項 迪，張建文，王 澤，付鳳杰

(1.杭州市公安局交通警察支隊，杭州 310014；2.浙江警察學(xué)院交通管理工程系，杭州 310053)

0 引言

隨著綠色低碳的出行理念逐漸被大眾接受，越來越多的人選擇綠色低碳的出行方式，步行作為慢行交通的主要方式之一，近年來受到城市規(guī)劃和建設(shè)領(lǐng)域廣泛關(guān)注，國家“十四五”規(guī)劃中對于建設(shè)低碳城市提出“優(yōu)先發(fā)展城市公共交通，建設(shè)自行車道、步行道等慢行網(wǎng)絡(luò)”的要求以來，城市各地區(qū)都積極參與道路步行設(shè)施的建設(shè)，以滿足人們的安全、便捷、健康出行的需求[1]. 研究表明，我國城市行人在交通事故中的傷亡人數(shù)占總體的30%以上[2]，尤其是行人未觀察來車情況直接穿過斑馬線的“鬼探頭”式交通事故，不僅發(fā)生頻率高，造成的結(jié)果也十分慘痛. 為減少此類事故發(fā)生，誘導(dǎo)行人在過街時觀察來車方向的情況，我國一些城市如杭州等地率先嘗試了將普通斑馬線改造成Z字型斑馬線，使得行人在通過中央隔離島時面朝來車方向行走一段距離，從而確保行人能觀察到來車方向的情況，從而減少事故發(fā)生，一定程度上提升了通行秩序. 常見的Z字型斑馬線改造實(shí)景圖1(a)所示，由于道路條件的限制，部分斑馬線并不能完全改造成完整的Z字型斑馬線，只能扎起中央隔離島處不同位置加裝護(hù)欄，形成簡易的Z字型斑馬線，如圖1(b)所示：

圖1 Z字型斑馬線示意圖

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis，DEA)是基于“相對有效”這一概念產(chǎn)生的分析方法，其主要思想是依據(jù)多指標(biāo)投入和多指標(biāo)產(chǎn)出對決策單元做出評價，決策單元的相對有效性被稱為DEA有效[3]. 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析最初是用來衡量1個經(jīng)濟(jì)體的投入與產(chǎn)出相較于其他同類單位是否平衡，隨著其研究思路與分析方法的不斷發(fā)展與完善，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用. 目前我國對于Z字型斑馬線應(yīng)用還處于試點(diǎn)階段，尚未有針對其效果的相關(guān)研究，對于行人過街方面的研究，林雨等[4]采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法對城市道路人行系統(tǒng)進(jìn)行綜合評價，韓亞雄等[5]以呼和浩特市為例，對交叉口行人過街交通特性進(jìn)行了綜合研究，張建明[6]從規(guī)劃設(shè)計的角度分析行人過街的交通安全問題，何嚴(yán)嚴(yán)[7]采用二元Logistic回歸模型，建立無信號控制路段機(jī)動車讓行決策模型，對人行橫道機(jī)動車讓行情況進(jìn)行了研究；國外研究方面，Knoblauch等[8]在不同條件下對不同年齡階段的行人步行速度、行人啟動時間的實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行量化研究，Tarawneh[9]對影響行人過街速度的因素進(jìn)行調(diào)查，且對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，研究行人過街的時間以保證行人有足夠的時間安全過街. 本文嘗試使用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，探究Z字型斑馬線是否對行人安全通行具有積極影響，分析DEA有效的斑馬線所具有的特征，在評估現(xiàn)有Z字型斑馬線使用效果的同時，能對未來Z字型斑馬線建設(shè)和改造過程中提供有效建議.

1 數(shù)據(jù)來源

為研究Z字型斑馬線對行人過街的影響，本文選取了浙江省杭州市內(nèi)若干已經(jīng)完成改造的 Z字型斑馬線以及未進(jìn)行改造的普通斑馬線，這些斑馬線流量適中、便于觀察，包括曙光路、古墩路、燈彩街、之江路、濱盛路、錢江路、富春路以及濱安路等路段處斑馬線. 其中斑馬線改造實(shí)景圖如圖2所示：

圖2 調(diào)查點(diǎn)

基于上述斑馬線作為調(diào)查地點(diǎn)，采集每個調(diào)查點(diǎn)物理特征、配套管控、通行特征和安全特征4個方面的信息. ①在物理特征方面，通過實(shí)地調(diào)查，采集斑馬線長度及寬度、中央隔離島長度及寬度；②在配套管控方面，通過實(shí)地調(diào)查，采集斑馬線是否信控、是否施劃黃色網(wǎng)格線等信息；③在通行特征方面，通過實(shí)地調(diào)查和監(jiān)控錄像，調(diào)查時間選取工作日的早高峰期間和平峰期間各30 min，具體時間為8:00—8:30，10:00—10:30，采用人工觀測的方法，用秒表記錄每一行人完全通過斑馬線所用的時間以及性別、年齡、行為模式等信息；④在安全特征方面，分析2021年6月—7月的杭州市交通事故數(shù)據(jù)，根據(jù)事故發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行篩選，得到在待調(diào)查斑馬線處發(fā)生的交通事故，并結(jié)合通行調(diào)查過程中采集到的沖突情況數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.

2 基礎(chǔ)調(diào)查分析

2.1 斑馬線物理特征及配套管控

通過實(shí)地調(diào)查、借助衛(wèi)星地圖等手段，測量出各斑馬線的物理特征，包含斑馬線長度及寬度、中央隔離島長度及寬度、是否信控、是否施劃黃色網(wǎng)格線等信息，用以計算行人過街速度. 各個調(diào)查點(diǎn)的位置及物理特征參數(shù)如表1所示，其中序號為1～5的斑馬線為已經(jīng)完成Z字型斑馬線改造實(shí)施，序號6～8的斑馬線為普通斑馬線. 在本文選取的調(diào)查點(diǎn)中，所有完成Z字型斑馬線改造的斑馬線附近的行車道上都施劃了黃色網(wǎng)格線，未完成改造的則沒有劃黃色網(wǎng)格線，其作用是增加車輛停止線與斑馬線的距離，降低事故發(fā)生率.

表1 斑馬線物理特征統(tǒng)計表

2.2 斑馬線通行特征

通過反復(fù)多次觀看斑馬線處監(jiān)控視頻，記錄某一時段內(nèi)經(jīng)過該斑馬線的所有行人(包括騎自行車和電動自行車)的性別、年齡、行為模式、過街時間、中央隔離島等待時間、過街過程中是否觀察等參數(shù).

2.2.1 性別比例及年齡結(jié)構(gòu)

將通過斑馬線的行人年齡分為少年、青年、中年、老年4個等級進(jìn)行記錄.

不同性別、不同年齡的行人在通過斑馬線的過程中表現(xiàn)出較為明顯的差異，以步行為例，男性的平均步行速度為1.59 m/s，通過斑馬線時的速度通常要比女性快5.3%；青年的過街時間要明顯短于老年人群，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計，青年行人的過街的平均速度為1.61 m/s，比老年行人快27.4%；少年人群在通過斑馬線時的表現(xiàn)則較不穩(wěn)定，少年行人的過街速度極差最大，為0.56 m/s. 過街行人年齡結(jié)構(gòu)為：少年占比1%，青年占比34%，中年占比57%，老年占比8%.

性別比例和年齡結(jié)構(gòu)是行人過街特性的重要影響因素之一，各調(diào)查點(diǎn)性別比例和年齡結(jié)構(gòu)統(tǒng)計結(jié)果如表2所示.

2.2.2 行為模式和觀察率

本文研究將行人過街的行為模式分為正常型、中途停駐型、中途加快型、中途放慢型和不穩(wěn)定型5種，記錄每一行人過街時的行為模式. 行人過街的行為模式為正常型表示該行人在通過斑馬線時速度在總體上保持均勻，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)行人在過街時的行為模式都是正常型；中途停駐型表示行人在通過斑馬線的過程中停止前進(jìn)，這種行為模式主要是行人在過街途中與過往車輛產(chǎn)生沖突，行人為了避讓車輛所產(chǎn)生中途停駐的行為；中途加快型表示行人在通過斑馬線的過程中突然加快步伐，這種行為模式主要是行人在觀察到遠(yuǎn)處有車輛駛來，加速通過以避免與車輛產(chǎn)生沖突的行為；中途放慢型產(chǎn)生的原因與中途停駐型相同，行人在過街過程中觀察到即將與駛來的車輛發(fā)生沖突，產(chǎn)生明顯的減速行為；不穩(wěn)定型表示行人在過街過程中存在速度變化起伏較大、中途返回以及調(diào)查之前未預(yù)見的行為.

表2 性別比例及年齡結(jié)構(gòu)統(tǒng)計表 %

通過斑馬線時左右觀察是良好的交通安全習(xí)慣，特別是在沒有信號燈控制的路段，可有效降低沖突和事故的發(fā)生概率. 由于行人過街觀察發(fā)生的次數(shù)受到人數(shù)影響，將過街觀察的人數(shù)除以總?cè)藬?shù)，記為觀察率，作為評價該觀察點(diǎn)行人過街觀察情況的評價指標(biāo). 行人過街不同行為模式總體統(tǒng)計見圖3：

各個觀察點(diǎn)的不同行為模式發(fā)生率以及沖突率統(tǒng)計如表3所示.

圖3 行人行為模式統(tǒng)計圖

2.2.3 行人過街速度

行人通過斑馬線主要有步行、自行車和電動車3種交通方式，分別統(tǒng)計采取不同交通方式的行人通過斑馬線的時間，并根據(jù)該斑馬線長度計算過街時間，最后將得到的數(shù)據(jù)取平均值，以不同交通方式通過各斑馬線的平均速度如表4所示.

表3 行為模式和觀察率統(tǒng)計表 %

表4 行人過街速度統(tǒng)計表 m/s

2.3 斑馬線安全特征

記錄觀察時內(nèi)通過的機(jī)動車數(shù)量以及發(fā)生沖突的次數(shù)，公交車等大型車輛以2輛機(jī)動車數(shù)計算，其中，是否存在沖突的情況分為無沖突通過、不避讓通過、減速讓行、停車讓行四種情況. 由于沖突數(shù)量在一定程度上受到交通量大小的影響，因此將調(diào)查得到的沖突數(shù)除以該時間段內(nèi)的交通量，計算得到該時間段內(nèi)的沖突率，以沖突率衡量該斑馬線的沖突情況.

本文對2021年6—7月發(fā)生在杭州市主城區(qū)內(nèi)的交通事故的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，統(tǒng)計出發(fā)生地點(diǎn)在各斑馬線的交通事故. 交通量、沖突率及事故數(shù)量數(shù)據(jù)如表5所示.

3 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析可從多投入、多產(chǎn)出的角度研究方案之間的相對有效性. 通過比較各個決策單元的投入與產(chǎn)出，采用數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法，評價各決策單元的相對有效性. 本文將各個調(diào)查的斑馬線作為決策單元，其沖突率、事故數(shù)作為投入，行人過街觀察率、機(jī)動車交通量、過街速度作為產(chǎn)出，通過模型計算其相對有效性，分析DEA有效的斑馬線所具有的特征，在評估現(xiàn)有Z字型斑馬線使用效果的同時在未來Z字型斑馬線的建設(shè)過程中起到預(yù)測建議的作用.

表5 交通量、沖突率及事故數(shù)量統(tǒng)計表

3.1 模型建立

本文采用DEA- CCR模型，對決策單元(DMU)相對有效性進(jìn)行分析評價.Xij代表第j個DMU的第i種投入量，Yrj代表第j個DMU的第r種產(chǎn)出量，hj代表第j個DMU的相對有效性評價指標(biāo)，vi表示第i種投入的權(quán)值，ur表示第r種產(chǎn)出的權(quán)值，以vi和ur為變量，使hj滿足特定條件.若可找到合適的vi和ur，使得hj=1，則該決策單元為DEA有效，見式(1)(2)[3].

(1)

(2)

將每個調(diào)查點(diǎn)作為1個決策單元(DMU)，將事故數(shù)量作為第1個投入指標(biāo)，則X11表示第1個觀察點(diǎn)，即曙光四弄的事故數(shù)量，第2個觀察點(diǎn)的事故數(shù)量表示為X12，以此類推；將高峰沖突率和平峰沖突率作為第2、第3個投入指標(biāo)，則曙光四弄的高峰沖突率和平峰沖突率表示為X21、X31，第2個觀察點(diǎn)的高峰沖突率和平峰沖突表示為X22、X32，以此類推；將觀察率作為第1個產(chǎn)出指標(biāo)，則Y11表示第1個觀察點(diǎn)，即曙光四弄的觀察率，第2個觀察點(diǎn)的事故數(shù)量表示為Y12，以此類推；將高峰交通量、平峰交通量、行人平均過街速度、自行車平均過街速度、電動車平均過街速度作為第2～6個產(chǎn)出指標(biāo)，其表示方式同上.用hj表示該決策單元的相對有效性評價指標(biāo)，如果能求得hj的最大值hj=1，則說明該決策單元DEA有效.

3.2 符號說明

表6 符號說明

3.3 模型求解

將調(diào)查得到的數(shù)據(jù)代入以上模型，作為產(chǎn)出指標(biāo)的有：觀察率、高峰交通量、平峰交通量、行人平均過街速度、自行車平均過街速度、電動車平均過街速度，作為投入指標(biāo)的有：事故數(shù)量、高峰沖突率、平峰沖突率，采用DEAP軟件進(jìn)行計算，得到結(jié)果見表7.

表7 綜合效率計算結(jié)果

根據(jù)表中結(jié)果可看出，序號為1、3、4、5、8的斑馬線為DEA有效，序號為2、6、7的斑馬線為非DEA有效，說明這3個地點(diǎn)的斑馬線的投入與產(chǎn)出的效率與其余的斑馬線相比效率較低，即不能等比例地減少投入或者增加產(chǎn)出，對于本次分析，說明非DEA有效的決策單元存在一些指標(biāo)不平衡的現(xiàn)象，如某一投入量過大或者某一產(chǎn)出量過小，說明該地點(diǎn)的斑馬線需要采取針對性措施進(jìn)一步地優(yōu)化管理.

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型，以某一斑馬線作為決策單元，以觀察率、交通量作為產(chǎn)出指標(biāo)，以故數(shù)量、沖突率、過街速度作為投入指標(biāo)，計算得出本文調(diào)查的5個已經(jīng)實(shí)施的Z字型斑馬線的綜合效率除2號外均為1，即DEA有效，而普通斑馬線的綜合效率只有1個為1，其余2個分別為0.767和0.998，這說明序號為2、6、7的斑馬線的相對效率較低，還有較大的改善空間.

綜合來看，實(shí)施Z字型斑馬線改造可有效提高斑馬線的運(yùn)行效率，在本文調(diào)查的5個Z字型斑馬線中，僅有1個Z字型斑馬線的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析結(jié)果為非DEA有效，由此可見，對于絕大部分斑馬線來說，將斑馬線改造成Z字型，對于沖突以及事故的減少所帶來的收益要大于過街效率下降所帶來的損失.

4 結(jié)束語

在綠色出行和以人為本的發(fā)展理念下，安全便捷完善的步行交通系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為滿足城市居民品質(zhì)出行需求的重要保障，而建立全面準(zhǔn)確的評價體系是步行交通設(shè)施建設(shè)和出行空間改造的重要基礎(chǔ). 本文以杭州市Z字型斑馬線實(shí)踐情況為基礎(chǔ)，通過建立DEA數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型，考察了斑馬線的物理特征、配套管控、通行特征和安全特征等4方面信息，完成對Z字型斑馬線改造的綜合評估，其評價優(yōu)勢在于可消除每個決策單元的個體差異造成的影響. 在對交通設(shè)施評估模型探索過程中，一些因素并沒有納入考慮，如天氣、周邊環(huán)境等，但研究發(fā)現(xiàn)使用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型進(jìn)行評估確有良好的效果，所提供的研究過程和結(jié)果對于量化交通設(shè)施評價具有一定的借鑒意義.