问题及解决方案

发展及问题

1、发展历程

行人信号控制是信号控制领域中一个方面，在很多的场景中，如果该方面未能有效优化，可能会对交叉口的交通运行带来较大影响。因此，我们希望能够通过开展行人信号控制的相关研究工作，来推动交通控制领域的发展。

简单回顾交通信号控制中的行人信号控制的发展历程可以发现，道路交通信号灯出现得很早，可追溯到1868年，至今已经历了150多年，但现代的电气信号灯在20世纪初才出现，而专用于行人的信号灯，目前可查到的资料显示是在1933年，哥本哈根设置了最早专用于行人服务的信号灯。自此之后，各个城市陆续开始推进行人信号灯的应用。

在20世纪50年代，全球部分城市开始推广应用于人行横道的信号灯，到60年代，多伦多建成了第一个中心式交通信号控制系统。如今，许多新技术不断兴起，信号控制系统也在不断更新迭代，产生了包括SCOOT系统、SCATS系统等多个代表性的控制系统，但其缺点是对行人相位考虑较少。

对于未来的发展，FUSION系统是对SCOOT的更新换代，在对于出行对象的考虑上，除了传统的以机动车为主以外，也开始纳入包括非机动车、行人的考虑。而Surtrac系统则利用人工智能+控制技术，根据交通状况协调交通信号灯，改善了交通流量。

2、发展问题——安全

行人出行的相关研究表明，对于行人来说，拥堵并非常见问题，更多的是行人的安全问题。

据统计，美国在2020年全年有6516位行人在道路交通事故中死亡，约55000位行人受伤，而其中相当一部分涉及行人的交通事故是发生在信号控制的交叉口或人行横道过街处。

在纽约，区分了每个行人和骑自行车者死亡的原因，在2010年到2014年间，108个行人和骑自行车者被左转车辆致死（2010-2014年间总共因交通事故死亡的行人和骑自行车者为859名）。

日本也进行了类似的统计。日本近年来的总体交通安全形势较好，死亡人数直线下降，现已降至一年两千多人，但其中行人和老年人的比例在增加。这与日常的交通管理和人口特性有一定的关系，因此也产生了对于行人交通控制的进一步提升的需求。

我国非常重视行人的安全，一直提倡车让人等，但也产生了诸多问题，如怎样让？依据什么去让？为什么要去让？落实到具体场景时，则会形成一些较为复杂的问题。

3、发展问题——畅通

畅通指的不是行人的畅通，而是当行人信号设置不合理时，导致产生机动车行驶不畅的问题。

如左图所示，该路口上通行的车辆应是直行，小朋友通过斑马线时，由于路段较宽，且小朋友通行速度较慢，当他们走到人行横道中间的时候，直行相位已经切换为左转相位，左转的车辆已经转过来了，只能由警察护送通行，而这就是行人时间配置不合理对机动车的一种影响。

右图是成都某路口的视频监控，当直行车辆的绿灯亮起在十几秒内几乎没有车辆能够通过路口，主要是受到上一相位行人过街、左转车辆等的连锁影响。

如下图所示，绘制该路口直行车辆的通过时刻散点图，可以看到，在绿灯启亮后的前十秒，在很多周期内并无一辆车通过，究其原因，主要是因为上一个周期一直有行人通行，导致左转车难以通过路口，进而带来当前直行相位的通行问题。 

基本方法

大多数信号灯控制的优化都是基于机动车进行，即使有单独设立的行人信号灯，但还是跟着机动车放行，机动车方向的绿灯快结束时，行人绿灯可能会提前几秒结束等，至于行人闪灯的时间，又不完全一致。因此，我们希望能够结合现有应用和其他相关的做法，为行业提供借鉴，或形成一个指导性的建议。

通过梳理当前人行横道信号灯的相关内容，提升国内在人行信号灯控制方面的精细化水平，我们最终编制完成了《人行横道信号灯控制技术指南》，主要内容包括一般规定、信号显示、控制场景与适应性、信号配时以及行人检测。

行人信号控制在一个周期内可分为三个阶段，一是行人准许进入时段，即红灯期间停在路边的行人可以进入到人行横道通行的一段时间；二是行人通行清空时段，即清空人行道横道上正在行走的行人的时间，而在该时段内尚未进入人行横道的行人不许再进入到人行横道；三是红灯时段。

一般行人绿灯时间段长度设置的场景如下图所示，其设置范围为4至15秒。目前在区分行人允许进入人行横道行走的时段，以及不允许人再进入人行横道、只是用来清空人行横道上行人的时段时，国内区分的还不是很明显。

当然，缩短行人准许进入时段，也会引起一些新的问题，比如是否所有行人准许进入时间都要尽早结束？最简单的方式是利用4-15秒的行人允许进入时间，再加上根据人行横道长度计算得到的清空时间进行配时，这是简单组合的结果，至于相平行的机动车停放时间，则由机动车的流量决定，可能高峰期机动车的一个相位绿灯有60秒甚至80秒，那么行人准许进入的时间也可以有所延长。

在《人行横道信号灯控制技术指南》中，包含了对行人感应控制的设置、行人信号早启和迟启以及专用行人信号相位等相应的分析。此外，还包括有行人信号控制模式和人行横道信号灯控制相关装置资料的附录，后续将作为团体标准进行发布。

典型案例

1、纽约

纽约一直很关注行人、非机动车和机动车之间的事故以及导致的后果，因此在近几年，尤其是从2013年纽约提出零死亡愿景以来，在考虑行人安全的交通管理方面推出了很多措施，其中在信号控制方面开展了很多工作，如开始探讨全向行人信号灯和行人提前放行的行人信号优先应用，即行人绿灯和能够与它产生冲突的同时放行的转弯车辆之间的绿灯，大概提前启亮3-7秒或7-11秒。

如下右图左侧图里中第一个是行人绿灯早起，即紫色点显示。目前纽约一共为13543个信控路口，在2023年9月底，已实现了6071个行人提前放行，占相当大的比例；还有232个全向行人灯以及1933个视觉障碍者的行人信号灯，其建设速度很快，以视觉障碍信号灯为例，2023年的前8个月就增加了480个。这是处于对安全的考虑所进行的改善，但实际也带来了通行效率上的提升。

同时，行人提前放行也有很多益处，如增强过街行人的可视性、增加车让人的可能性、提高行动迟缓行人的安全性以及降低人车事故（13%、60%不等）。

下图是从2000年到2020年期间，每年纽约不同方式的死亡人数，行人是左侧最深的颜色。可以看到从2013年开始提出零死亡愿景后，行人的总死亡人数呈持续下降的趋势，但其他交通方式的死亡人数还是较为波动。当然行人提前放行也会带来其他的问题，如机动车的红灯右转如何处理等。

2、新加坡

下图是新加坡当前在行人信号控制中的三种形式。第一个较为简单，用于告知行人这三个标志的具体含义；第二个增添了行人按钮；第三个在第二个的基础上增添了一个刷卡器，主要用于给行动不便的老年人进行刷卡。

因新加坡的行人清空时间是比较严格按照过街通道的长度进行计算，基本需要保持正常的步行速度才能通过，若遇到老年人等行动不便的人，就难以在给定时间内通过人行道，这时可以通过刷特殊的老年卡，延长行人相位的清空时间，来保证各类行人的顺利通行。

3、毕尔巴鄂

西班牙对于行人通行保护的工作更为精细。如下图所示，当行人在西班牙毕尔巴鄂过街时，红框中有一条停车线，该停车线是控制两个口转出来的车辆，如右转或左转的车辆与同相位放行的行人有冲突时，以红灯信号灯进行控制，便于行人通行。

巴塞罗利用黄闪灯进行控制，也体现了对行人的保护。由于该方案不适用于国内的道路情况，因此我国国标或其他标准中并没有类似的控制方案，但这种对于行人保护的思路，可以学习借鉴。

智能化发展

对于行人信号控制智能化发展的工作，包括AI技术等均可用于检测行人。

如奥地利维也纳，在AI支持的视频检测器检测行人意图以及实现基于预测的行人信控方面做了很多工作，即通过视频检测还在人行道上行走的行人，预测其到达路口是否会有过马路等意图。

此外，莱姆戈利用视频+雷达的方式，采用深度强化学习算法，对一个路口进行了测试，能够提高10-15%的行人效率。

日本在早期的智能交通系统发展中就开发建设了UTMS系统，UTMS中的九大系统之一就是行人信息通讯系统（Pedestrian information and Communication Systems，PICS），即采用以声音为主的方式向行人通报红绿灯情况，以及延长绿灯时间等，为确保行人（特别是老人和视觉残疾人）的安全提供帮助，从而使他们能够安全、舒适地通过交叉路口。其预期效果为PICS系统能够帮助视觉障碍者和老年人准确、安全地通过十字路口。

PICS从1998年开始研究，是UTMS系统的一个关键内容，并且关注点主要放在视觉障碍、老年人等，这也是与其所面临的交通安全主要问题所对应。2020年，日本开发了advanced PICS，可实现通过手机语音提供交叉口名称和行人信号状态，使得存在视觉障碍的行人可以通过手机了解信号控制情况，从而顺利通行。

Surtrac系统是美国开发的一款移动应用程序，也是使用了人工智能方法的信号控制优化系统。该程序能够通过手机提供相应的过街提醒，使残疾人能够更安全、更有效地穿过有信号的十字路口。

具体流程为App直接与交叉口的交通信号控制系统进行交互，行人可以传达过街的意图并发出足够的过街时间请求，接收延长的过街持续时间；如果在通过人行横道过程中检测到速度过慢，则动态延长清空阶段持续时间。使用对象为各种残疾的人，包括视力受损者、轮椅使用者、听力障碍者、有其他行动困难的人以及有认知障碍的人。

从智能交通的发展来看，虽然智能交通的重点还是以车辆为主，但实际国内外智能交通的发展中都对行人有相应的关注。

美国2024年1月份更新的全国的IDS体系框架中，12个领域共新增了4个服务包，总体已达到156个服务包。4个新增服务包中有3个与行人相关，包括车辆安全领域中的弱势道路使用者聚类、交通信息和个人出行领域的个性化寻路，以及支持领域的弱势道路用户设备转换支持。

总体而言，智能交通的发展是为了让出行更为方便、更为快捷，其根本还是以人为本，例如美国在2021年提出的智能交通发展战略《PUTTING PEOPLE FIRST：Smart Cities and Communities》中提出将人视为第一位。