張世亮 汪明杰 劉曉娜

（長安大學公路學院 西安710064）

0 引 言

雖然近年來汽車出行日益普及，但由于我國人口基數大，步行仍然占有較大的出行比重。行人出行速度較慢，隨意性較大的交通流特性，在交通活動參與中始終處于下風。機動車與行人混行在降低交叉口通行能力的同時，對行人自身的出行安全也帶來威脅。根據數據統(tǒng)計，步行事故出行死亡率占總事故死亡率的25%，其中90%的步行出行事故是在穿越交叉口時發(fā)生的。

進行分離能夠提高過街的安全性。通常的分離方法可以分為3類：①法律和法規(guī)規(guī)范出行行為，如標志標線；②障礙物，如路側護欄和安全島；③給予路權，如專用行人相位。目前我國主要采用前2種隔離措施［1］。對于第3種方式，國內有學者做了大量的研究，如劉金明等對于信號交叉口行人過街優(yōu)化組織的研究，主要從交通組織的角度研究如何提高行人過街的安全性，還有的從行人的心理和信號控制的角度研究行人過街行為，如李克平等在信號控制交叉口行人過街交通組織與控制一文中所述［2］。

信號控制是運用空間分離思想分離行人流的主要手段，優(yōu)點在于易于操作，經濟性好，最早2相位交叉口能夠適應城市已有的交通量，但是隨著經濟的發(fā)展，出行汽車化程度的提高，3相位，4相位控制的交叉口日益增多。這就給利用交叉口左轉方向的綠燈通行時間，適時的組織行人過街組織提供了條件，在改善交叉口交通秩序的同時提高行人的通行能力和出行的安全性［3－4］。

1 行人過街方法的改善

在城市交通系統(tǒng)中，平面交叉口是制約交通的瓶頸所在，由于我國城市發(fā)展受到傳統(tǒng)城市布局的影響，十字形交叉口和T形交叉口在道路網中扮演著重要的角色。解決交叉口行人流與機動車流的沖突可以提升城市道路網的承載力，緩解城市交通壓力。

1.1 十字形交叉口的改善

最近的研究中，人們通過運用二次過街的理念提出了一種信號交叉口行人過街方式，其基本思想是運用左轉相位綠燈時間間隙組織行人的二次過街行為［5－6］，即改變相位相序，運用左轉相位時，沒有直行車輛占用出口車道的特點，允許一部分行人在車輛左轉是行至出口車道或設置的安全區(qū)內等待放行，改變相位設計后可供行人通行的相位從原來的2個相位拓展到全部4個相位，行人的通行時間大幅度增加，相應的等待時間減少，并且行人可以利用機動車左轉相位時間走行大約人行橫道一半的距離（行人流不與左轉機動車流交叉），等到下一個相位時即可快捷地通過。以此提高交叉口行人的通行能力［5］。具體相位見圖1。

圖1 4相位行人過街相位圖Fig.1 Four－phase crossing phase diagram

由圖可見，通過運用左轉相位間隙組織行人過街，較傳統(tǒng)的交叉口一次性過街組織形式，增加了行人過街的通行時間，提高了交叉口行人過街的通行能力。但是在組織左轉相位過街時，存在行人過街時被直行車輛阻隔的情況，形成了沖突點（見圖1中①和③相位圖），造成了行人在此階段過街的不連續(xù)性。為了使過街符合連續(xù)性和安全性的要求，可做出以下改善。將兩左轉相位之間的直行相位變換相序，使2個左轉相位毗鄰，就使得二次過街行為具有了連續(xù)性。具體相位圖見2：

圖2 改善后四相位行人過街相位圖Fig.2 Four－phase crossing phase diagram

可以看出在相位②和相位③中行人過街較為連續(xù)，但是相位③中東西方向人流與相位④中南北直行方向車流仍然存在沖突（如圖2中④相位圖）。同樣相位①與相位②也存在沖突，行人過街存在安全性問題。

為了解決這個問題，借鑒辛東，關宏志等的行人駐足區(qū)理念［8］，利用在交叉口交通組織中不參與交通行為的道路空間，為過街不完全的行人提供再次等候過街創(chuàng)造條件。即利用左轉車道在直行時不參與交通行為的特點連同中央分隔帶端部空間和一條對向相鄰車道，建立行人待行區(qū)。具體設置位置和渠化見圖3。

圖3 行人待行區(qū)設置及渠化圖Fig.3 Pedestrians crossing canalization diagram

利用進口方向斷面內的左轉車道和對向相鄰的一個直行車道前的閑置空間，建立一個7 m長左右，寬度與人行橫道相當的行人待行區(qū)。建立的行人待行區(qū)可以在直行相位（見圖2中，①和④相位）時為沒能成功過街的行人提供等待再次過街的空間，并存儲一定的人流量，這些人流可在下一個直行或左轉相位內再次完成過街。

對角線方向上行人過街距離過長一直是困擾行人交通組織的難題。在組織二次過街時，行人完成一次對角線過街需要最多4次過街行為才能完成，這在心理上會給出行者以出行壓力，同時也增加了行人違章過街的發(fā)生。

為了解決二次過街交通組織中對角線方向上過街距離過長的問題，經過分析，在建立上述待行區(qū)的基礎上，可以在各行人待行區(qū)之間建立人行橫道，通過左轉相位組織對角線方向上的行人過街。在此只演示一個方向的行人過街過程，見圖4。具體渠化見圖5。

圖4 對角線方向行人過街相位圖Fig.4 Diagonal direction crossing phase diagram

圖5 十字型交叉口渠化圖Fig.5 The intersection canalization diagram

對于過街行人與左轉車流存在沖突，可以利用交叉口信號配時中的全紅時段，提前放行行人過街，以便清空駐足區(qū)內的人員。同時在交叉口施畫左轉車流導向線，引導左轉車流按渠化線行駛，并且在交叉口設置攝像頭，進一步規(guī)范機動車行人的交通行為，以避免與行人產生沖突點，保障行人過街安全。

通過這樣的交通組織之后，我們可以看到對向過街從原本4次過街行為減少為3次，在過街的距離和時間都比常規(guī)和沒有連接行人待行區(qū)的交叉口短，減輕了出行者的出行壓力?？梢栽诖袇^(qū)附近設置路燈，以便夜間機動車駕駛員觀察交叉口情況，提高過街的安全性。

未改善前的行人過街方法，未能解決二次過街中直行車流與行人的沖突問題，且對角線方向的過街距離和時間過長，很難克服過街時間過長給行人帶來的心理壓力，使這種方法不能夠為大多數人所接受。與前者相比，此方法進一步的減少交叉口機動車與行人的沖突點個數，并且充分考慮到行人過街心理，盡量利用時間，空間資源減少過街距離，這不僅有助于減少出行時間，同時也減少了行人接受新方法的阻力，時間的縮短更有助于行人自覺遵守交通規(guī)則。

1.2 信號設置

為了配合這樣的交通組織方式，同時需要信號燈的配合控制，由于是多次過街，在交叉口較大，車流量較多的地段，需要在中央分隔帶或分隔護欄上增加兩個行人信號燈，以便在左轉相位內進行交通組織，具體的信號燈設置和相位配時圖見圖6、圖7。

圖6 行人信號機位置及編號Fig.6 Pedestrian signal location and number

圖7 交叉口信號機配時圖Fig.7 The intersection signal timing diagram

1.3 T形交叉口的改善

對于較大型的城市信號控制T形交叉口，同樣可以進行基于二次過街理念上的多次過街交通組織，它的方法與上述的十字型交叉口相類似。2相位信號控制T形交叉口中存在4個沖突點，具體渠化及相位圖見圖8，圖9［7－8］。

圖8 信號控制T形交叉口渠化圖Fig.8 T intersection canalization diagram

圖9 信號控制T形交叉口相位圖Fig.9 The phase diagram of T intersection

為了減少右轉車對交叉口直行和左轉車流的影響，開辟專用右轉車道同時可設置過街島。具體渠化如圖10所示。采用二次過街組織方法對T形交叉口行人過街進行優(yōu)化后的相位圖見圖11。

圖10 改造后T形交叉口渠化圖Fig.10 New canalization of T intersection

圖11 改善后T形交叉口相位圖Fig.11 Optimized phase diagram of T intersection

這樣就消除了3個沖突點，如果在交叉口實行禁左，讓車輛在臨近的交叉口或路段下游繞行左轉或掉頭左轉，就能夠完全消除T型交叉口的沖突點，提高通行能力［5，7］。同樣這種交通組織需要在道路中間增設行人信號燈來控制未能一次過街成功的行人，但不需要設置待行區(qū)。改善后的相位圖見圖12。

圖12 禁左后T形交叉口相位圖Fig.12 Banning left turn phase diagram

2 行人過街時間分析

2.1 行人過街最短綠燈時間

行人過街最短綠燈時間是指能夠滿足行人過街時從一個駐足區(qū)安全地到達另一駐足區(qū)的行人通行相位的最短綠燈時間長度。同時，行人過街最短綠燈時間也是直行機動車相位長度的一個重要約束條件。行人過街最短綠燈時間越短，行人越快過街，車輛通行能力越大，常規(guī)的交叉口最短綠燈時間可以用下式計算［8］：

式中：tgmin為最小綠燈時間；Dpmax為交叉口人行橫道距離；v為行人過街速度，一般取1.2 m／s；y為綠燈間隔，一般取值在負8 s到正15 s之間，這里取均值正4 s。

經過改造后的交叉口最短綠燈時間可用下式計算：

式中：Dp為建立的行人待行區(qū)到街對面的距離，由于行人駐足區(qū)設立時占用了一個方向的車道，所以Dp取值為交叉口進口車道數n減再乘以車道寬度，車道寬度取3.5 m。

列出幾種不同交叉口間距的最短綠燈時間對比，見表1。

表1 行人過街最短綠燈時間對比Tab.1 Minimum green time contrast of pedestrian crossing

2.2 對角線方向過街時間

常規(guī)交叉口對角線方向過街時間可以用下式進行計算：

式中：t為對角線方向過街時間；L1，L2為相交兩路段交叉口寬度；v為步行速度；y為綠燈間隔。

設立行人待行區(qū)后，行人能夠在全時段進行過街行為，對角線方向過街時間可用下式計算

式中：D1，D2為2相交路段，交叉口進口道去掉一個進口車道后的寬度；DM為2行人駐足區(qū)之間的距離。

可以列出不同人行橫道寬度對角線方向行人過街時間對比表，見表2。

表2 對角線方向行人過街時間對比Tab.2 Pedestrian crossing time contrast of diagonal direction

由表1、2可知，運用此方法組織行人過街，較常規(guī)交叉口的直線過街時間縮短了50%以上，對角線方向過街時間節(jié)省了約25%，隨著道路寬度的增加，縮短的比率有所下降，但變化不大，穩(wěn)定性較好。過街最短綠燈時間縮短有利于排除行人信號燈配時對機動車信號燈配時的影響和約束［8］。

2.3 通行能力分析

本文方法是基于行人通行能力已達到《城市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范》中要求設置安全島條件的基礎上，討論設置駐足區(qū)能夠增加的行人通行能力部分。根據《HCM2000》中關于行人延誤的計算公式，可以驗證此方法的有效性，具體公式如下。

式中：dp為人均延誤，s；T為信號周期長度，s；g為對行人的有效綠燈時間，s。假定式中的g按照《HCM2000》給出的常規(guī)信號交叉口g值滿足下式，如果運用本文的方法那么1次直行過街行為只會在1個周期中停留1次，故可認為此方法的g1值為3／4的信號周期左右：

同樣可以給出不同人行橫道寬度行人過街時間延誤對比見表3。

表3 行人過街平均延誤時間對比Tab.3 Pedestrian crossing time contrast

由表3可見，各信號周期的平均延誤均處在10 s以上，按照《HCM2000》中的相關規(guī)定，均處在B級服務水平，改善后的行人過街平均延誤時間，大大降低了行人過街平均延誤，各信號周期所對應的服務水平均達A級，效果明顯。且隨著信號周期增長，下降比例逐漸增大，具有很好的穩(wěn)定性。

行人待行區(qū)的建立可在交叉口存儲人流量?！禜CM2000》中指出行人在排隊或站立式所需的空間為0.75 m2。那么1個行人駐足區(qū)可容納人數的具體公式［8］如下。

式中：N為人數；L為待行區(qū)長度，m；W為待行區(qū)寬度，m。

優(yōu)化后的交叉口行人增加的通行能力為

式中：C為提高的通行能力，人／h；T為信號周期。簡單計算可知，在120 s信號周期，寬度1.5 m的人行橫道上，設置這種行人駐足區(qū)能夠在交叉口每小時增加1 680人次的通行能力。

3 結束語

本文通過對基于二次過街理念的行人過街交通組織方法進行了分析，提出了行人待行區(qū)設計，進行了十字形交叉口行人過街組織優(yōu)化，同時對城市信號控制T形交叉口的行人二次過街組織進行了交叉口的改造和信號優(yōu)化設計，供后來者參考。

［1］ Qiu，Dong dong，Xu Qing，Improvement of Pedestrian Crossing Safety on Urban Roads［C］∥ 2010 International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation，Shanghai，China：Informaion－technology and industrial engineering research center，2010：514－517.

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