多車道路段無燈控人行橫道的分車道讓行模式研究*

王洪明，譚 亮，王劍波，熊 丹

(四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公路交通安全四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 611130)

0 引言

目前，我國(guó)中小城鎮(zhèn)道路和公路的路段人行橫道普遍無信號(hào)燈控制，隨著道路寬度和交通量增大，行人過街安全成為交通建設(shè)與管理需要重點(diǎn)解決的問題。雖然法律規(guī)定車輛在無燈控人行橫道應(yīng)主動(dòng)避讓行人，并且管理部門在近年也加強(qiáng)了執(zhí)法管理和宣傳教育，但在無管控時(shí)仍難達(dá)到安全有序通行。尤其在擁有4條以上車道的雙向路段，由于行人過街用時(shí)較長(zhǎng)，不僅車輛普遍利用速度優(yōu)勢(shì)搶先通過人行橫道，行人也往往不待車輛讓行即開始穿越，存在很大安全隱患，如何從讓行模式上消減這種人車競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象是值得研究的問題。

目前對(duì)多車道路段無燈控人行橫道的讓行問題研究較少，并且都側(cè)重于行人方面。楊曉光等[1]將行人在雙向車流道路上的過街方式分為1次過街和2次過街2種，通過對(duì)不同交通量和路幅寬度條件下的行人延誤進(jìn)行對(duì)比，提出了2種過街方式在雙向2車道和4車道路段的適用范圍；楊曉芳等[2]分析了不同道路寬度、不同行人流量下適合設(shè)置2次過街的機(jī)動(dòng)車流量范圍，分別就有無燈控的雙向6車道和4車道路段提出了行人1次過街和2次過街的選取標(biāo)準(zhǔn)；向紅艷等[3]將行人過街的實(shí)際等待時(shí)間小于等于理想等待時(shí)間的概率定義為行人過街安全度，認(rèn)為在有中途停駐設(shè)施時(shí)，行人2次過街可以增加安全過街間隙，提高過街安全度。上述研究都以行人延誤(即等待時(shí)間)為基礎(chǔ)討論行人過街方式問題，很少考慮車輛讓行因素，實(shí)質(zhì)上是單純的行人讓行，與我國(guó)《道路交通安全法》第47條的規(guī)定相悖，且不符合人行橫道的實(shí)際通行狀況。無燈控人行橫道的通行過程應(yīng)是人車雙方視情相互讓行過程，本文實(shí)際觀測(cè)多車道路段無燈控人行橫道，并分析不同行人過街方式的交通安全與延誤，研究兼顧行人優(yōu)先與道路通行效率的分車道讓行模式，VISSIM仿真表明該讓行模式可在不過分增加行人延誤的同時(shí)顯著降低車輛延誤。

1 行人過街調(diào)查研究

1.1 調(diào)研過程

選擇四川省瀘州市城區(qū)5處多車道路段的無燈控人行橫道，在高峰時(shí)段(7:15～8:15)內(nèi)，錄像調(diào)查行人過街及來車讓行情況。實(shí)地觀測(cè)共獲得274組有效行人樣本，涉及1 092輛機(jī)動(dòng)車(見表1)。

表1 觀測(cè)地點(diǎn)基本情況Table 1 Basic situation of the observation site

圖1為觀測(cè)標(biāo)識(shí)與車道命名情況，如圖1所示，為便于測(cè)算車輛及行人速度，事先分別沿車行方向在路面每5 m處設(shè)一標(biāo)識(shí)，沿人行方向量取人行橫道各相鄰標(biāo)線的間距，并從道路中心往兩側(cè)將各車道分別依次命為A1，A2…和B1，B2…。

圖1 觀測(cè)標(biāo)識(shí)與車道命名Fig.1 Observational signs and lane naming

1.2 調(diào)查數(shù)據(jù)分析

1)行人通過各車道的用時(shí)

圖2為行人穿越各車道的平均用時(shí)情況，如圖2所示，行人通過人行橫道各車道的平均用時(shí)在3.02～5.79 s之間，沿道路橫斷面大致呈中間長(zhǎng)、兩側(cè)短分布，用時(shí)較長(zhǎng)的為靠近中心的A1，B1車道。行人通過各車道的平均速度為0.60～1.19 m/s，比董艷濤等[4]調(diào)查的行人逐條車道過街速度稍低。

圖2 行人穿越各車道的平均用時(shí)Fig.2 The average times of pedestrians crossing the lanes

2)行人的中途停頓

在5處橫道上，共觀察到483人次的較明顯的行人中途停頓，停頓人數(shù)占總過街人數(shù)的77%，156人有2次以上停頓。圖3為行人進(jìn)入各車道前的停頓情況，如圖3所示，停頓主要出現(xiàn)在進(jìn)入B1，A1，B2車道時(shí)，停駐點(diǎn)集中于道路中心線和車道分界線位置。停頓時(shí)長(zhǎng)主要受車道來車影響，但多人停頓時(shí)，常出現(xiàn)人群逐漸擠入車道而明顯縮短停頓時(shí)間的現(xiàn)象。此外，有中心護(hù)欄會(huì)增加在道路中心的停頓。

圖3 行人進(jìn)入各車道前的停頓情況Fig.3 The pause before pedestrians enter each lane

3)來車讓行情況

在行人開始進(jìn)入人行橫道時(shí)的路段上，對(duì)來車方向30 m范圍進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)僅有17.3%的車輛有減速和停車反應(yīng)，且集中于行人所在和將要進(jìn)入的車道，與艾冠韜等[5]的調(diào)查結(jié)論相似。另有約2%的車輛在有或?qū)⒂行腥诉M(jìn)入時(shí)變道繞行通過，加速?gòu)男腥饲胺嚼@行者居多。此外，有9.1%的來車?guó)Q笛或閃爍前照燈催促行人避讓，而此時(shí)位于B2車道之前的行人多在車道分界線或道路中心線駐足讓行，位于B3車道以后的則以加速穿越為主。

4)行人過街時(shí)的來車速度與來車時(shí)距

在有讓行表現(xiàn)的來車中，采取減速讓行的車輛占77.9%。表2為過街行人穿越各車道時(shí)來車情況，如表2所示，各車道來車到達(dá)人行橫道的速度大致呈道路中部高、兩側(cè)低分布，與道路限速的比值為：8車道路段為29.7%～76.9%、6車道路段為39.1%～74.5%，行人進(jìn)入各車道時(shí)與該車道來車的平均時(shí)距為3.37～4.59 s，過街中途較大，臨結(jié)束時(shí)最小。來車時(shí)距與來車速度之間無明顯相關(guān)性，與段堅(jiān)堤等[6]的調(diào)查結(jié)果基本一致。

表2 過街行人穿越各車道時(shí)來車情況Table 2 The traffic volume of each lane when pedestrians across the crosswalks

綜合來看，車輛在多車道路段對(duì)過街行人以分車道減速讓行為主，較少停車讓行，更難有路幅整體讓行，行人多數(shù)傾向于逐條車道利用來車間隙過街，與楊曉芳等[2，4，7-9]的調(diào)查情況基本相同。行人對(duì)過街時(shí)機(jī)的選擇主要受車道位置及來車影響，總體表現(xiàn)為穿越靠近道路中部的車道時(shí)警惕性較高，此時(shí)由于來車速度相對(duì)較快，行人穿越車道的耗時(shí)及停頓都顯著增加，當(dāng)越過道路中心后，隨著車道來車速度降低，行人盡快完成過街的愿望趨強(qiáng)，與車輛搶行者增多。

2 過街讓行方式分析

2.1 逐路幅過街讓行

目前，對(duì)無燈控人行橫道一般參照燈控的路幅交替通行模式，根據(jù)道路有無中心隔離帶或安全島的不同，要求全路幅或半路幅的車輛對(duì)過街行人進(jìn)行整體讓行。與之相應(yīng)，行人應(yīng)按路幅以1次或2次方式過街，在確認(rèn)路幅內(nèi)車輛已讓行后才能進(jìn)入人行橫道，因此，在人車雙方均嚴(yán)格守法通行的情況下沒有發(fā)生相互沖突的可能，能夠有效確保通行安全。

而在通行延誤方面，當(dāng)行人到達(dá)路幅邊沿時(shí)，如果路內(nèi)車流沒有現(xiàn)成的安全穿越間隙，行人需要等待車流讓行。由于實(shí)際上多車道路段的不同車道行車速度存在較大差異，在各車道車輛均及時(shí)發(fā)現(xiàn)行人并采取讓行措施，行人延誤Tp1等于其中速度最高的車輛從發(fā)現(xiàn)行人到制動(dòng)停車所消耗的時(shí)間。

(1)

讓行車輛的延誤Tc1，等于車輛減速停車讓行人通過后重新行駛，而相比連續(xù)行駛所增加的通行時(shí)間。

(2)

t2=(nd+l)/vp

(3)

t3=vc/3.6a′

(4)

(5)

(6)

式中：t1為汽車減速停車時(shí)間，s；t2為行人通過時(shí)間，s；t3為汽車重新起步行駛時(shí)間，s；t為汽車連續(xù)行駛時(shí)間，s；n為行人穿越的車道數(shù)；d為車道寬度，m；l為多名行人組團(tuán)過街的首尾長(zhǎng)度，m；vp為行人過街速度，m/s，可取1.2[4]；a′為起步加速度，m/s2，可參照制動(dòng)減速度取值不超過2.0。隨著行人增多且分布離散時(shí)，車輛延誤將相應(yīng)增大，并可能形成持續(xù)阻斷。

2.2 逐車道過街讓行

行人逐車道過街時(shí)，車輛延誤Tc2僅與本車道行人有關(guān)，相當(dāng)于n=1時(shí)的Tc1；行人延誤Tp2則等于行人在各車道的延誤之和，并隨路段來車率增大而提高，其中，行人在各車道的延誤可參照式(1)計(jì)算。

可見，雖然實(shí)踐中行人逐車道過街主要是車輛缺乏禮讓的結(jié)果，使行人過街便利受到損失，但與行人逐路幅過街相比，卻可以縮小人車雙方的讓行范圍，有利于大幅減少車輛延誤和提高道路通行效率。楊曉芳等[2]認(rèn)為這容易引起交通混亂，難以保障行人安全，然而，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在前述5處橫道上，2014—2016年發(fā)生的11起行人事故中，5起發(fā)生于行人從路邊進(jìn)入橫道，6起發(fā)生于行人過街中途，事故形態(tài)均為汽車正面碰撞行人，碰撞時(shí)行人處于行走或突然停止?fàn)顟B(tài)，雖然事故碰撞點(diǎn)都位于人行橫道內(nèi)，但其成因主要是車輛不及時(shí)讓行和行人未選擇安全通行時(shí)機(jī)，究其根源都在于缺乏與行人逐車道過街相匹配的通行規(guī)范指引和安全保障措施，使雙方的行為缺乏可預(yù)見性，容易導(dǎo)致相互誤判。如果順應(yīng)人車雙方的通行意愿，采取以車道為單元的分車道讓行模式，將有助于增強(qiáng)雙方規(guī)范讓行的自覺性，消除行人過街風(fēng)險(xiǎn)。

3 分車道讓行模式的構(gòu)建

3.1 分車道讓行關(guān)系

按照交通沖突原理，車輛的沖突過程包括駕駛?cè)朔磻?yīng)和車輛反應(yīng)2個(gè)階段，受行駛速度和制動(dòng)過程制約，其沖突距離和沖突時(shí)間通常都遠(yuǎn)大于行人。因此，就路段的單位車道與人行橫道交織而言(如圖4所示)，在及時(shí)觀察到對(duì)方的情況下，車輛的可能沖突對(duì)象是正處于交織區(qū)內(nèi)和即將進(jìn)入交織區(qū)的行人，而行人的可能沖突對(duì)象則是將要進(jìn)入交織區(qū)且沖突距離不足的車輛，雙方需視情采取相互讓行措施。

圖4 分車道讓行示意Fig.4 The sketch of yielding model of different lanes

按照制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間最短的車輛估算，在常規(guī)道路限速(30～80 km/h)范圍，從駕駛?cè)碎_始采取制動(dòng)措施到車輛停止期間，行人相應(yīng)的步行距離約為5.3～13.6 m，意味著車輛的1次停車過程，至少可以讓其本車道內(nèi)的行人走出車道和相臨車道的行人到達(dá)本車道邊沿。將人行橫道內(nèi)的本車道及其左右相鄰車道區(qū)域作為一次分車道讓行的行人范圍，不僅能夠充分限制讓行過程的人車延誤，提高道路通行效率，而且車輛在限速較高路段還可以適當(dāng)降低制動(dòng)強(qiáng)度，僅以減速方式即能達(dá)到安全讓行目的。據(jù)此，從回避交通沖突角度出發(fā)，道路來車與過街行人之間的分車道讓行關(guān)系分為如下2種情形：

1)車輛讓行

當(dāng)人車雙方相互發(fā)現(xiàn)時(shí)，如果車輛與人行橫道的距離足夠其正常制動(dòng)停車，車輛應(yīng)當(dāng)至遲從安全制動(dòng)距離sc1開始減速乃至停車，讓行人先行通過本車道。

(7)

2)行人讓行

當(dāng)人車雙方相互發(fā)現(xiàn)時(shí)，如果車輛即便采取制動(dòng)措施也不足以使讓行范圍的行人通過本車道時(shí)，則在車輛到達(dá)人行橫道之前不能通過本車道的行人應(yīng)當(dāng)在車道外駐足，讓車輛先行通過人行橫道。根據(jù)本車道的行人清空時(shí)間，此時(shí)車輛與人行橫道停止線之間的最小安全距離sc2應(yīng)滿足以下公式：

(8)

由于人的視距遠(yuǎn)大于sc1和sc2，人車雙方實(shí)際上能更早發(fā)現(xiàn)對(duì)方并從容采取讓行措施，例如前述5處橫道的讓行車輛中，超過78%的只采取了減速讓行。

3.2 分車道讓行規(guī)則

按照車輛最長(zhǎng)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間(0.8 s)[11]和最大車道寬度(3.75 m)[13]估算，當(dāng)車速大于或等于30 km時(shí)，sc1>sc2。為此，可以將路段上游距人行橫道停止線sc1和sc2的位置分別作為車輛讓行標(biāo)示線和行人讓行標(biāo)示線，根據(jù)行人優(yōu)先與通行效率兼顧的原則，由人車雙方按如下規(guī)則通行：

1)當(dāng)車輛到達(dá)讓行標(biāo)示線時(shí)應(yīng)當(dāng)減速行駛，遇人行橫道內(nèi)有行人正在通過本車道或者即將從相鄰車道進(jìn)入本車道的，應(yīng)當(dāng)停車讓行。

2)當(dāng)車輛到達(dá)行人讓行標(biāo)示線時(shí)，人行橫道的本車道內(nèi)行人應(yīng)當(dāng)快速通過，還未進(jìn)入本車道的行人應(yīng)當(dāng)在車道外等待車輛通過。

3.3 分車道讓行的安全保障措施

分車道讓行的人行橫道結(jié)構(gòu)如圖5所示，為了確保人車分車道讓行的安全有序，需要配套采取如下安全保障措施：

1)設(shè)立易于觀察的人行橫道讓行標(biāo)識(shí)。實(shí)現(xiàn)分車道讓行的關(guān)鍵在于人車雙方能夠根據(jù)彼此的位置關(guān)系準(zhǔn)確作出讓行判斷，并向?qū)Ψ絺鬟_(dá)自己的通行意圖。然而，由于人的深度知覺和運(yùn)動(dòng)知覺易受情境影響，并且人車之間缺乏直接可靠的信息傳遞途徑，需要通過必要的外部措施來輔助雙方的觀察與判斷，確保其行為的安全可靠性?，F(xiàn)有的人行橫道預(yù)告標(biāo)識(shí)與道路限速之間無明確對(duì)應(yīng)關(guān)系[14]，并且在實(shí)際交通環(huán)境中的視認(rèn)性較差，不能滿足分車道讓行車輛和行人的觀察需要。為此，可以將車輛讓行標(biāo)示線和行人讓行標(biāo)示線之間的路面鋪設(shè)成較為醒目顏色(如暗紅色)，以整體作為人行橫道的讓行識(shí)別區(qū)。

2)在人行橫道內(nèi)設(shè)置車道間駐足帶。為確保行人讓行時(shí)有安全的駐足空間，除了在人行橫道的道路中心位置設(shè)置安全島，還應(yīng)在對(duì)應(yīng)各車道分界線位置設(shè)置寬度不小于500 mm的車道間駐足帶。為了與橫道標(biāo)線相區(qū)別，駐足帶宜采用黃色實(shí)線。條件允許的，還可在駐足帶兩端的邊角處設(shè)置反光路鈕。

3)限定車輛的通行軌跡。實(shí)踐中有少數(shù)車輛在遇行人過街時(shí)采取變道繞行方式通過人行橫道，容易使行人誤判車輛動(dòng)態(tài)而引發(fā)危險(xiǎn)，為此，應(yīng)將車輛讓行標(biāo)示線至人行橫道下游不少于5 m范圍的車道分界線設(shè)置為實(shí)線，必要時(shí)還可采用震蕩標(biāo)線，禁止車輛變道和跨線、壓線行駛。

4)限制車輛的通行速度。車輛的側(cè)向安全凈空與其行駛車速有關(guān)，為確保行人在車道間讓行時(shí)的安全，應(yīng)當(dāng)在行人讓行標(biāo)示線位置設(shè)置區(qū)域限速標(biāo)志。參考本文調(diào)查的車輛通過人行橫道平均速度以及聶進(jìn)等[15]對(duì)行人碰撞速度的傷亡風(fēng)險(xiǎn)研究，宜將車輛通過人行橫道的速度限定在30 km/h以內(nèi)。

圖5 分車道讓行的人行橫道結(jié)構(gòu)Fig.5 The crosswalk structure diagrams of yielding model of different lanes

3.4 分車道讓行的適用條件

1)實(shí)行人行橫道分車道讓行的路段應(yīng)當(dāng)有良好的空間視距，以保證人車雙方至少在車輛到達(dá)人行橫道讓行識(shí)別區(qū)之前，彼此都能夠充分觀察到對(duì)方。

2)為保證行人在車道間駐足讓行時(shí)的安全，要求路段的各車道在滿足最大允許車型通過時(shí)仍有足夠的側(cè)向凈空。根據(jù)我國(guó)的道路車輛寬度和間接視野裝置外伸量最大限值[16]，對(duì)于全部通行小型車輛的路段，車道寬度應(yīng)不小于3.50 m；對(duì)于允許通行大型車輛的路段，車道寬度應(yīng)不小于3.75 m。

3)為避免轉(zhuǎn)彎車輛的內(nèi)輪差危及行人安全，位于彎道的人行橫道不適宜采用分車道讓行。

4 VISSIM仿真驗(yàn)證

3車道路段人行橫道仿真模型如圖6所示，建立半幅3車道路段人行橫道模型，對(duì)傳統(tǒng)車讓人和分車道讓行的車輛及行人延誤進(jìn)行仿真對(duì)比。模型參數(shù)標(biāo)定為：車道寬3.75 m，人行橫道寬6 m，小型車組成比0.9，車流量按200 pcu/h梯度增加。為保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，仿真時(shí)間為600～7 200 s，隨機(jī)數(shù)取42。

圖6 三車道路段人行橫道仿真模型Fig.6 Simulation model of pedestrian crosswalk in three vehicle road section

圖7 仿真結(jié)果Fig.7 Simulation results

分別以路段限速40和50 km/h、過街人流量400人/h為例進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖7所示。可見，兩種讓行方式在不同路段限速下的人車延誤隨車流量變化特征總體相似，均在車流量小于1 800 pcu/h時(shí)呈較緩慢增長(zhǎng)，在車流量大于1 800 pcu/h后增速加快，并且各項(xiàng)延誤值均隨限速提高而有所增大。其中，相對(duì)于40和50 km/h的路段限速，分車道讓行的行人延誤分別較傳統(tǒng)車讓人的長(zhǎng)0.02～3.19 s和0.02～3.20 s，而分車道讓行的車輛延誤則分別較傳統(tǒng)車讓人的短0.92～7.19 s和1.01～7.87 s。分車道讓行能在不過分增加行人延誤的同時(shí)顯著降低路段車輛延誤。

5 結(jié)論

1)傳統(tǒng)逐路幅過街讓行模式對(duì)多車道路段人行橫道缺乏針對(duì)性，并且單純強(qiáng)調(diào)車輛讓行義務(wù)，容易形成嚴(yán)重的車輛延誤，促使車輛在無執(zhí)法監(jiān)管時(shí)放棄讓行和競(jìng)爭(zhēng)通行。

2)行人逐車道過街有助于提高道路通行能力，但為了降低行人過街阻力和防止發(fā)生事故，應(yīng)當(dāng)按照行人優(yōu)先與通行效率兼顧的原則建立人車協(xié)同的分車道讓行模式，并相應(yīng)完善人行橫道讓行識(shí)別區(qū)、行人駐足帶和區(qū)域限速等安全保障措施。VISSIM仿真表明，在多車道路段人行橫道采取分車道讓行，可在小幅增加行人延誤的同時(shí)顯著降低車輛延誤。

3)本文僅針對(duì)多車道路段人行橫道的分車道讓行模式作了探討，除此外，設(shè)置讓行識(shí)別區(qū)對(duì)于其他無燈控人行橫道也具有參考價(jià)值。

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