路段无信号控制人行横道实际通行能力研究

邱 杨

(广东建设职业技术学院， 广东 广州 510440)

路段无信号控制人行横道实际通行能力研究

邱 杨

(广东建设职业技术学院， 广东 广州 510440)

分析了影响路段无信号控制人行横道通行能力的各方面影响因素，包括行人过街速度，人行横道的有效宽度，行人等待时间等，并以可接受间隙理论为基础，利用概率论的方法推导出行人等待安全间隙以及错过安全间隙的概率，通过计算通行能力的损失值，最终得到路段无信号控制人行横道的实际通行能力的计算模型。

交通工程； 步行交通； 计算模型； 实际通行能力

0 引言

在城市的次干路和支路上，路段人行横道通常是没有信号控制的，尽管《中华人民共和国道路交通安全法》规定机动车行经没有交通信号的道路时，遇行人横过道路，应当避让，但现实中行人和机动车在路段无信号人行横道处往往会发生冲突，都想抢先从对方的间隙中通过，在人车争夺时空资源的过程中，行人是弱势群体，人行横道的通行能力会受到很大的影响，当行人过街需求和人行横道的实际通行能力产生矛盾时，就容易引起交通事故和交通堵塞，因此需要对路段无信号人行横道实际通行能力进行研究。实际通行能力的计算能够反映无信号人行横道的服务水平，能够为行人过街交通设施的设置提供基础参数，对行人交通流及混合交通流运行都有着重要的意义。

1 人行横道实际通行能力的定义及计算模型的建立

1.1 路段无信号人行横道理论通行能力的定义

路段无信号控制人行横道的理论通行能力应该是在理想状态下，在单位时间内双向能够通过人行横道的最大行人数量。理想状态是指天气状况良好，行人身体健康，能保持正常中等步速过街；人流到达是均匀的且可以不间断通过；人行横道宽度、长度均未被占用，符合规范要求。在理想状态下，路段无信号控制人行横道的通行能力为：

(1)

其中：t0为连续行人流之间的时距，s；v0为行人过街步行速度，m/s，目前的国内研究成果表明通用的行人过街设计速度可取1.2 m/s[1]；B为人行横道的宽度，m；若把人行横道划分为若干条行人通道，b即为每条通道的宽度，m，由于我国行人过街时的横向间距为1 m[2]，b值可取1 m；l0为人行横道的长度，m。

1.2 路段无信号人行横道实际通行能力计算模型

实际通行能力是指在实际的道路和交通条件下，单位时间内双向能够通过人行横道的最大行人数量。根据研究，我国行人在穿越路段无信号人行横道时会出现以下一些特性：

1) 行人在穿越人行横道时, 绝大部分行人都会加快自己的步行速度,而且会根据车辆间距的大小在一定的程度内调整自己的步行速度, 充分利用车流中出现的安全穿越间隙通过。

2) 行人过街前都会要判断是否有安全穿越间隙, 如果有就会立即穿过街道;如果没有,就只能等待安全穿越间隙的出现。

3) 由于人流到达的不均匀性，即使机动车流出现了安全穿越间隙，也不一定有行人到达并穿越。

4) 人行横道上的人流是两个方向的，对向人流之间必然会产生干扰。

针对路段无信号人行横道行人过街的这些特性，其实际通行能力可用下式表示：

(2)

其中：N损为双向行人等待安全穿越间隙和无行人到达穿越安全间隙两种情况造成的通行能力的损失,人/h;v为行人过街实际的步行速度,m/s，要进行实地调查或根据行人特征选用。

1.3 实际通行能力计算模型参数确定

1.3.1 行人过街速度v

研究表明，行人过街的速度总体分布在0.83～1.30 m/s之间。无信号路段行人过街速度会受到季节、行人年龄、性别、过街行人数量以及人行横道长度的影响。行人过街的平均速度冬季大于夏季，中青年人大于老年人，男性高于女性，随着过街人数的增多而降低，随着人行横道长度的增加而增大[1]。因此，可根据研究的季节，人行横道的长度，过街行人数量的多少以及年龄组合等具体情况，选取过街速度进行实际通行能力的计算。

1.3.2 有效人行横道宽度B′

(3)

图1 人行横道有效宽度示意图

1.3.3 通行能力损失值N损

行人穿越机动车道，大致可分为3种形式：一次穿越、逐条车道穿越及分方向穿越。一次穿越是指选择机动车流的综合安全间隙，一次穿越所有机动车道；逐条车道穿越是指行人逐条车道寻找安全间隙穿越；分方向穿越就是行人二次过街，先等待一个方向的安全间隙穿越到分隔带，再等待另一个方向的安全间隙穿越到达马路对面。不同穿越方式所引起的通行能力损失值是不同的。

大城市次干路机动车道条数通常为4～6条，规范中规定当道路宽度超过4条机动车道时，人行横道应在车行道的中央分隔带或机非之间的分隔带上设置行人安全岛[3]。另有相关研究表明，当单向交通流量Q大于300 pcu·h-1时,两次过街的延误小于一次过街的延误,延误的差异随着流量的增加而迅速增大[4]。根据设计规范及过街经验，城市次干道上行人多采用二次过街，即分方向穿越的较多，选择一次穿越和逐条穿越的极少。文中以分方向过街为研究重点。

通过实际观察发现当行人到达人行横道时,首先要判别在路上行驶的车辆之间是否有安全间隙可穿越，若有则立即通过人行横道,否则就等待下一个安全间隙。有时也会出现无行人到达穿越安全间隙，即错过安全间隙的情况。行人在等待安全间隙或者错过安全间隙的时间内，会损失一部分通行能力，要研究这部分损失的大小，就要了解安全间隙出现的概率。

在无信号控制的路段上，车流量和行人流量一般都不大，机动车和行人到达都服从泊松分布，道路上的机动车车头时距和行人时距都服从负指数分布。若记机动车车头时距和行人时距分别为hc、hp，车辆和行人的到达率分别为λc、λp，行人穿越机动车的临界时距为τ。

根据以上的分析，可以得出行人到达后必须等待的概率为:

因此，行人在分方向穿越机动车道的过程中，由于等待安全间隙而造成的通行能力的损失如下：

(4)

式中:λc、λp是通过调查得到；τ是行人穿越的安全间隙。从行人的速度、穿越的距离及行人穿越的群体性出发，同时考虑到对向行人的干扰问题，可用下式计算[5]：

其中：n为单向机动车道数；D为一条机动车道宽度，一般取3.5 m左右；V为行人过街步行速度；N为单向行人过街排数，N=过街人群数×b/B；t为连续行人流之间的时距，0.83 s；R为行人判断安全间隙所需的时间，取1 s；Y为第1排行人在穿越过程中受对向行人干扰后增加的时间，具体计算方法见文献[5]；I为车身长度通过的时间，取标准小客车I=0.72 s。

综上所述，对于分方向过街形式，路段无信号控制人行横道通行能力可用下式计算：

N损1-N损2-N损3-N损4(ped/h)

(5)

N损1、N损2是指一个方向的过街行人过街时到达中间带之前和之后的损失值；N损3、N损4是指对向的过街行人过街时到达中间带之前和之后的损失值。

2 实例验算

本文选取广州市先烈东路沙河顶地铁站附近的一个人行横道作为研究算例，此处由于行人过街没有信号控制，人车冲突明显，交通比较混乱，高峰时易造成交通堵塞，行人过街的路权及安全性得不到保障。

调查时间为工作日15:30～16:30，该路段为双向6车道，道路宽21 m，实地调查交通量为2 050 pcu/h，该人行横道有效宽度为5 m，长21 m，实地调查行人流量为656 ped/h，过街行人都是单排通过，无对向行人干扰。调查数据整理如下：

λp南-北=0.1 ped/s，λp北-南=0.09 ped/s；

λc西-东=0.29 pcu/s，λc东-西=0.28 pcu/s。

根据本文提出的计算模型，计算结果如下：

同理可得N北—南3=1978 ped/h，N北—南4=1987 ped/h。

计算结果反映了该无信号控制人行横道的实际通行能力非常有限，不到实际过街人流量的一半，进一步说明了该路段容易交通拥堵的原因。以上算例证实了本文提出的实际通行能力的计算模型能够较为准确地反映路段无信号人行横道的实际使用状况，能够为行人过街设施的选择与设置提供一定的参考。

3 结语

本文充分考虑了造成路段无信号控制人行横道通行能力损失的各方面影响因素，包括行人过街速度，人行横道的有效宽度，行人等待穿越安全间隙及错过安全间隙的可能性等，在推导通行能力损失值时以可接受间隙理论为基础，利用概率论的方法推导出行人等待安全间隙以及错过安全间隙的概率，并通过实例进行了验算。本文的通行能力计算公式，可较准确的计算出路段无信号控制人行横道的实际通行能力，为人行过街设施的选择及设置提供有力依据。

[1] 裴玉龙，冯树民.城市行人过街速度研究[J].公路交通科技,2006,23(9):104-107.

[2] 冯绍海，李淑庆，谢晓忠.交叉口人行横道通行能力研究[J].交通信息与安全,2011,29(1):20-23.

[3] GB 50220-1995,城市道路交通规划设计规范[S].

[4] 杨晓光，劳云腾，云美萍.无信号控制路段行人过街适用性研究[J].同济大学学报(自然科学版),2007,35(11) :1466-1469.

[5] 陈白磊，彭国雄.无信号控制下城市行人过街延误研究[J].道路交通与安全,2001(5)：19-23.

1008-844X(2016)04-0174-04

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