袁黎，沈玥，吳文路，趙海娟

(1.河海大學 土木與交通學院，江蘇 南京 210098；2.武漢市規(guī)劃研究院，湖北 武漢 430014)

路段行人過街安全服務水平研究

袁黎1，沈玥1，吳文路2，趙海娟2

(1.河海大學 土木與交通學院，江蘇 南京 210098；2.武漢市規(guī)劃研究院，湖北 武漢 430014)

通過對行人在路段過街行為特性分析，分別選取基于改進延誤的效率指標和基于危險指數(shù)的安全指標評價行人過街的效率性和安全性，由此構建路段行人過街安全服務水平的評價體系，以綜合經(jīng)濟損失作為綜合評價指標，提出了路段行人過街綜合評價模型.對南京某信號控制路段行人過街安全服務水平進行實例分析，得出該路段行人過街安全服務水平等級.

交通安全；路段；行人過街特性；安全服務水平

0 引言

近年來，國內(nèi)外對行人交通的安全問題越來越重視，針對行人過街安全性國內(nèi)外都有較多地研究. Mitman[1]等對行人與機動車在路側人行道、路面機動車道等不同沖突條件下的行人行為進行統(tǒng)計分析 .我國雖然起步較晚，但也取得了不少成果， 趙建友和楊雪峰[2]利用人車潛在沖突次數(shù)來衡量行人安全性和沖突嚴重程度，提出了一套交叉口安全評價指標；嚴萍[3]等分析了右轉車與行人沖突的現(xiàn)象，提出右轉車與行人相位拆分的流量臨界模型以及相位分設的臨界值的計算方法.然而現(xiàn)有針對行人過街的研究只是單從行人過街設施或者行人過街時的交通流量等某一個方面進行分析，例如研究人行橫道的服務水平；或單從行人過街的舒適性、通達性、安全性等某一個角度出發(fā)考慮；或是通過問卷調(diào)查等主觀分析等主觀分析手段來進行服務水平的分級，受到主觀作用的影響較大，且需要耗費大量的人力和時間以及處理龐大而繁雜的數(shù)據(jù)，此外這些研究所得的模型和結論大多缺少系統(tǒng)地定性描述和定量標定，尚未形成完整的評價體系.并且這些大多集中在交叉口處行人過街的安全性的研究，對路段上行人過街安全性的研究不多. Kononov與 Allery[4]在 2003年的論文中提出了安全服務水平的概念，基于之前的研究，本文提出路段行人過街安全服務水平的概念，描述在不同過街條件下，有路段過街需求的行人在過街過程中能得到的服務水平等級，即路段過街所能提供的交通安全程度.將安全服務質量與效率服務質量相結合，從安全服務水平角度對路段過街行人狀況進行客觀評價. 兩種服務雖都為行人過街時所希望滿足的，但是兩者間卻存在著矛盾.因此本文提出的安全服務水平希望能對行人過街的安全和效率進行了綜合考慮及評價，為交通參與者評估過街狀況、交通管理部門改善過街設施等提供更加全面、完善的參考依據(jù).

本文通過對行人過街的行為機理進行調(diào)查，得出行人過街效率性和安全性兩方面的需求，確定其影響因素[5]對應的基本參數(shù)和評價指標，再引入交通經(jīng)濟損失理念，建立信號路段行人過街安全服務水平總評價模型，最后確定信號路段行人過街安全服務水平等級標準.

1 信號路段行人過街影響因素分析及評價指標選取

1.1 信號路段行人過街影響因素分析

行人過街行為受主觀需求和客觀環(huán)境的影響，分為分析決策階段和實施穿越階段，通過對不同階段內(nèi)路段行人過街行為機理[6]的調(diào)查分析，確定了影響行人過街的因素.主要包括路段車流量、路段車速、信號燈、車道數(shù)及車道寬度、人行橫道和路面屬性等方面.

1.2 評價指標確定

效率性和安全性是行人過街最重要的需求，因此需要尋找到能夠對其進行綜合評價的指標.行人過街的安全性[7]是指有過街需求的行人能安全地通過道路，即研究不會發(fā)生危險的概率.故而本文提出路段行人過街危險指數(shù)[8]來分析行人過街的安全性，并從中選取出評價行人過街安全的指標.行人過街的效率性是指行人過街時能無需等候及改變原有路徑下通過道路.行人過街延誤水平可作為衡量行人過街交通服務水平的一種重要標志.因此本文通過引入行人過街延誤水平來對其效率性進行分析，從中選取出評價行人過街效率的指標.

本文引入經(jīng)濟效益的概念對評價指標進行直線型無量綱化處理，將得出的真實評價指標與指標有關的經(jīng)濟效益建立線形關系式，從而轉化為擁有共同量綱的評價值.

1.3 基于改進延誤的行人過街效率指標選取

路段行人過街延誤的分布規(guī)律基本相同，在街邊及道路上都有可能產(chǎn)生延誤[9].為確保結論更具適用性，本文選取了 6處調(diào)查位置，其中主干路，次干路，支路各兩條，分別在平峰時段1h(15∶30～16∶30)和高峰時段1h(17∶00～18∶00)對其進行觀察，對得到的 300個有效數(shù)據(jù)樣本進行整理，記錄了 300位發(fā)生過街等待的行人在街邊等待的延誤時間以及穿越過程中的延誤時間.利用 SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理，得到模型中各變量的系數(shù)Estimate，自由度df，檢驗t值，概率p值Sig.,如表 1所示.

表1 信號控制路段模型參數(shù)檢驗

考察參數(shù)街邊停駐延誤穿越行進延誤誤差值Estimate1．733．252．086df111t2．6432．229-1．592Sig．0．0000．0000．015

根據(jù)表 1中數(shù)據(jù)，t值對應的系數(shù)顯著不為 0，p值檢驗Sig.<0.05，說明兩個因變量在統(tǒng)計上都十分顯著，參數(shù)的估計精度較高.

通過以上分析，所建立的延誤計算模型能很好地解釋路段行人過街的延誤水平.由街邊停駐延誤dx1與穿越行進延誤dx2組成，采用線性回歸算出路段行人過街延誤Dxk，得出行人過街延誤成本CDx，即為行人過街效率指標，公式為：

Dxk=1.733dx1+0.252dx2+0.086

(1)

式中:dx2為信號黃燈時長， s；λ為機動車到達率，輛/ s；tqh為排隊車輛間時距， s，可取 0.5s；wk，wq分別為人行橫道及車道寬， m，其中可取標準車道 3. 5m；Ep為人均延誤經(jīng)濟損失值，元/人· h；Gp為人均國內(nèi)生產(chǎn)總值，元/人，取調(diào)查年的統(tǒng)計值；Tp為每年的工作時間， h.

1.4 基于危險指數(shù)的行人過街安全指標選取

在信號控制路段對事故發(fā)生[10]的機率Pxk以及事故造成的惡性程度MDpz進行分析，然后計算行人過街危險指數(shù)RIxk，并采用社會經(jīng)濟損失法得出行人危險經(jīng)濟成本Cxk.

(3)

假設此時車輛的到達率服從負指數(shù)分布，則車輛的車頭時距小于行人可穿越車間臨界間隙的概率，如式(4)所示.

(4)

由此，得到信號控制路段行人過街時與車輛發(fā)生碰撞，即人車事故發(fā)生的機率，按式(5)計算.

(5)

假設車輛與行人間的時距為tv-p，車輛駕駛員的反應時間為tf，車輛的安全停車時距tt.當tv-p>tt時，車輛與行人不會發(fā)生碰撞；當tf

(6)

由于事故發(fā)生時的車速數(shù)據(jù)較難獲取，因此可認為當車輛出現(xiàn)緊急避險狀況時，即認為發(fā)生一次事故，將此時車輛的初速度近似作為事故發(fā)生的初速度，車輛通過人行橫道的速度近似作為碰撞速度.由于人車碰撞傳遞的能量值數(shù)值較大不利與計算分析，所以將其與瞬時初速度的動能相除得到碰撞的動能比值，以該比值作為碰撞事故惡性程度的判定值，如式(7)所示.

(7)

路段行人過街危險指數(shù)即為人車碰撞事故發(fā)生機率與事故導致的惡性程度的乘積，如式(8)所示.

(9)

上式中，txk為信號控制人行橫道處車輛的安全制動時距，s；tf為司機發(fā)現(xiàn)危險到采取措施的時間，s，據(jù)《城市道路設計手冊》推薦混合車流取1.5s；tt為車輛的安全制動時距；g為加速度，取9.8 m/s2；Vc為車輛的行駛速度，m/s；λ為車輛到達率，輛/s；n為車道數(shù)；lk，wk為分別為人行橫道的長度和寬度，m；sp為人均過街占用面積，m2，一般取0.9 m2；C為個信號周期，s；tg，ty為分別為行人綠燈、黃燈信號時長，s；θ為行人綠燈信號末期或紅燈信號期間過街的行人比例，取0.2；m為機動車質量，t，按標準小客車的質量4.5 t；vc為路段設計車速，km/h；∑Lzt為行人過街事故總體經(jīng)濟損失；tv-p為車輛與行人間的時距.

2 信號路段行人過街安全服務水平評價模型建立

2.1 路段行人過街安全服務水平評價模型建立

2.1.1 模型構建

路段行人過街[11]安全服務水平需將兩個評價方向合理結合，本文引入綜合經(jīng)濟損失成本的概念作為安全服務水平的綜合評價指標，分別由危險所造成的經(jīng)濟損失和延誤造成的經(jīng)濟損失組成，通過線性加權和法合成，公式為

(10)

式中:Czh為路段行人過街綜合經(jīng)濟損失成本；Cwx，Cyw分別為路段行人過街危險經(jīng)濟成本和延誤經(jīng)濟成本；wwx，wyw分別為危險經(jīng)濟損失和延誤經(jīng)濟損失的權重.

2.1.2 權重系數(shù)標定

wwx，wyw為一對權重系數(shù)，有wwx+wyw=1，它們反映了模型中行人過街安全評價指標和行人過街效率評價指標對綜合評價指標的影響.

(1)單位延誤經(jīng)濟損失值

由于調(diào)查數(shù)據(jù)為2014年的，所以Gp取2014年我國人均國內(nèi)生產(chǎn)總值7 485美元(約合人民幣46 531元)，每年的工作時間取一年的工作日為250 d，每天工作時間取8 h.

(11)

(2)單位危險經(jīng)濟損失值

根據(jù)2000年～2010年的交通事故統(tǒng)計年報，現(xiàn)有研究中指出[12]，人車發(fā)生沖突時的經(jīng)濟損失可按式(12)計算.

(12)

式中:K1為每一沖突肇事率，據(jù)統(tǒng)計可取1.25×10-5；C1、C2分別為每起事故的死亡和受傷成本，根據(jù)最高法院的司法解釋對事故死亡的賠償標準計算方法，可取420 660元和120189元；PDO為平均事故財產(chǎn)損失，根據(jù)駕駛者受傷程度嚴重性分析，一般財產(chǎn)損失約為死亡成本的1/10，取42 066元；M1、M2分別為每起事故死亡人數(shù)和受傷人數(shù)，取0.18和0.86；K2為行人事故率，取0.017. 由此計算出人車沖突的經(jīng)濟損失為0.04元.由于本文提到的人車危險與人車沖突在本質上相同，因此本文認為行人發(fā)生一次危險的經(jīng)濟損失為0.04元.

(3)權重確定

利用以上求得的經(jīng)濟損失值，可確定出評價指標的權重.

(13)

2.2 安全服務水平等級劃分

2.2.1 延誤經(jīng)濟成本損失分級

英國研究人員通過調(diào)查得出的行人所能承受的最長等待時間為45～60 s；日本的研究結果為30 s左右；我國研究人員得出的發(fā)達地區(qū)的行人最長等待時間為20～30s.基于以上研究，結合HCM2010中的延誤水平分級標準，確定出信號控制路段過街行人的平均延誤的級別劃分，由式(11)得出我國人均每秒延誤產(chǎn)生的經(jīng)濟損失約元.根據(jù)式(2)，得到信號控制下路段行人過街的延誤成本等級，如表2所示.

表2 信號控制路段行人過街平均延誤和延誤成本等級

2.2.2 危險經(jīng)濟成本損失分級

信號路段行人過街危險指數(shù)是由事故發(fā)生機率和惡性程度的乘積所構成.

(1)事故發(fā)生機率分級

運用σ理論的劃分方法及劃分準則，將信號路段行人過街危險導致事故發(fā)生的機率分為4個等級，分別表示發(fā)生事故的機率微小、較小、較大、很大.通過實例數(shù)據(jù)采集，得到事故發(fā)生機率分布情況，確定出信號控制路段行人過街危險導致事故發(fā)生機率的等級量化標準，如表3所示.

表3 信號控制路段行人過街事故發(fā)生機率等級標準

(2)事故的惡性程度分級

本文對交通事故惡性程度判定的指標是基于人車碰撞時的瞬時速度計算得到動能占車輛發(fā)現(xiàn)危險時的瞬時初速度產(chǎn)生的動能比值，借由該比值所繪制的累積頻率曲線，采用85%位頻率曲線分析法得到不同碰撞等級的界定值，如表4所示.

表4 事故惡性程度等級標準

(3)路段行人過街危險指數(shù)分級

根據(jù)以上事故發(fā)生機率和事故惡性程度的分級情況，確定信號控制路段行人過街的危險指數(shù)等級標準.根據(jù)現(xiàn)有研究[13]，我國發(fā)生一次人車碰撞事故的平均經(jīng)濟損失約為70 000元.由式(4)可得出信號控制路段行人過街的危險經(jīng)濟成本損失等級標準，如表5所示.

表5 信號控制路段行人過街危險指數(shù)和 危險經(jīng)濟成本等級標準

評價標準等級危險指數(shù)危險成本/元A≤0．17≤1．19B0．17～0．381．19～2．66C0．38～0．672．66～4．69D>0．67>4．69

路段行人過街安全服務水平等級劃分的依據(jù)式( 5)所示的綜合模型的計算值，即路段行人過街為綜合經(jīng)濟成本損失值，即路段行人過街安全服務水平的高低是由路段行人過街綜合經(jīng)濟成本損失的大小決定的.通過實例數(shù)據(jù)采集和理論分析，最終根據(jù)綜合經(jīng)濟成本將行人過街服務水平劃分為四個等級，如表 6所示.

表6 信號控制路段行人過街綜合經(jīng)濟成本等級標準

3 實例分析

本文以南京市江東中路上位于奧體中心東側的信號控制路段行人過街為例，進行行人過街服務水平分析，并提出建議.本次調(diào)研時段同樣為早高峰7∶00～9∶00、午平峰 11∶00～13∶00以及晚高峰期 17∶00～19∶00，獲取所需數(shù)據(jù)后取平均值，服務水平影響參數(shù)均值：行人過街平均速度為1.2m/s；機動車平均速度為50km/h；人車避險次數(shù)為25h；人車緊急避險次數(shù)為7h；緊急避險平均車距為20m；緊急避險平均初速度47km/h；到達人行橫道平均車速為27km/h.

通過上文公式計算可得其評價指標，如表7所示.

表7 行人過街安全服務水平評價指標

結合表7中信號控制路段行人過街安全服務水平等級標準，判斷出該處行人過街位置的服務水平為B級.即行人過街的安全性較高，但延誤較大，造成行人等待過街的時間過長，可能出現(xiàn)行人違章闖紅燈等現(xiàn)象.建議采取雙向不同的信號燈配時或兩側的信號燈相位錯開等措施進行改善.

4 結論

本文提出了路段行人過街安全服務水平的方法來對路段行人過街的安全狀況進行評價，得出主要研究結論如下：

(1)提出了路段行人過街安全服務水平的概念.從行人過街的效率性和行人過街的安全性兩個方面對行人過街的狀況進行綜合地評價，并最終給出各級服務水平的標準量化值;

(2)確定了評價路段行人過街安全性和效率性的指標.基于對影響路段行人過街安全和過街效率的影響因素進行分析，選取路段行人過街危險指數(shù)及過街延誤水平為指標，引入交通經(jīng)濟損失的理念，對兩指標進行無量綱化處理，給出兩評價指標的計算公式;

(3)建立了路段行人過街安全服務水平評價模型及其等級劃分標準.以路段行人過街綜合經(jīng)濟成本作為評價路段行人過街安全服務水平的綜合評價指標，運用德爾菲法確定指標的權重值w.根據(jù)HCM 2010中延誤水平的劃分確定出路段行人過街延誤水平的四個等級；利用85%位頻率曲線分析法確定出路段行人過街危險指數(shù)的四個等級.最后確定出路段行人過街安全服務水平綜合評價指標的等級標準量化值.

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Research on Pedestrian Crossing Level of Safety Service on Roadway

YUAN Li1, SHEN Yue1, WU Wenlu2,ZHAO Haijuan2

(1. College of Civil and Transportation Engineering, Hehai University, Nanjing 210098, China; 2. Wuhan Planning and Design Institute, Wuhan 430014, China)

Through the analysis of pedestrian crossing characteristics, a study of the evaluation of pedestrian crossing was conducted based on efficiency and safety. The index of improving delay was used as the evaluation of the efficiency, while the index of danger was used as the evaluation of the safety of pedestrian crossing. Evaluation system of safety service level of pedestrian crossing was established by using the pedestrian crossing comprehensive economic loss as a comprehensive evaluation index and presenting the comprehensive evaluation model of pedestrian crossing. Through the application of pedestrian crossing on the signal control roadway in Nanjing, the grade of pedestrians crossing level of safety service on this roadway was concluded.

traffic safety; roadway; pedestrian crossing characteristics; level of safety service

1673- 9590(2017)04- 0013- 06

2016- 10- 12

國家自然科學基金資助項目(51308192)

袁黎(1974-)，女，副教授，博士，從事交通運輸規(guī)劃與管理的研究E- mail:yuanlibox@sina.com.

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