交叉口行人过街长度与信号控制问题分析

近年来，我国许多城市普遍存在行人过街难的现象，造成信号控制设计困难，给交通安全管理工作带来挑战。本文以典型交叉口为例，剖析造成行人过街难的问题原因，阐述城市道路交叉口平面设计、交通组织以及信号控制之间的关联问题，并提出改善建议。

一、交叉口行人信号设计问题

从道路交叉口信号控制的角度看，为保证行人安全过街的清空过程，需为其分配相应较长的信号时间。因此信号控制方案的设计受到行人过街时长的制约，这会对信号控制的灵活性和智能化（例如设置感应式信号控制）造成很大的负面影响。如图1中的道路交叉口，经测量各进口道人行横道长度数据为：东进口40m，南进口45m，西进口35m，北进口49m。

图1 道路交叉口

如果按常规四相位进行信号控制，设置信号设计的边界条件假设为：行人过街步速，行人最小绿灯时间，机动车信号最小绿灯时间，黄灯时间，全红时间。则某人行横道上的行人总通行时间gp与绿灯时间gp,0、绿闪时间gp,f的关系为：。绿灯时间gp,0需满足gp,0 ≥ gp,min,绿闪时间gp,f的设置目的是确保在绿灯时间gp,0内进入人行横道的行人可被清空，其计算公式为：。其中lp为该人行横道长度。

按上述条件，则仅为满足行人过街的（清空）安全需要的最小信号相位时间为：东西直行相位10+49=59s，东西左转相位20s，南北直行相位10+40=50s，南北左转20s，如此信号周期至少是169s（合理的信号控制周期应该在150s以下）。而且两个行人的红灯时间分别为119s和108s，已超上限值90s，如图2所示。这样的交叉口几乎没有任何余地实施比较智能化的感应式信号控制。

图2 现状最小周期定时信号配时方案

二、信号控制改进方案

改善措施分为两个部分：一是减小交叉口右转路缘石半径。二是增加人行过街安全岛。由同济大学主编的国标《城市道路交叉口规划规范》（GB 50647-2011）第7.1.5条第1款（强制性条款）规定：“人行过街横道长度超过16m时（不包括非机动车道），应在人行横道中央规划设置行人过街安全岛，行人过街安全岛的宽度应不小于2.0m，困难情况不小于1.5m。”如图3所示，如此改善后的人行过街距离分别为：东进口20m,南进口28m，西进口21m，北进口21m。

图3 某交叉口的原设计图与改善设计图对比

因此带来行人过街信号清空时间变化，如表1所示。

表1 改善后行人过街信号时间

假如采用图4所示的对称四相位信号控制，由于每个行人过街段都可以在连续两个机动车相位中获得绿灯机会，因此在定时信号配时情况下，设置人行过街安全岛，既可以给行人足够的绿灯和清空时间，也不至于因行人过街所需时间过长而对机动车信号造成强制性约束，如图5所示。

图4 对称四相位的信号控制

图5 设置人行过街安全岛后的最小周期定时信号配时方案

如果考虑到感应式信号控制，还需将行人过街信号约束到一个机动车相位，图6为一个以最小绿灯为约束条件构成的最小周期定时信号方案。在此基础上，可以设计感应信号控制方案框架，实现能够灵活适应交通流变化的信号控制。图7中示意每个相位可以获得5秒钟的附加绿灯。可以根据不同时段、车流量大小，调整附加时间的不同长度，以适应不同的交通情景。

图6 用于感应信号控制的最小周期信号配时基础方案

图7 现状最小周期定时信号配时方案

在道路交叉口设置人行过街安全岛是实现智能信号控制的前提条件，但在实际的信号控制方案设计中还需考虑若干细节问题，如适当减小支路机动车与行人信号的最小绿灯时间、某些相位无请求的情况下设置跳跃相位的可能性等。当然，交通流的检测与通讯设备的准确性、稳定性、可靠性是实现智能信号控制的另一要求，这需另外讨论。