业园区等路段和交叉口，城市中心区交叉口长期处于人流密集的状态，常规采用普通交通信号灯控制行人过街行为。

学校、企业园区等路口具有人流量随时间变化的特定，当进入行人高峰期后行人明显增多，考虑到城市过街行人“低头族”和老年人需要更长的过街时间，可以有效运用基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统，一方面通过交通信号控制单元与人行斑马线边闪光道钉的协调控制，对过街行人和路面机动车同时进行过街预警和安全提示；另一方面通过交通信号控制单元对行人过街进行周期性放行，当没有行人或较少行人等待过街时优先让机动车辆通行，当过街行人达到一定数量后交通信号灯进行调整变化让行人通过（见图4）。

图4 交叉口闪光道钉安装位置示意图

根据预测分析，基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统在学校、企业园区等人流量密集路段的运用不仅能提高30%的交通通行效率，而且能够为行人提供更加安全的过街保障，从源头上解决“中国式过马路”的不文明现象。

四、行人过街预警系统的特点和优势

（一）系统的特点

基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统在路段人行横道采用全过程自动检测感应模式，实时检测过街行人，利用交通信号灯、警示标志和闪光道钉等为行人及车辆提供过街预警提示，有效保障行人及非机动车过街安全。该系统具有以下特点。

1.通过对人体的热成像感应检测，可以同时确定到一名或多名正在过街的行人；系统检测距离最远可达12 米，不受光线、天气等因素的影响，受外部环境影响小，可全天候提供可靠的预警提醒。

2.系统检测数据信息通过无线模块传输，数据信号传输稳定可靠；系统检测设备检测时间小于100 毫秒，平均无故障时间大于100 000 小时，检测效率更高。

3.闪光道钉白天采用太阳能电池板对耐高温环保锂电池自动充电，同时具备低功耗无线主动控制自供电模块，在无充电状态下工作可达10 天；闪光道钉的垂直抗压承受大于30 吨，可以有效降低车辆行驶造成的损坏率。

（二）系统的优势

1.基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统的设置与安装简单便捷，避免了大面积破坏路面和原有交通信号控制系统线路，实现了现有系统与原有各类系统的良好融合与对接。

2.基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统的运用保障了农村公路等路段行人过街安全，农村公路等路段长期处于路面交通管理失控的状态，该系统的运用可以有效提高农村公路行人过街的安全性，降低行人过街安全风险，减少交通事故的发生。

3.基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统的运用进一步提升了机动车礼让行人过街的文明出行宗旨和理念，为规范行人过街行为模式、形成机动车礼让行人过街新秩序、提升全社会文明出行程度起到了积极的促进作用。

五、结 语

基于热成像技术的行人过街文明礼让预警系统的开发，是建设智慧交通体系下对现有行人过街和机动车文明礼让交通行为具体的管理措施，该系统集成运用了多项新型的检测控制技术和前沿的管理建设思路，通过建立完善的系统结构和标准的运行流程，充分发挥技术的特点和系统的优势，为道路交通管理者提供更加实用、便捷、可靠的管理措施和方法，这样既保障机动车和行人生命财产安全，又提升道路交通参与者文明出行程度、同时建立了良好的行人过街模式。