蘇文鵬， 江一凡， 張 寧， 韓鳳春

(中國人民公安大學(xué)交通管理學(xué)院， 北京 100038)

0 引言

行人是城市交通系統(tǒng)的重要組成部分，也是交通活動(dòng)中相對(duì)弱勢的一方。行人在交通活動(dòng)中的不安全性主要表現(xiàn)在與車輛之間的沖突，而這種沖突往往發(fā)生在過街時(shí)。因此，保證行人過街安全性與效率是交通組織中的關(guān)鍵問題。

對(duì)于行人過街交通組織，分為路段和交叉口兩部分，目前相關(guān)研究也集中在這兩方面。如李汝志在《多車道行人過街特性及安全島設(shè)置方法研究》[1]中通過分析行人在多車道路段處的過街錄像并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后，得出安全島設(shè)置位置與行人等待區(qū)域、安全島尺寸與行人到達(dá)率和平均等待人數(shù)之間的關(guān)系；趙新[2]在文章中，從延誤、交通量及設(shè)施設(shè)置三個(gè)方面對(duì)二次過街的適用范圍進(jìn)行了界定；李昂[3]提出了行人過街延誤模型并利用實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)，結(jié)果表明二次過街能夠提高行人過街效率，但仿真過程中也需要考慮行人違規(guī)過街的情況；洪榮卿則在《基于VISSIM的交叉口行人二次過街模擬》[4]一文中提出了行人二次過街在時(shí)間和空間上的應(yīng)用條件，同樣通過仿真分析說明二次過街的適用性與可行性。

目前文獻(xiàn)主要針對(duì)一種行人過街組織討論其應(yīng)用效果，缺少相同情況下不同方式之間適用性的比較。基于此，本文以提高行人過街效率與保證行人過街安全性為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)不同組織方式在相同交通條件下的組織效果進(jìn)行比較。利用實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，通過仿真分析得到結(jié)果，以期為行人過街組織方案的設(shè)計(jì)提供參考。

1 行人過街組織方法與相位設(shè)計(jì)

1.1 行人過街組織方法

1.1.1 設(shè)置實(shí)體渠化島

實(shí)體渠化島是在交叉口內(nèi)部設(shè)置的高出路面的三角形狀設(shè)施，也叫安全島，如圖3所示。行人可以利用實(shí)體渠化島在紅燈時(shí)間內(nèi)等待過街，右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車也可以提前分離完成轉(zhuǎn)向而不受影響。由于實(shí)體渠化島方式下交叉口內(nèi)部空間被壓縮，縮小了交叉口實(shí)際尺寸，因此也減小了行人的過街距離。一般情況下，設(shè)置實(shí)體渠化島的交叉口均采用四相位控制，此時(shí)，行人與機(jī)動(dòng)車之間的沖突主要為進(jìn)入和離開安全島時(shí)與右轉(zhuǎn)車輛的沖突。

根據(jù)行人平均步速與過街距離能夠得到行人過街最短綠燈時(shí)間，它是行人過街應(yīng)滿足的最基本時(shí)間條件，計(jì)算公式為[5]：

式中：Lp為行人過街長度，m；vp為行人過街步速，取1.0 m/s；I為綠燈間隔時(shí)間，s。

交叉口尺寸較大，行人無法在一次綠燈期間內(nèi)通過交叉口時(shí)，可以通過施劃實(shí)體渠化島縮短行人一次過街最短距離，使其過街時(shí)間大于最短綠燈時(shí)間。

1.1.2 設(shè)置安全島

行人在相位綠燈時(shí)間內(nèi)無法一次通過交叉口的根本原因在于道路過寬，過街所需綠燈時(shí)間與過街距離不匹配。此時(shí)，可以利用綠化帶的空間將其延伸至交叉口的部分施劃人行橫道并設(shè)置為安全島，引導(dǎo)行人二次過街，如圖4所示。

在設(shè)置安全島的交叉口，綠燈末期到達(dá)的行人可分兩段通過，減小一次過街最短距離的同時(shí)也為行人提供了駐足等待的空間。當(dāng)配合多相位控制時(shí)，可利用之前相位周期內(nèi)沒有被利用的綠燈時(shí)間分段放行，行人總延誤并不會(huì)降低。

1.2 相位設(shè)計(jì)

1.2.1 一般行人過街相位

以四相位為例，一般交叉口東西及南北方向各有兩個(gè)相位，用來放行直行及左轉(zhuǎn)的車輛，如圖1所示。行人只能在每個(gè)方向直行相位的綠燈時(shí)間內(nèi)通行，即整個(gè)信號(hào)周期只能利用兩個(gè)相位，綠燈時(shí)間利用率較低。

一方面，一個(gè)周期內(nèi)只有兩個(gè)相位用于行人過街對(duì)于行人流量較大的路口將無法滿足過街需求并增加行人過街延誤。如果通過延長行人過街相位的綠燈時(shí)間來增加行人過街流量，會(huì)造成其他相位車輛延誤的增加，不利于交叉口的整體運(yùn)行效率；另一方面，行人在交叉口等待過街時(shí)會(huì)有一個(gè)忍耐的極限值，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及實(shí)地調(diào)查研究，這個(gè)極限值大約為30～40 s，一旦超過了忍耐極限，個(gè)別行人往往會(huì)采取搶行的方式通過交叉口。一般情況下，四相位設(shè)置的交叉口行人等待時(shí)間都會(huì)超過這個(gè)極限值，導(dǎo)致違規(guī)過街的行人數(shù)量增加。

1.2.2 行人過街組織相位設(shè)置

無論采用哪種方式對(duì)行人過街進(jìn)行交通組織，都要考慮使相位設(shè)置與渠化設(shè)計(jì)相匹配。

實(shí)體渠化島組織方式下，交叉口相位設(shè)計(jì)與一般相位設(shè)計(jì)方式相同，即四相位控制下的行人過街組織，如圖1所示。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)行人與機(jī)動(dòng)車實(shí)際流量合理確定信號(hào)周期和分配綠燈時(shí)間，使行人的等待時(shí)間盡可能小于極限忍耐時(shí)間。

圖1 四相位交叉口信號(hào)配時(shí)及行人過街示意圖

安全島組織方式下，對(duì)于同樣的相位設(shè)置條件，由于道路中央安全島的存在，除了在直行相位放行外，還可以利用每個(gè)方向的左轉(zhuǎn)相位將綠燈末期到達(dá)交叉口的行人進(jìn)行分段放行，即在相位2和相位4中增加了行人過街相位，如圖2所示。相位2中，在放行東西進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車輛時(shí)，不受其影響也不對(duì)其產(chǎn)生影響的其他出口和入口的行人可以通過并站在道路中間的安全島內(nèi)等候，待相位3綠燈啟亮后放行一部分在安全島等候的行人，相位4綠燈時(shí)間內(nèi)則可將相位2時(shí)進(jìn)入到安全島的行人全部放行到對(duì)面人行橫道，相位4過程亦然。這樣，行人原先沒有通行權(quán)的兩個(gè)相位綠燈時(shí)間被有效利用并形成互補(bǔ)，縮短了行人一次過街的距離、增加了行人過街的流量。

圖2 設(shè)有安全島交叉口信號(hào)配時(shí)及行人過街示意圖

2 行人過街交通組織實(shí)例分析

本文以北京市麗園路—興華大街交叉口為例，基于實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)兩種不同行人過街組織方法進(jìn)行對(duì)比，通過仿真得到評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.1 交叉口交通組織現(xiàn)狀

麗園路—興華大街交叉口位于北京市大興區(qū)，四個(gè)方向道路橫斷面均為一塊板形式。興華大街南北走向，為雙向九車道的主干道。南北進(jìn)口5車道(專左、專右各1條及3條直行車道)、出口4車道；麗園路東西走向，為雙向四車道的次干道。東西進(jìn)口4車道(直左、專右各一條)，出口2車道。交叉口北鄰地鐵4號(hào)線棗園站，由交叉口去往地鐵站的行人較多；南側(cè)50 m為物美大型購物超市；東西兩側(cè)均建有小區(qū)(東南及西北角處)，小區(qū)內(nèi)部經(jīng)由交叉口去往超市購物的人流量較大。

選擇周六晚高峰時(shí)段(17：30～18:30)進(jìn)行調(diào)查，在制高點(diǎn)利用攝像機(jī)完整記錄每個(gè)方向機(jī)動(dòng)車及行人通過交叉口的情況。利用人工觀測法統(tǒng)計(jì)交叉口交通流量，整理并換算為標(biāo)準(zhǔn)車型后得到高峰小時(shí)機(jī)動(dòng)車流量及高峰小時(shí)行人/非機(jī)動(dòng)車流量，分別如表1和表2所示。交叉口現(xiàn)狀信號(hào)配時(shí)如表3所示。

表1 小時(shí)機(jī)動(dòng)車流量 veh/h

表2 小時(shí)行人/非機(jī)動(dòng)車流量 per/h veh/h

表3 交叉口現(xiàn)狀信號(hào)配時(shí)方案

交叉口采用三相位控制，相位1、相位2、相位3分別為東西直左，南北直行與南北左轉(zhuǎn)。相位1東西入口處的左轉(zhuǎn)車輛會(huì)與東西方向過街行人發(fā)生沖突，無法保障行人過街安全，同時(shí)增加左轉(zhuǎn)車輛延誤；興華大街寬49 m，由現(xiàn)狀綠燈時(shí)間間隔(4 s)計(jì)算出的行人過街所需最短綠燈時(shí)間為52 s，大于相位1綠燈時(shí)間，行人無法一次通過交叉口，過街安全性差。實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，東西方向行人搶行或是一次綠燈時(shí)間無法通過路口而聚集在道路中間的情況較多。相位2綠燈時(shí)間內(nèi)行人可以一次過街。綜上，應(yīng)縮短?hào)|西方向行人一次最短過街距離并消除其與左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車之間的沖突，保證行人過街安全。

2.2 行人過街交通組織方案

2.2.1 設(shè)置實(shí)體渠化島

經(jīng)實(shí)地測量分析，交叉口現(xiàn)狀條件下東西方向進(jìn)口道過寬，可以在壓縮進(jìn)口道及非機(jī)動(dòng)車道寬度的情況下在交叉口內(nèi)設(shè)置實(shí)體渠化島，縮小交叉口尺寸以減小行人過街距離，并為其提供駐足區(qū)，如圖3所示。

圖3 實(shí)體渠化島方式下交叉口渠化圖

設(shè)置實(shí)體渠化島后交叉口東西方向行人過街距離由49 m減少至20.8 m，所需最短綠燈時(shí)間由52 s減少為25 s，大于相位1綠燈時(shí)間，行人可以在綠燈時(shí)間內(nèi)通過路口。同時(shí)，東西方向增加一個(gè)左轉(zhuǎn)專用相位，避免行人與左轉(zhuǎn)車輛的沖突，提高其過街安全性及交叉口運(yùn)行效率。實(shí)體渠化島方式在增加一個(gè)相位的情況下信號(hào)周期比現(xiàn)狀減小13 s，即利用更小的周期滿足了行人的過街需求并使交叉口延誤降低，信號(hào)配時(shí)如表4所示。

表4 兩種組織方式下交叉口信號(hào)配時(shí)方案

2.2.2 設(shè)置過街安全島

在道路中央設(shè)置安全島同樣可以縮短行人一次過街距離，并為行人提供駐足等待的空間，如圖4所示。安全島組織方式下，根據(jù)相序及車流行駛軌跡合理組織行人放行順序，可以充分利用相位綠燈時(shí)間組織行人進(jìn)行二次過街。即在相位2和相位4中加入行人過街相位，相位2綠燈啟亮?xí)r行人由人行橫道一側(cè)步行進(jìn)入安全島，同時(shí)將上一個(gè)周期駐足在安全島的行人放行至對(duì)面；相位4綠燈啟亮?xí)r，放行相位2綠燈時(shí)間內(nèi)達(dá)到安全島的行人至對(duì)面，這一側(cè)的行人步行至安全島等待下一個(gè)相位的綠燈時(shí)間通過。這樣，相位2和相位4形成互補(bǔ)，增加了行人過街總流量。

圖4 過街安全島方式下交叉口渠化圖

《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范》(GB 50647—2011)第7.1.5條規(guī)定，安全島的寬度不應(yīng)小于2.0 m[6]，興華大街人行橫道寬度為6 m，滿足設(shè)置要求?？梢匀〉缆分醒肟拷M(jìn)口道一側(cè)設(shè)置寬度為4 m的安全島，同時(shí)在人行橫道外側(cè)設(shè)置2 m的非機(jī)動(dòng)車過街區(qū)域，分離過街行人和非機(jī)動(dòng)車。設(shè)置安全島后，東西方向行人一次過街最短距離減少至24 m，相位1中行人最短過街時(shí)間gmin=27 s，比現(xiàn)有的42 s縮短了15 s，為行人二次過街提供了條件。為保證在相同條件下比較，安全島方式下交叉口信號(hào)配時(shí)同實(shí)體渠化島方式相同，也采用表4的方案。

2.3 方案仿真比較分析

在交通仿真軟件VISSIM中建立交叉口現(xiàn)狀及兩種行人過街交通組織方式下的路網(wǎng)圖，整理實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)并分別輸入到3個(gè)不同的場景中，對(duì)現(xiàn)狀及兩種方式下的交叉口運(yùn)行狀況進(jìn)行仿真分析，分別輸出行人及交叉口平均延誤等5項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，仿真結(jié)果如表5所示。

由表5可知，兩種組織方式下行人、車輛及交叉口延誤均有明顯下降。實(shí)體渠化島組織方式與現(xiàn)狀相比，行人平均延誤、車輛平均延誤、車輛停車延誤與交叉口平均延誤分別下降了63%、28%、16%、35%，交叉口服務(wù)水平由D提高到C；交通安全島組織方式與現(xiàn)狀相比，行人平均延誤、車輛平均延誤、車輛停車延誤與交叉口平均延誤分別下降了75%、42%、36%、41%，交叉口服務(wù)水平同樣由D提高到C。兩種組織方式均能有效降低車輛延誤及行人過街延誤，提高交叉口運(yùn)行效率。其中，交通安全島的實(shí)施效果好于實(shí)體渠化島。

表5 優(yōu)化方案仿真參數(shù)對(duì)比

3 結(jié)論

行人過街組織是交叉口交通組織的重要組成部分，本文基于實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)置實(shí)體渠化島和交通安全島兩種行人過街組織方式進(jìn)行對(duì)比分析，利用VISSIM仿真軟件得到相關(guān)參數(shù)。結(jié)果表明，兩種組織方式均能有效降低行人過街及車輛延誤。其中，交通安全島在改善行人過街秩序、提高交叉口運(yùn)行效率方面要優(yōu)于實(shí)體渠化島。因此，相同條件下，交通安全島更適合作為行人過街交通組織的設(shè)計(jì)方案。