平面交叉口行人过街组织方法比较研究

苏文鹏， 江一凡， 张 宁， 韩凤春

(中国人民公安大学交通管理学院， 北京 100038)

0 引言

行人是城市交通系统的重要组成部分，也是交通活动中相对弱势的一方。行人在交通活动中的不安全性主要表现在与车辆之间的冲突，而这种冲突往往发生在过街时。因此，保证行人过街安全性与效率是交通组织中的关键问题。

对于行人过街交通组织，分为路段和交叉口两部分，目前相关研究也集中在这两方面。如李汝志在《多车道行人过街特性及安全岛设置方法研究》[1]中通过分析行人在多车道路段处的过街录像并进行数据统计后，得出安全岛设置位置与行人等待区域、安全岛尺寸与行人到达率和平均等待人数之间的关系；赵新[2]在文章中，从延误、交通量及设施设置三个方面对二次过街的适用范围进行了界定；李昂[3]提出了行人过街延误模型并利用实测数据进行仿真评价，结果表明二次过街能够提高行人过街效率，但仿真过程中也需要考虑行人违规过街的情况；洪荣卿则在《基于VISSIM的交叉口行人二次过街模拟》[4]一文中提出了行人二次过街在时间和空间上的应用条件，同样通过仿真分析说明二次过街的适用性与可行性。

目前文献主要针对一种行人过街组织讨论其应用效果，缺少相同情况下不同方式之间适用性的比较。基于此，本文以提高行人过街效率与保证行人过街安全性为出发点，对不同组织方式在相同交通条件下的组织效果进行比较。利用实地调查数据，通过仿真分析得到结果，以期为行人过街组织方案的设计提供参考。

1 行人过街组织方法与相位设计

1.1 行人过街组织方法

1.1.1 设置实体渠化岛

实体渠化岛是在交叉口内部设置的高出路面的三角形状设施，也叫安全岛，如图3所示。行人可以利用实体渠化岛在红灯时间内等待过街，右转机动车也可以提前分离完成转向而不受影响。由于实体渠化岛方式下交叉口内部空间被压缩，缩小了交叉口实际尺寸，因此也减小了行人的过街距离。一般情况下，设置实体渠化岛的交叉口均采用四相位控制，此时，行人与机动车之间的冲突主要为进入和离开安全岛时与右转车辆的冲突。

根据行人平均步速与过街距离能够得到行人过街最短绿灯时间，它是行人过街应满足的最基本时间条件，计算公式为[5]：

式中：Lp为行人过街长度，m；vp为行人过街步速，取1.0 m/s；I为绿灯间隔时间，s。

交叉口尺寸较大，行人无法在一次绿灯期间内通过交叉口时，可以通过施划实体渠化岛缩短行人一次过街最短距离，使其过街时间大于最短绿灯时间。

1.1.2 设置安全岛

行人在相位绿灯时间内无法一次通过交叉口的根本原因在于道路过宽，过街所需绿灯时间与过街距离不匹配。此时，可以利用绿化带的空间将其延伸至交叉口的部分施划人行横道并设置为安全岛，引导行人二次过街，如图4所示。

在设置安全岛的交叉口，绿灯末期到达的行人可分两段通过，减小一次过街最短距离的同时也为行人提供了驻足等待的空间。当配合多相位控制时，可利用之前相位周期内没有被利用的绿灯时间分段放行，行人总延误并不会降低。

1.2 相位设计

1.2.1 一般行人过街相位

以四相位为例，一般交叉口东西及南北方向各有两个相位，用来放行直行及左转的车辆，如图1所示。行人只能在每个方向直行相位的绿灯时间内通行，即整个信号周期只能利用两个相位，绿灯时间利用率较低。

一方面，一个周期内只有两个相位用于行人过街对于行人流量较大的路口将无法满足过街需求并增加行人过街延误。如果通过延长行人过街相位的绿灯时间来增加行人过街流量，会造成其他相位车辆延误的增加，不利于交叉口的整体运行效率；另一方面，行人在交叉口等待过街时会有一个忍耐的极限值，结合相关文献及实地调查研究，这个极限值大约为30～40 s，一旦超过了忍耐极限，个别行人往往会采取抢行的方式通过交叉口。一般情况下，四相位设置的交叉口行人等待时间都会超过这个极限值，导致违规过街的行人数量增加。

1.2.2 行人过街组织相位设置

无论采用哪种方式对行人过街进行交通组织，都要考虑使相位设置与渠化设计相匹配。

实体渠化岛组织方式下，交叉口相位设计与一般相位设计方式相同，即四相位控制下的行人过街组织，如图1所示。同时，应根据行人与机动车实际流量合理确定信号周期和分配绿灯时间，使行人的等待时间尽可能小于极限忍耐时间。

图1 四相位交叉口信号配时及行人过街示意图

安全岛组织方式下，对于同样的相位设置条件，由于道路中央安全岛的存在，除了在直行相位放行外，还可以利用每个方向的左转相位将绿灯末期到达交叉口的行人进行分段放行，即在相位2和相位4中增加了行人过街相位，如图2所示。相位2中，在放行东西进口的左转车辆时，不受其影响也不对其产生影响的其他出口和入口的行人可以通过并站在道路中间的安全岛内等候，待相位3绿灯启亮后放行一部分在安全岛等候的行人，相位4绿灯时间内则可将相位2时进入到安全岛的行人全部放行到对面人行横道，相位4过程亦然。这样，行人原先没有通行权的两个相位绿灯时间被有效利用并形成互补，缩短了行人一次过街的距离、增加了行人过街的流量。

图2 设有安全岛交叉口信号配时及行人过街示意图

2 行人过街交通组织实例分析

本文以北京市丽园路—兴华大街交叉口为例，基于实地调查数据，对两种不同行人过街组织方法进行对比，通过仿真得到评价结果。

2.1 交叉口交通组织现状

丽园路—兴华大街交叉口位于北京市大兴区，四个方向道路横断面均为一块板形式。兴华大街南北走向，为双向九车道的主干道。南北进口5车道(专左、专右各1条及3条直行车道)、出口4车道；丽园路东西走向，为双向四车道的次干道。东西进口4车道(直左、专右各一条)，出口2车道。交叉口北邻地铁4号线枣园站，由交叉口去往地铁站的行人较多；南侧50 m为物美大型购物超市；东西两侧均建有小区(东南及西北角处)，小区内部经由交叉口去往超市购物的人流量较大。

选择周六晚高峰时段(17：30～18:30)进行调查，在制高点利用摄像机完整记录每个方向机动车及行人通过交叉口的情况。利用人工观测法统计交叉口交通流量，整理并换算为标准车型后得到高峰小时机动车流量及高峰小时行人/非机动车流量，分别如表1和表2所示。交叉口现状信号配时如表3所示。

表1 小时机动车流量 veh/h

表2 小时行人/非机动车流量 per/h veh/h

表3 交叉口现状信号配时方案

交叉口采用三相位控制，相位1、相位2、相位3分别为东西直左，南北直行与南北左转。相位1东西入口处的左转车辆会与东西方向过街行人发生冲突，无法保障行人过街安全，同时增加左转车辆延误；兴华大街宽49 m，由现状绿灯时间间隔(4 s)计算出的行人过街所需最短绿灯时间为52 s，大于相位1绿灯时间，行人无法一次通过交叉口，过街安全性差。实地调查中发现，东西方向行人抢行或是一次绿灯时间无法通过路口而聚集在道路中间的情况较多。相位2绿灯时间内行人可以一次过街。综上，应缩短东西方向行人一次最短过街距离并消除其与左转机动车之间的冲突，保证行人过街安全。

2.2 行人过街交通组织方案

2.2.1 设置实体渠化岛

经实地测量分析，交叉口现状条件下东西方向进口道过宽，可以在压缩进口道及非机动车道宽度的情况下在交叉口内设置实体渠化岛，缩小交叉口尺寸以减小行人过街距离，并为其提供驻足区，如图3所示。

图3 实体渠化岛方式下交叉口渠化图

设置实体渠化岛后交叉口东西方向行人过街距离由49 m减少至20.8 m，所需最短绿灯时间由52 s减少为25 s，大于相位1绿灯时间，行人可以在绿灯时间内通过路口。同时，东西方向增加一个左转专用相位，避免行人与左转车辆的冲突，提高其过街安全性及交叉口运行效率。实体渠化岛方式在增加一个相位的情况下信号周期比现状减小13 s，即利用更小的周期满足了行人的过街需求并使交叉口延误降低，信号配时如表4所示。

表4 两种组织方式下交叉口信号配时方案

2.2.2 设置过街安全岛

在道路中央设置安全岛同样可以缩短行人一次过街距离，并为行人提供驻足等待的空间，如图4所示。安全岛组织方式下，根据相序及车流行驶轨迹合理组织行人放行顺序，可以充分利用相位绿灯时间组织行人进行二次过街。即在相位2和相位4中加入行人过街相位，相位2绿灯启亮时行人由人行横道一侧步行进入安全岛，同时将上一个周期驻足在安全岛的行人放行至对面；相位4绿灯启亮时，放行相位2绿灯时间内达到安全岛的行人至对面，这一侧的行人步行至安全岛等待下一个相位的绿灯时间通过。这样，相位2和相位4形成互补，增加了行人过街总流量。

图4 过街安全岛方式下交叉口渠化图

《城市道路交叉口规划规范》(GB 50647—2011)第7.1.5条规定，安全岛的宽度不应小于2.0 m[6]，兴华大街人行横道宽度为6 m，满足设置要求。可以取道路中央靠近进口道一侧设置宽度为4 m的安全岛，同时在人行横道外侧设置2 m的非机动车过街区域，分离过街行人和非机动车。设置安全岛后，东西方向行人一次过街最短距离减少至24 m，相位1中行人最短过街时间gmin=27 s，比现有的42 s缩短了15 s，为行人二次过街提供了条件。为保证在相同条件下比较，安全岛方式下交叉口信号配时同实体渠化岛方式相同，也采用表4的方案。

2.3 方案仿真比较分析

在交通仿真软件VISSIM中建立交叉口现状及两种行人过街交通组织方式下的路网图，整理实际调查数据并分别输入到3个不同的场景中，对现状及两种方式下的交叉口运行状况进行仿真分析，分别输出行人及交叉口平均延误等5项评价指标，仿真结果如表5所示。

由表5可知，两种组织方式下行人、车辆及交叉口延误均有明显下降。实体渠化岛组织方式与现状相比，行人平均延误、车辆平均延误、车辆停车延误与交叉口平均延误分别下降了63%、28%、16%、35%，交叉口服务水平由D提高到C；交通安全岛组织方式与现状相比，行人平均延误、车辆平均延误、车辆停车延误与交叉口平均延误分别下降了75%、42%、36%、41%，交叉口服务水平同样由D提高到C。两种组织方式均能有效降低车辆延误及行人过街延误，提高交叉口运行效率。其中，交通安全岛的实施效果好于实体渠化岛。

表5 优化方案仿真参数对比

3 结论

行人过街组织是交叉口交通组织的重要组成部分，本文基于实际调查数据，对设置实体渠化岛和交通安全岛两种行人过街组织方式进行对比分析，利用VISSIM仿真软件得到相关参数。结果表明，两种组织方式均能有效降低行人过街及车辆延误。其中，交通安全岛在改善行人过街秩序、提高交叉口运行效率方面要优于实体渠化岛。因此，相同条件下，交通安全岛更适合作为行人过街交通组织的设计方案。