邱美華,葉麗敏,施 群,張志偉

(福建農(nóng)林大學(xué) 金山學(xué)院,福建 福州 350002)

0 引言

步行是我國居民交通出行的基本方式之一,但是隨著機(jī)動(dòng)車越來越多,車道越變?cè)綄?城市對(duì)步行者并不友好,車與人的沖突的發(fā)展似乎日趨明顯[1]。對(duì)行人不“友好”的行人過街組織,容易造成行人過街等候時(shí)間超過忍耐極限,使得行人產(chǎn)生急躁心理,尤其是在炎熱的夏季,更易促發(fā)行人違章過街,加劇人車沖突,導(dǎo)致不安全事件產(chǎn)生[2]。

關(guān)于如何提高行人過街安全,緩解人車沖突的問題是近年來學(xué)者、專家們研究的重點(diǎn)[3-6]。在機(jī)動(dòng)車道數(shù)多,行人過街通道較長時(shí),傳統(tǒng)的一次性過街方式,行人往往難以完成,同時(shí)也給老年人及體弱人群增加了困難。在一次性過街的基礎(chǔ)上,通過設(shè)置行人駐足島讓行人二次過街的方式即為二次過街,此方法可以在一定程度上縮短等待時(shí)間和最短綠燈時(shí)間對(duì)信號(hào)配時(shí)的限制,以達(dá)到緩解行人焦躁心理的目的,最終保障過街行人的安全。

1 二次過街安全島分類

根據(jù)人行橫道和信號(hào)燈配時(shí)兩者之間的關(guān)系,二次過街放行方式可分為同時(shí)放行和錯(cuò)開放行[7]。同時(shí)放行時(shí)兩端的信號(hào)燈相位是同步的,相同方向上的行人過街的信號(hào)燈,只會(huì)顯示同種顏色,機(jī)動(dòng)車道通行需在人行橫道綠燈結(jié)束以后;錯(cuò)開放行時(shí)兩段行人信號(hào)相位相對(duì)獨(dú)立,依據(jù)交叉口的環(huán)境設(shè)置相對(duì)應(yīng)的啟斷時(shí)間,從而獲得人車交錯(cuò)進(jìn)行的效果。

依據(jù)二次過街安全島的等待方式可將安全島分為“直通型”和“之字型”兩種情形[8]。直通型過街方式是在斑馬線中央設(shè)置安全島,并且要與原來人行橫道相連貫,行人若不能一次性完成過街,在抵達(dá)安全島時(shí)可以駐足等待;“之字型”的過街方式能夠增加橫向駐足面積,避免造成行人過多過于擁擠的問題,該方式需要在中間駐足后移動(dòng)一段距離,才能順利進(jìn)入第二段人行橫道。

2 行人交通流基本參數(shù)

描述行人交通流狀態(tài)一般使用行人步速來作為常用參數(shù),該單位用m/s,用來衡量行人在一定時(shí)間內(nèi)的流率和距離[9]。行人交通流中,不同群體、不同性別、不同心境等的步速都不完全相同[10-11]。因此,常采用一定空間內(nèi)調(diào)查的具有代表性的行人步速的均值或者區(qū)間分布近似作為行人交通流的步速分布。

通過實(shí)際調(diào)查莆田市中荔城大道(南北)與荔華東大道-莆田西路(東西)信號(hào)控制路段、交叉口的人行橫道,以雙向四車道為例,分性別、年齡來分析行人交通流的速度特性。

2.1 分性別統(tǒng)計(jì)

由于性別差異,男女之間對(duì)危險(xiǎn)的感知能力會(huì)表現(xiàn)出一定的差異,見表1所示。N1-N4分別代表不同車道,通過視頻的采集觀測(cè),對(duì)不同性別的行人通過人行橫道的平均速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。依據(jù)調(diào)查結(jié)果可知,性別差異并不會(huì)使得其步速有顯著差別。

表1 不同性別不同車道的行人過街速度統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of passing speeds of pedestrians of different genders and lanes

2.2 分年齡統(tǒng)計(jì)

年齡段的差異也會(huì)造成其心理特性的差異,對(duì)于危險(xiǎn)的感知也有明顯差別。對(duì)調(diào)查路段不同年齡段的人群區(qū)分后,對(duì)其過街行為進(jìn)行觀測(cè),由表2可以看出,兒童過街速度最快,青年過街速度最慢。這與不同年齡段心理特性有著密不可分的關(guān)系,兒童因?yàn)樽陨淼奶煨?對(duì)危險(xiǎn)感知第一反應(yīng)就是跑,所以這年齡段表現(xiàn)為最快。而青年在過街時(shí)認(rèn)為自己有能力處理緊急情況,所以在步速上表現(xiàn)穩(wěn)重。

表2 不同年齡不同車道的行人過街速度統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of passing speeds of pedestrians of different ages and lanes

3 交叉口調(diào)查與分析

根據(jù)現(xiàn)場道路寬度空間限制情況,本文需設(shè)置二次過街的路口為莆田市荔華東大道和荔城南大道的交叉口。該路段各個(gè)進(jìn)口道均為雙向8車道,東西方向機(jī)動(dòng)車流量較大,分配給行人過街的時(shí)間有限,為了給行人過街提供安全保障,同時(shí)減少機(jī)動(dòng)車延誤,選擇在東西方向設(shè)立二次行人過街駐足道,而在南北的過街道路上因道路寬度與空間的限制,無法設(shè)置二次過街。

3.1 交叉口現(xiàn)狀

該十字交叉口位于萬達(dá)廣場附近,利用交叉口軟件Aidaroe作出圖1為該交叉口平面圖,該交叉口各進(jìn)口道都為5車道,包含左轉(zhuǎn)專用車車道2車道,直行車道2車道,專用右轉(zhuǎn)1車道。

圖1 荔華東大道和荔城南大道交叉口現(xiàn)狀圖Fig.1 Status chart of the crossing between Lihua East Road and Licheng South Road

根據(jù)實(shí)地調(diào)查,該交叉口的信號(hào)控制相位方案見圖2所示。

第一相位:荔城大道的南北直行綠燈亮?xí)r,所對(duì)應(yīng)的直行機(jī)動(dòng)車道方可駛過交叉口;與此同時(shí),人行通道可以開放,右轉(zhuǎn)專用機(jī)動(dòng)車道要禮讓行人。

第二相位:荔城大道的南北左轉(zhuǎn)綠燈亮?xí)r,所對(duì)應(yīng)的左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車道方可駛過交叉口;與此同時(shí),人行通道全部關(guān)閉。

第三相位:荔華大道的東西直行綠燈亮?xí)r,所對(duì)應(yīng)的直行機(jī)動(dòng)車道方可駛過交叉口;與此同時(shí),人行通道可以開放,右轉(zhuǎn)專用機(jī)動(dòng)車道要禮讓行人。

第四相位:荔華大道的東西左轉(zhuǎn)綠燈亮?xí)r,所對(duì)應(yīng)的左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車道方可駛過交叉口;與此同時(shí),人行通道全部關(guān)閉。

圖2 交叉口信控相現(xiàn)狀位方案圖Fig.2 Programme chart of present positions of the crossing signal control cameras

3.2 交叉口流量調(diào)查

通過人工調(diào)查法,對(duì)該交叉口進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)和統(tǒng)計(jì),采集到該交叉口交通流量等信息。本次采集數(shù)據(jù)時(shí)間段為17:00-18:00,調(diào)查數(shù)據(jù)見表3-表5。

表3 交叉口高峰小時(shí)車輛交通量Table 3 Passing quantity per hour of the crossing during the peak period

表4 交叉口高峰小時(shí)行人交通量Table 4 Passing quantity of pedestrians per hour of the crossing during the peak period

表5 交叉口實(shí)地行人相位配時(shí)表Table 5 Phase timing table for pedestrians on site at the crossing

3.3 交叉口飽和度分析

利用Aidaroe軟件配置相對(duì)應(yīng)的交叉口方案,輸入所調(diào)查的機(jī)動(dòng)車流量,從而對(duì)該交叉口的飽和度進(jìn)行分析[12]。

圖3 交叉口飽和度分析圖Fig.3 Analysis chart for the crossing saturation

圖3表明,該交叉口機(jī)動(dòng)車道的平均飽和度為0.85,在高峰時(shí)期交叉口的東西方向有較大的擁堵現(xiàn)象出現(xiàn)。與現(xiàn)場高峰小時(shí)調(diào)查的現(xiàn)狀一致,東西方向的的交通壓力較大。

4 二次過街優(yōu)化及仿真

4.1 行人渠化設(shè)計(jì)

根據(jù)目前對(duì)機(jī)動(dòng)車道的服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)估后,發(fā)現(xiàn)該交叉口信號(hào)配時(shí)不合理,高峰時(shí)期有大量行人過街影響了機(jī)動(dòng)車道的通行能力,同時(shí)增加行人過街的危險(xiǎn)性。因此,本文擬改為行人二次過街,并設(shè)置合理的信號(hào)配時(shí)方案。提高行人過街安全性的同時(shí),提高交叉口的通行效率。

4.1.1安全島設(shè)置

東西方向由于受到欄桿、標(biāo)線等道路因素影響,且現(xiàn)狀條件下的信號(hào)燈時(shí)長足以讓行人通過,所以無需設(shè)置二次過街。南北方向車流量及行人交通量都較大,且人行橫道長度為26 m,根據(jù)文獻(xiàn)可知超過16 m的過街斑馬線要設(shè)置行人駐足安全島[13]。該街道并沒有設(shè)置二次過街駐足安全島,這是造成該路段點(diǎn)擁堵,延誤過街時(shí)間,行人違章過街的主要原因。因此,現(xiàn)擬在南北方向人行橫道設(shè)置二次過街安全島,而東西進(jìn)口道路將仍然延用一次過街方式。具體行人交叉口行人過街渠化圖見圖4.

圖4 荔華東大道和荔城南大道交叉口行人二次過街渠化圖Fig.4 The second passing canalization chart for pedestrians in the crossing between Lihua East Road and Licheng South Road

4.1.2信號(hào)控制配時(shí)及相位優(yōu)化

1)相位優(yōu)化。通過實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)可知,該交叉口因地處莆田市萬達(dá)商圈附近,其機(jī)動(dòng)車與行人過街流量均較大,且由于人行橫道長度較長,并且常存在綠燈最后時(shí)刻行人匆忙穿越人行橫道現(xiàn)象,行人過街的清空時(shí)間將影響下一相位的機(jī)動(dòng)車通行效率。因此對(duì)該交叉口進(jìn)行行人二次過街相位優(yōu)化,機(jī)動(dòng)車相位保持原來相位不發(fā)生改變,具體優(yōu)化后的相位配時(shí)圖見圖5.

圖5 交叉口信控相位方案優(yōu)化圖Fig.5 Optimization chart for the signal control camera positions programme at the crossing

2)信號(hào)控制配時(shí)優(yōu)化。交叉口經(jīng)過安全島渠化后,相應(yīng)的配時(shí)方案隨之改變。南北方向利用二次過街渠化的方法后,行人延誤得到明顯改善。機(jī)動(dòng)車的相位與原始相位保持不變,行人相位在原有相位的基礎(chǔ)上,對(duì)第二和第四相位進(jìn)行優(yōu)化,使得部分行人得以繼續(xù)進(jìn)行穿越人行橫道,縮短總通行時(shí)間,降低平均延誤。具體機(jī)動(dòng)車與行人相位配時(shí)見表6.

表6 交叉口優(yōu)化行人相位配時(shí)表Table 6 Phase timing table for optimizing pedestrians at the crossing

4.2 VISSIM仿真

根據(jù)對(duì)莆田市荔城南大道與荔華東大道的交叉口的實(shí)地調(diào)查,利用實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),把所需的指標(biāo),例如:機(jī)動(dòng)車交通量、行人交通量、車輛類型等輸入到VISSIM軟件中,并且建立合理的仿真場景;對(duì)行人二次過街進(jìn)行優(yōu)化后,在荔城南大道的南北走向中增設(shè)安全島,以保證行人的安全和提高整個(gè)道路網(wǎng)的通行效率。因此在荔城南大道機(jī)動(dòng)車進(jìn)行左轉(zhuǎn)時(shí),放行與其相位沒有沖突的行人,使行人通行到道路中央的安全島駐足區(qū)進(jìn)行等待;在荔華東大道機(jī)動(dòng)車進(jìn)行左轉(zhuǎn)時(shí),放行另一側(cè)與其不存在沖突點(diǎn)的行人進(jìn)行過街。

4.3 交叉口行人二次過街優(yōu)化

在荔城南大道的人行橫道中設(shè)置安全島,并將原來的一次過街方式轉(zhuǎn)為二次過街,在行人的安全得到保證的同時(shí),還降低了行人二次過街的平均延誤和行程時(shí)間,并且汽車的通行效率也有一定的提升。

通過VISSIM實(shí)例仿真以及優(yōu)化后的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,在增設(shè)安全島以及對(duì)交叉口的信控配時(shí)進(jìn)行優(yōu)化后,行人二次過街的行程時(shí)間有了明顯的下降,其中荔城南大道北進(jìn)口道左轉(zhuǎn)流向荔華東大道的行程過街時(shí)間更是下降了21%.同時(shí)對(duì)于行人二次過街的平均延誤也有不同程度的降低,在一定程度上提高了交叉口的通行效率。具體行人過街行程時(shí)間對(duì)比見表7,行人過街平均延誤對(duì)比見表8.

表7 一次過街與二次過街行程時(shí)間對(duì)比表Table 7 Contrast table of of distance and time between the first and second passing

表8 一次過街與二次過街平均延誤對(duì)比表Table 8 Contrast of average delay of the first and second passing

4.4 機(jī)動(dòng)車道優(yōu)化后通行能力

在基于行人二次過街設(shè)置安全島后,相應(yīng)的信號(hào)周期也隨之改變。為了證明方案的可行性,現(xiàn)對(duì)交叉口飽和度進(jìn)行優(yōu)化后的分析。對(duì)交叉口利用Aidaroe軟件設(shè)置優(yōu)化后的信號(hào)周期,得到交叉口飽和度的指標(biāo)分析圖,見圖6.

圖6 優(yōu)化后飽和度分析圖Fig.6 Saturation analysis chart after optimization

由分析圖可知該交叉口在更改相應(yīng)信號(hào)配時(shí)后飽和度由原來的0.85下降到了0.83,表明交叉口的擁擠得到一定緩解。

5 結(jié)論

本文結(jié)合莆田市荔華東大道-荔城南大道交叉口的實(shí)地?cái)?shù)據(jù),對(duì)交叉口的現(xiàn)狀進(jìn)行研判,并對(duì)交叉口進(jìn)行行人二次過街優(yōu)化,同時(shí)對(duì)機(jī)動(dòng)車道的通行能力進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)所優(yōu)化的方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證,得出結(jié)論:當(dāng)人行橫道長度較長時(shí),行人無法一次性通過交叉口,在設(shè)有中央分隔帶的道路上可以利用其環(huán)境優(yōu)勢(shì),設(shè)置行人駐足島,與原有的中央分隔帶自成一體,提高空間利用率的同時(shí)增加了安全性。行人過街的延誤降低,且等待時(shí)間得到緩解,這樣就極大地降低了行人違章概率,所以設(shè)置行人二次過街的方案具有可行性,在該領(lǐng)域同類型路段口值得應(yīng)用與推廣。