路段行人过街安全服务水平研究

袁黎，沈玥，吴文路，赵海娟

(1.河海大学 土木与交通学院，江苏 南京 210098；2.武汉市规划研究院，湖北 武汉 430014)

路段行人过街安全服务水平研究

袁黎1，沈玥1，吴文路2，赵海娟2

(1.河海大学 土木与交通学院，江苏 南京 210098；2.武汉市规划研究院，湖北 武汉 430014)

通过对行人在路段过街行为特性分析，分别选取基于改进延误的效率指标和基于危险指数的安全指标评价行人过街的效率性和安全性，由此构建路段行人过街安全服务水平的评价体系，以综合经济损失作为综合评价指标，提出了路段行人过街综合评价模型.对南京某信号控制路段行人过街安全服务水平进行实例分析，得出该路段行人过街安全服务水平等级.

交通安全；路段；行人过街特性；安全服务水平

0 引言

近年来，国内外对行人交通的安全问题越来越重视，针对行人过街安全性国内外都有较多地研究. Mitman[1]等对行人与机动车在路侧人行道、路面机动车道等不同冲突条件下的行人行为进行统计分析 .我国虽然起步较晚，但也取得了不少成果， 赵建友和杨雪峰[2]利用人车潜在冲突次数来衡量行人安全性和冲突严重程度，提出了一套交叉口安全评价指标；严萍[3]等分析了右转车与行人冲突的现象，提出右转车与行人相位拆分的流量临界模型以及相位分设的临界值的计算方法.然而现有针对行人过街的研究只是单从行人过街设施或者行人过街时的交通流量等某一个方面进行分析，例如研究人行横道的服务水平；或单从行人过街的舒适性、通达性、安全性等某一个角度出发考虑；或是通过问卷调查等主观分析等主观分析手段来进行服务水平的分级，受到主观作用的影响较大，且需要耗费大量的人力和时间以及处理庞大而繁杂的数据，此外这些研究所得的模型和结论大多缺少系统地定性描述和定量标定，尚未形成完整的评价体系.并且这些大多集中在交叉口处行人过街的安全性的研究，对路段上行人过街安全性的研究不多. Kononov与 Allery[4]在 2003年的论文中提出了安全服务水平的概念，基于之前的研究，本文提出路段行人过街安全服务水平的概念，描述在不同过街条件下，有路段过街需求的行人在过街过程中能得到的服务水平等级，即路段过街所能提供的交通安全程度.将安全服务质量与效率服务质量相结合，从安全服务水平角度对路段过街行人状况进行客观评价. 两种服务虽都为行人过街时所希望满足的，但是两者间却存在着矛盾.因此本文提出的安全服务水平希望能对行人过街的安全和效率进行了综合考虑及评价，为交通参与者评估过街状况、交通管理部门改善过街设施等提供更加全面、完善的参考依据.

本文通过对行人过街的行为机理进行调查，得出行人过街效率性和安全性两方面的需求，确定其影响因素[5]对应的基本参数和评价指标，再引入交通经济损失理念，建立信号路段行人过街安全服务水平总评价模型，最后确定信号路段行人过街安全服务水平等级标准.

1 信号路段行人过街影响因素分析及评价指标选取

1.1 信号路段行人过街影响因素分析

行人过街行为受主观需求和客观环境的影响，分为分析决策阶段和实施穿越阶段，通过对不同阶段内路段行人过街行为机理[6]的调查分析，确定了影响行人过街的因素.主要包括路段车流量、路段车速、信号灯、车道数及车道宽度、人行横道和路面属性等方面.

1.2 评价指标确定

效率性和安全性是行人过街最重要的需求，因此需要寻找到能够对其进行综合评价的指标.行人过街的安全性[7]是指有过街需求的行人能安全地通过道路，即研究不会发生危险的概率.故而本文提出路段行人过街危险指数[8]来分析行人过街的安全性，并从中选取出评价行人过街安全的指标.行人过街的效率性是指行人过街时能无需等候及改变原有路径下通过道路.行人过街延误水平可作为衡量行人过街交通服务水平的一种重要标志.因此本文通过引入行人过街延误水平来对其效率性进行分析，从中选取出评价行人过街效率的指标.

本文引入经济效益的概念对评价指标进行直线型无量纲化处理，将得出的真实评价指标与指标有关的经济效益建立线形关系式，从而转化为拥有共同量纲的评价值.

1.3 基于改进延误的行人过街效率指标选取

路段行人过街延误的分布规律基本相同，在街边及道路上都有可能产生延误[9].为确保结论更具适用性，本文选取了 6处调查位置，其中主干路，次干路，支路各两条，分别在平峰时段1h(15∶30～16∶30)和高峰时段1h(17∶00～18∶00)对其进行观察，对得到的 300个有效数据样本进行整理，记录了 300位发生过街等待的行人在街边等待的延误时间以及穿越过程中的延误时间.利用 SPSS19.0软件对数据进行处理，得到模型中各变量的系数Estimate，自由度df，检验t值，概率p值Sig.,如表 1所示.

表1 信号控制路段模型参数检验

考察参数街边停驻延误穿越行进延误误差值Estimate1．733．252．086df111t2．6432．229-1．592Sig．0．0000．0000．015

根据表 1中数据，t值对应的系数显著不为 0，p值检验Sig.<0.05，说明两个因变量在统计上都十分显著，参数的估计精度较高.

通过以上分析，所建立的延误计算模型能很好地解释路段行人过街的延误水平.由街边停驻延误dx1与穿越行进延误dx2组成，采用线性回归算出路段行人过街延误Dxk，得出行人过街延误成本CDx，即为行人过街效率指标，公式为：

Dxk=1.733dx1+0.252dx2+0.086

(1)

式中:dx2为信号黄灯时长， s；λ为机动车到达率，辆/ s；tqh为排队车辆间时距， s，可取 0.5s；wk，wq分别为人行横道及车道宽， m，其中可取标准车道 3. 5m；Ep为人均延误经济损失值，元/人· h；Gp为人均国内生产总值，元/人，取调查年的统计值；Tp为每年的工作时间， h.

1.4 基于危险指数的行人过街安全指标选取

在信号控制路段对事故发生[10]的机率Pxk以及事故造成的恶性程度MDpz进行分析，然后计算行人过街危险指数RIxk，并采用社会经济损失法得出行人危险经济成本Cxk.

(3)

假设此时车辆的到达率服从负指数分布，则车辆的车头时距小于行人可穿越车间临界间隙的概率，如式(4)所示.

(4)

由此，得到信号控制路段行人过街时与车辆发生碰撞，即人车事故发生的机率，按式(5)计算.

(5)

假设车辆与行人间的时距为tv-p，车辆驾驶员的反应时间为tf，车辆的安全停车时距tt.当tv-p>tt时，车辆与行人不会发生碰撞；当tf

(6)

由于事故发生时的车速数据较难获取，因此可认为当车辆出现紧急避险状况时，即认为发生一次事故，将此时车辆的初速度近似作为事故发生的初速度，车辆通过人行横道的速度近似作为碰撞速度.由于人车碰撞传递的能量值数值较大不利与计算分析，所以将其与瞬时初速度的动能相除得到碰撞的动能比值，以该比值作为碰撞事故恶性程度的判定值，如式(7)所示.

(7)

路段行人过街危险指数即为人车碰撞事故发生机率与事故导致的恶性程度的乘积，如式(8)所示.

(9)

上式中，txk为信号控制人行横道处车辆的安全制动时距，s；tf为司机发现危险到采取措施的时间，s，据《城市道路设计手册》推荐混合车流取1.5s；tt为车辆的安全制动时距；g为加速度，取9.8 m/s2；Vc为车辆的行驶速度，m/s；λ为车辆到达率，辆/s；n为车道数；lk，wk为分别为人行横道的长度和宽度，m；sp为人均过街占用面积，m2，一般取0.9 m2；C为个信号周期，s；tg，ty为分别为行人绿灯、黄灯信号时长，s；θ为行人绿灯信号末期或红灯信号期间过街的行人比例，取0.2；m为机动车质量，t，按标准小客车的质量4.5 t；vc为路段设计车速，km/h；∑Lzt为行人过街事故总体经济损失；tv-p为车辆与行人间的时距.

2 信号路段行人过街安全服务水平评价模型建立

2.1 路段行人过街安全服务水平评价模型建立

2.1.1 模型构建

路段行人过街[11]安全服务水平需将两个评价方向合理结合，本文引入综合经济损失成本的概念作为安全服务水平的综合评价指标，分别由危险所造成的经济损失和延误造成的经济损失组成，通过线性加权和法合成，公式为

(10)

式中:Czh为路段行人过街综合经济损失成本；Cwx，Cyw分别为路段行人过街危险经济成本和延误经济成本；wwx，wyw分别为危险经济损失和延误经济损失的权重.

2.1.2 权重系数标定

wwx，wyw为一对权重系数，有wwx+wyw=1，它们反映了模型中行人过街安全评价指标和行人过街效率评价指标对综合评价指标的影响.

(1)单位延误经济损失值

由于调查数据为2014年的，所以Gp取2014年我国人均国内生产总值7 485美元(约合人民币46 531元)，每年的工作时间取一年的工作日为250 d，每天工作时间取8 h.

(11)

(2)单位危险经济损失值

根据2000年～2010年的交通事故统计年报，现有研究中指出[12]，人车发生冲突时的经济损失可按式(12)计算.

(12)

式中:K1为每一冲突肇事率，据统计可取1.25×10-5；C1、C2分别为每起事故的死亡和受伤成本，根据最高法院的司法解释对事故死亡的赔偿标准计算方法，可取420 660元和120189元；PDO为平均事故财产损失，根据驾驶者受伤程度严重性分析，一般财产损失约为死亡成本的1/10，取42 066元；M1、M2分别为每起事故死亡人数和受伤人数，取0.18和0.86；K2为行人事故率，取0.017. 由此计算出人车冲突的经济损失为0.04元.由于本文提到的人车危险与人车冲突在本质上相同，因此本文认为行人发生一次危险的经济损失为0.04元.

(3)权重确定

利用以上求得的经济损失值，可确定出评价指标的权重.

(13)

2.2 安全服务水平等级划分

2.2.1 延误经济成本损失分级

英国研究人员通过调查得出的行人所能承受的最长等待时间为45～60 s；日本的研究结果为30 s左右；我国研究人员得出的发达地区的行人最长等待时间为20～30s.基于以上研究，结合HCM2010中的延误水平分级标准，确定出信号控制路段过街行人的平均延误的级别划分，由式(11)得出我国人均每秒延误产生的经济损失约元.根据式(2)，得到信号控制下路段行人过街的延误成本等级，如表2所示.

表2 信号控制路段行人过街平均延误和延误成本等级

2.2.2 危险经济成本损失分级

信号路段行人过街危险指数是由事故发生机率和恶性程度的乘积所构成.

(1)事故发生机率分级

运用σ理论的划分方法及划分准则，将信号路段行人过街危险导致事故发生的机率分为4个等级，分别表示发生事故的机率微小、较小、较大、很大.通过实例数据采集，得到事故发生机率分布情况，确定出信号控制路段行人过街危险导致事故发生机率的等级量化标准，如表3所示.

表3 信号控制路段行人过街事故发生机率等级标准

(2)事故的恶性程度分级

本文对交通事故恶性程度判定的指标是基于人车碰撞时的瞬时速度计算得到动能占车辆发现危险时的瞬时初速度产生的动能比值，借由该比值所绘制的累积频率曲线，采用85%位频率曲线分析法得到不同碰撞等级的界定值，如表4所示.

表4 事故恶性程度等级标准

(3)路段行人过街危险指数分级

根据以上事故发生机率和事故恶性程度的分级情况，确定信号控制路段行人过街的危险指数等级标准.根据现有研究[13]，我国发生一次人车碰撞事故的平均经济损失约为70 000元.由式(4)可得出信号控制路段行人过街的危险经济成本损失等级标准，如表5所示.

表5 信号控制路段行人过街危险指数和 危险经济成本等级标准

评价标准等级危险指数危险成本/元A≤0．17≤1．19B0．17～0．381．19～2．66C0．38～0．672．66～4．69D>0．67>4．69

路段行人过街安全服务水平等级划分的依据式( 5)所示的综合模型的计算值，即路段行人过街为综合经济成本损失值，即路段行人过街安全服务水平的高低是由路段行人过街综合经济成本损失的大小决定的.通过实例数据采集和理论分析，最终根据综合经济成本将行人过街服务水平划分为四个等级，如表 6所示.

表6 信号控制路段行人过街综合经济成本等级标准

3 实例分析

本文以南京市江东中路上位于奥体中心东侧的信号控制路段行人过街为例，进行行人过街服务水平分析，并提出建议.本次调研时段同样为早高峰7∶00～9∶00、午平峰 11∶00～13∶00以及晚高峰期 17∶00～19∶00，获取所需数据后取平均值，服务水平影响参数均值：行人过街平均速度为1.2m/s；机动车平均速度为50km/h；人车避险次数为25h；人车紧急避险次数为7h；紧急避险平均车距为20m；紧急避险平均初速度47km/h；到达人行横道平均车速为27km/h.

通过上文公式计算可得其评价指标，如表7所示.

表7 行人过街安全服务水平评价指标

结合表7中信号控制路段行人过街安全服务水平等级标准，判断出该处行人过街位置的服务水平为B级.即行人过街的安全性较高，但延误较大，造成行人等待过街的时间过长，可能出现行人违章闯红灯等现象.建议采取双向不同的信号灯配时或两侧的信号灯相位错开等措施进行改善.

4 结论

本文提出了路段行人过街安全服务水平的方法来对路段行人过街的安全状况进行评价，得出主要研究结论如下：

(1)提出了路段行人过街安全服务水平的概念.从行人过街的效率性和行人过街的安全性两个方面对行人过街的状况进行综合地评价，并最终给出各级服务水平的标准量化值;

(2)确定了评价路段行人过街安全性和效率性的指标.基于对影响路段行人过街安全和过街效率的影响因素进行分析，选取路段行人过街危险指数及过街延误水平为指标，引入交通经济损失的理念，对两指标进行无量纲化处理，给出两评价指标的计算公式;

(3)建立了路段行人过街安全服务水平评价模型及其等级划分标准.以路段行人过街综合经济成本作为评价路段行人过街安全服务水平的综合评价指标，运用德尔菲法确定指标的权重值w.根据HCM 2010中延误水平的划分确定出路段行人过街延误水平的四个等级；利用85%位频率曲线分析法确定出路段行人过街危险指数的四个等级.最后确定出路段行人过街安全服务水平综合评价指标的等级标准量化值.

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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

国家自然科学基金资助项目(51308192)

袁黎(1974-)，女，副教授，博士，从事交通运输规划与管理的研究E- mail:yuanlibox@sina.com.

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