交叉口是城市道路的瓶颈_城市道路交叉口优化
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交叉口是城市道路的瓶颈,其交通条件相对复杂,行
人过街交通与机动车的相互干扰,也因此而成为困扰交通 控制与管理的难题。行人与机动车的冲突,导致了交叉口 延误的增加和通行能力、安全程度的下降。在我国的大部 分城市,道路交叉口过街行人是引起交叉口交通秩序混 乱、安全隐患大、交通效率低的主要根源之一。行人违章 会干扰机动车正常通行,导致交叉口运行状况陷入到“秩 序混乱-安全性差和效率低下-延长信号周期-行人违 章增加-秩序更加混乱”的恶性循环。因此,研究行人的 生理特征和心理活动及其行为,对整顿交通秩序、强化法 制、制定管理政策、完善交通工程设计、提高交通安全程度 等都是非常重要的[1]。解析交通设计要素及其他因素对 行人过街心理和交通行为的影响,提出顺应行人心理需求 的行人过街设计方法,以提高行人过街安全感受,促进行 人遵章守法的自觉性。相比于强制管理措施,更有利于可 持续地减少行人违章现象。1 行人过街心理
在由人、车、路和交通环境所组成的道路交通系统中,人 作为道路交通的主体,需要车、路、环境及交通条件等满足自 己的交通行为需求。华中科技大学的张贵宾等对行人过街 的需要进行了分析[2],认为行人过街需要包括心理需要、时 间和空间需要、环境和其他需要。其中心理需要包括安全需 要、快捷方便需要、舒适可靠需要。行人过街行为过程中,特 别是选择平面过街方式且没有信号灯控制时,将与车流发生 冲突,安全性大大降低,且行为时间比较短,舒适、方便等因 素所带来的影响并不明显,大多数行人首先考虑的是基本需 要—安全需要。在过街的各项需要中,安全需要是被考虑的 最多也是最重要的。
1.1 行人过街过程及心理特征分析
典型的信号交叉口行人过街过程包括行人到达、准备过 街(判断是否绿灯)、等待过街、实施过街等几个阶段。行人 过街过程如图1所示。
济
第10卷
式中:τ为行人可安全穿越机动车的安全车间隙;D为一条 机动车道宽度,一般为3.15 m;VP为行人过街的步行速度;R为行人观察、判断时间,一般取2 s;l为车身长度通过的时 间,一般取标准车0.172 s。
取Vp= 1.5 m/ s,由式(1)计算出行人过街的安全间隙 约为4.27 s。
图2 过街行人与机动车冲突示意
孙智勇等[10]通过对北京市牛街交叉口的实测数据处
理,得到3类行人与机动车冲突的可接受间隙。行人与相邻 进口右转机动车所需的可接受间隙较大,均值为5.31 s;而 行人与相交进口左转车所需要的可接受间隙最小,平均值为 2.65 s;行人与相交进口右转车需要的可接受间隙为三者中 间值,为3.88 s。
3类行人与机动车冲突中行人观察、判断时间的不同是 导致实测数据与理论计算的行人过街安全间隙偏差的主要 原因。
2.3 行人违章行为与违章心理分析
行人违章是交叉口交通秩序混乱与效率低下的一个主 要原因,对行人违章行为的研究有助于认识行人违章的机 理,并对交叉口设计及交通控制方案设计提供支持,从根本 上消除行人违章的隐患。
钱宇彬[11]等选取上海市的二次过街路口调查行人在路 口的违法率,得出结论:在行人等待时间90 s之内时,行人违 法率随等待时间的升高呈一定的下降趋势。当行人等待时 间在90～ 150 s时,行人违法率没有确定的规律。
行人违章的原因既有行人等待时间过长、绕行距离过大 等客观方面的原因,又有行人自身主观上的心理原因。赵雪 娟[12]认为主要有以下4个原因:①以自我为中心,认为机动 车不敢撞人;②赶时间贪图个人方便;③从众心理;④侥幸心 理。以上是可能导致行人违章的心理原因,并尝试从心理学 角度分析了行人过街需求、动机与违章行为之间的关系,但 仅限于定性分析。
分析行人违章的心理特点,可以分为以下4个方面。1)侥幸心理。认为即使自己违章行走也不会有危险, 因为机动车不敢撞人。这是我国大多数行人违章的普遍心 理特点,这种心理过高地依赖机动车驾驶员遵章行驶。2)贪图个人方便。有的行人明知应当遵守有关的交通 规则,但常常为了满足个人一时需要,或为了缩短自己的行 走距离,或为了减少行走疲劳,或为了迅速到达目的地,就故 意违规抄近路穿行。
3)从众心理。当许多人同时横穿道路时,如果有一人
带头闯红灯或抄近路穿越,其他人经常纷纷效仿,造成法不 责众的局面。而且许多行人认为随行的行人似乎是一道屏 障,在心理上产生一种盲目的安全感,即不顾及交警的指挥, 也不避让机动车或与机动车抢行。
4)行人认为即使违章也不会受到严管。许多人之所以 敢步行违章,是由于认为交警主要是管机动车的违章,一般 无暇顾及行人,所以违章行走也不会产生心理压力,因为不 会受到严厉的处罚,也不会有其他影响。很长一段时间,人 们总是认为只要机动车撞行人,由机动车主承担责任,而不 应由行人承担责任,侧重于保护行人,交通执法的重点也大 多放在机动车违章上。2.4 减少行人违章的措施
行人是城市交通中的3大交通流的主体之一,同时,行 人又占了交通参与者的大多数,管理好行人交通秩序,对道 路交通安全影响很大。结合行人违章行为及违章心理分析, 采取以下措施可减少行人违章。
1)加强对行人的交通法规和交通安全常识的宣传和教
育,预防和矫正行人的交通违章心理。通过各种形式的宣传 教育,如宣传标语、公益广告等,强化人们的交通安全意识, 使人们在头脑中时刻树立交通法制观念,自觉依法参与交 通。
2)重视和改善行人交通设施,科学规划和加强步行交
通系统的建设。结合实际情况设计行人过街设施,设计时不 仅要考虑道路宽度,还需要考虑行人流量、行人穿越道路速 度等因素。
3)重视行人与非机动车的组织与管理。应尽量将人行
道与车行道隔离,杜绝行人养成随意穿行的习惯。保证人行 道的有效宽度,减少行人的绕行距离、等待时间,规范设置行 人指示标志。
4)管理并规范行人交通,杜绝行人交通违章,还需要保
障遵章行人的交通安全,改善步行交通环境,提高步行交通 服务水平。交通环境的提升有助于补偿行人由于绕行距离 长、等待时间长等引起的心理不平衡。
5)注意加强对儿童和老年行人的保护和管理。由于儿 童和老年行人的生理和心理特征,其在参与交通的时候,其 危险程度最高。道路交通环境对行人心理及行为的影响
道路交通环境包括交通流条件、交通设施设置、信号控 制等,道路交通环境对行人的心理造成影响,从而影响行人 的交通行为。国外在此方面研究较多,美国犹他州对设置安 全岛、倒计时行人信号灯前后行人运行状况进行分析,通过 对比行人相位红灯期间未完成过街比例、行人违章率等指标 分析这些因素对行人行为的影响[13]。Himanen和Kulmala 建立离散选择模型,分析交通环境、机动车驾驶行为及行人 行为之间的关系,并指出每组过街行人数量、机动车速度、机 动车流长度及行人与路边的距离是影响行人决策的关键参 数[14]。
国内在行人交通设计与控制方面进行了一定的研 ·60·
及交通行为分析
图1 信号交叉口行人过街过程
果行人拥有通行权,则实施过街过程,如果行人无通行权,则 原地等待行人信号绿灯并决策是否违章穿行或等待至行人 信号灯变绿灯后通行。行人决策是否违章穿行与交通环境 及行人自身的心理行为特点有关,其中一个最重要的因素是 行人可忍受等待时间。在过街过程中,行人可能会遇到与机 动车的冲突,包括与转弯车流冲突、与未清空车流冲突、与违 章车流冲突等。行人过街过程主要有3种情况:①待机而 过,行人等待汽车停驻过车流中出现足以过街的间隙,再过 街;②抢行过街,车流中本无安全过街的间隙,过街人快步穿 越;③适时过街,行人走到人行横道上,恰巧车流中出现安全 过街的间隙,过街行人不需等待,随即穿过。
行人在实施过街的过程中,行人遇到与车流冲突时,需
在车流间隙穿行。行人穿行前,心理上会对将通过的道路有 一个安全性的判断,其中判断的主要依据有道路的舒适性、安全性、方便性以及可靠性等方面。行人穿行前决定的穿越 所需时间除受以往经验影响外,还在于他对道路状况可能提 供的穿行时间的一个初步模糊判断,这个判断的根据在于他 所在的穿行点离车流头车的距离和头车的车速。如果这个 时间大于行人所认为的安全穿越时间,行人则穿越,否则行 人就会选择等待。
不同的行人在人行横道上的心理行为特点是不相同的。李春成等[3]按在人行横道上心理行为特点将行人归纳为6 种类型:①稳定型的人;②半稳定型的人;③中途停顿型的 人;④不稳定类型的人;⑤群体依赖型的人;⑥反常规类型的 人,认为自己遵守了交通规则。1.2 行人过街等待时间
在行人过街的过程中,将行人到达人行横道至行人开始 通过人行横道所等待的时间称为行人过街等待时间。行人 过街等待时间有一个心理接受范围:经观察,一般情况下如 果在2个车道之间的等待时间大于20 s时,行人便会沿着车 道外缘的分隔白色标线慢速前进以寻找其他位置的满意时 间空档而不会继续在原地等待。这种行人心理上所能忍受 的最长等候时间,称为行人可忍受等待时间。
高易尧对行人期望等待时间及试图过街次数建立数学 模型[4],通过对行人特征与过街行为的对比分析,确定行人 期望等待时间的主要影响因素。主要因素包括:是否目击过 交通事故、是否拥有私家车、是否为上班行人、行人的性别、行人是否经常过街等。该研究是对中国行人可忍受等待时 间的定量化分析尝试,但定量分析的大部分影响因素为行人 自身特征,缺少对其他交通设施及控制措施影响的定量分 析。
行人可忍受等待时间是影响行人决策的关键因素之一, 其长短主要取决于机动车交通量、道路宽度、行人心理因素 等。英国N.Rouphail[5]等人通过对有、无信号控制2种交叉 口处行人延误和强行穿越行为研究,得出当地行人可忍受等 待时间为45～ 60 s;德国行人可忍受等待时间为60 s[6]。本 人所在团队在杭州市进行了小样本调查,初步确定杭州市行 人可忍受等待时间约为70～ 90 s。在下一步工作中,将对行 人可忍受等待时间进行问卷调查及录像调查统计,分析行人 可忍受等待时间的范围及影响因素。2 行人过街行为特性 2.1 行人过街穿行的速度特征
行人过街穿行速度与交叉口类型、行人的出行目的、行 人年龄与性别组成、是否有机动车流干扰等有关。根据相关实测数据[7],一般情况下,在人行道信号灯绿
灯周期时,13～ 19岁行人的平均步行速度为2.7 m/ s,20～ 49岁为1.8 m/ s,50岁以上为1.5 m/ s。从整体上看,男性 平均为1.57 m/ s,女性平均为1.53 m/ s。但是,在行人过街 受到车流干扰时,因为车流与行人之间相互影响,行人穿越 车流时的步行速度要稍低于行人在人行道绿灯周期时穿越 的步行速度。对比绿灯穿行时无所顾忌的行走速度,行人在 穿越行进中的车流时,开始总是以一种比较慢的速度试探 性前进,当确定可以过去之后,才加速通过整个车道,且在车 流密度大的时候,表现出在车行道分隔标线上沿车流方向慢 走以等待空档的现象。
任炜[8]等调查统计的结果显示如表1所示,受车流干扰 时行人的穿行速度均小于相应的行人平均步行速度。表1 行人过街平均步行速度对照表m/ s 人员人行道信号灯绿灯周期 时行人步行速度
过街行人受车流干扰时 步行速度
男 性1.57 1.41 女 性1.53 1.48 老年人1.50 1.32 2.2 行人可接受间隙
行人在等待区域获得通行权时,沿人行横道前进,直到
行人受到机动车冲突的威胁后停止,等待机动车车流出现足 够大的间隙时继续前进。一般情况下,行人会拒绝一个小于 临界间隙的车流穿越间隙而接受一个大于临界间隙的车流 穿越间隙。
行人—机动车的冲突情况如图2所示。图中包括3类
行人—机动车冲突点:①行人与相交进口右转机动车的冲突 点(P与A的冲突点);②行人与相交进口左转机动车的冲 突点(P与B的冲突点);③行人与相邻进口右转机动车的冲 突点(P与C的冲突点)。
冯树民[9]提出行人过街的安全间隙计算公式为 τ= D/ Vp+ R+ l.(1)·59·
行人到达交叉口人行横道等待区域后,进入准备过街阶
段,行人会对周围的交通环境进行观察,包括信号灯的灯色、人行横道的长度、过街行人的数量、机动车及非机动车交通 量等。行人对交通环境的观察只是对交通环境有一个感性 认识,如人行横道的长度较长、过街行人数量较少等等。如
第5期刘光新,等:交叉口行人过街心理及交通行为分析 究[15-16],但研究成果多为理论性成果,未与实践相结合,因此 难以确定其对行人心理和行为的影响程度。
1)交通设计及信号控制因素。Geetam Tiwari等人[17]选 择了印度Delhi市的7个交叉口的行进行人进行观察,使用 了统计学中的生存分析法来分析行人的过街行为,得出了行 人过街等待时间的Kaplan-Meier生存曲线,并分析得出女性 的平均等待时间比男性长,当交叉口仍有机动车流,行人过 街的概率会随等待时间的变化而变化。行人不愿意在通过 交叉口前等待时间太长,随着等待时间的提升,行人会出现 急躁现象,并违反信号灯通过交叉口。交叉口的合理设计及 信号配时可以促进行人过街的安全。Owen Keegan[18]等研 究了爱尔兰首都都伯林的行人倒计时信号灯对交叉口行人 过街行为的影响。结果显示,在倒计时信号灯设置后,行人 遵章率从65%提高到了75%,倒计时信号灯对减小行人违 章率有较大作用。V.P.Sisiopiku等[19]通过观察交叉口行人 行为及问卷调查结果,得出行人更偏好于使用无信号控制的 路段过街人行横道,行人也最为愿意遵守无信号控制路段过 街的交通规则。因此,合理适当的交通信号控制能鼓励行人 遵章过街。
2)其他环境因素的影响。其他环境因素对行人过街的心理及行为也有较大影响。任炜通过对不同区域行人交通 特性的调查,得出结论[8]:不同区域穿越人行横道的行人群 体及交通行为是不一样的。在住宅区以老年人为主,在商业 区,则以青少年为主。在不同地域环境的影响下行人通过人 行横道的速度存在着显著差异。商务区行人通过人行横道 的速度要远大于住宅区,青少年在通行速度上要高于老年 人。结 论
综上所述,国内外在行人心理及行为研究上取得了一定 的成果,也存在一些不足: 1)对行人过街心理和交通行为的普遍特征及因年龄、性别等因素造成的差异性特征已有较多研究,但国内大部分 研究仅从行人自身角度出发,尚未充分考虑外界环境,特别 是交通设施、信号控制及其他管理手段等交通设计要素对行 人心理和行为的作用和影响机理。
2)在关键参数如行人可忍受等待时间的确定方面,国
内已开始进行小样本调研,但数据可靠性尚需进一步验证;已有的影响因素量化研究对道路交通因素分析尚不足,其研 究结论的可操作性不强。
3)缺少对行人安全感受的评价,缺少从行人角度来考
虑交通系统。国内已建立的行人设计与控制方法常常是单 因素分析较多、综合考虑较少。
通过行人过街心理和交通行为的研究,将可以为法律法
规的制定和工程规范的编制提供科学依据,将“以人为本”的 理念落实到实处,能够为我国城市道路交叉口的人性化设计 和运行控制提出具体的指导。但是,目前该领域的研究所取 得的成果较少。参考文献
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