城市道路交叉口行人過街信號控制問題分析

李克平，倪 穎

(同濟大學交通運輸工程學院，上海201802)

0 引言

行人交通是城市交通體系中非常重要的部分，因為它不僅是一種獨立的短距離出行方式，也是公共交通出行必需的一種轉(zhuǎn)換方式，占城市交通出行的很大比例。然而，中國20多年的快速城鎮(zhèn)化過程中，往往更多地關(guān)注高速增長的機動化交通，行人交通的地位越來越被邊緣化。無論是在城市交通空間的規(guī)劃設(shè)計方面，特別是行人過街設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計，還是在信號控制管理方面，行人交通都遠遠沒有得到應(yīng)有的重視。這成為城市道路交叉口交通混亂的一個重要原因，反過來又嚴重影響到交叉口的機動車通行，乃至城市路網(wǎng)交通的秩序和順暢[1]。

近年來，中國不少城市通過“禮讓斑馬線”的行動，正在逐步改善行人過街的交通環(huán)境，這在一定程度上緩解了人車沖突。如何進一步深入分析行人交通的特征，從行人的心理和行為角度出發(fā)理解和關(guān)注行人交通，制定合理的法規(guī)、規(guī)范、標準，對行人交通設(shè)施，包括信號系統(tǒng)，進行人性化的設(shè)計，應(yīng)該提上議事日程。

本文基于多年的觀察、研究和分析成果，希望能夠給管理城市交通的職能部門、專家學者、工程技術(shù)人員提供一定的參考，引起大家的思考和討論，達成一些共識，最后能夠落實到具體的城市交通系統(tǒng)的建設(shè)和管理中，改善行人交通的安全性和舒適性。

1 行人過街典型問題及安全感受

1.1 人車沖突的主要情形

城市道路交叉口大多沒有獨立的行人信號相位時間，行人一般與本向直行機動車相位同步通行。隨著行人和機動車流量增加，傳統(tǒng)相位設(shè)置的缺陷逐漸暴露出來，行人與車輛沖突嚴重成為交叉口行人交通的主要問題之一(見圖1)。具體沖突可歸納為三種情形：

1）本向綠燈中后期過街行人在到達對面人行道之前行人信號燈變紅，橫向機動車駛出，行人受阻于道路中央；

圖1 行人與轉(zhuǎn)彎車輛沖突嚴重Fig.1 Conflicts between pedestrians and turning vehicles

圖2 行人過街安全感受的統(tǒng)計分析Fig.2 Safety perception of pedestrian crossing

2）綠燈起亮行人步入人行橫道之后，上一相位的機動車尚未通過交叉口，在人行橫道上與行人發(fā)生沖突；

3）轉(zhuǎn)彎車流與過街行人流相互干擾。

傳統(tǒng)信號控制交叉口人車沖突導致交通秩序混亂和效率低下的根本原因在于：

1）行人與機動車的交通流特性不同。

行人啟動快而速度慢，機動車有啟動損失而速度快。傳統(tǒng)的交通信號相位設(shè)置沒有充分考慮行人和機動車的交通特性差異，將行人、非機動車與機動車共用一個邏輯信號，造成了信號控制顧此失彼，不能適應(yīng)機動車與行人、非機動車不同的交通需求。

2）機動車搶道。

行人、機動車在人行橫道上的沖突中，機動車為強勢一方，行人處于弱勢。為避免碰撞，往往行人首先避讓機動車，形成習慣。但是在機動車速度較慢時，也有行人在機動車流中穿行的情況，導致了通行效率低下、易發(fā)事故。

3）控制手段單一。

針對不同交通流的特性，應(yīng)靈活采用相應(yīng)的控制手段。傳統(tǒng)信號相位多數(shù)情況下右轉(zhuǎn)機動車不受控，使得右轉(zhuǎn)機動車與行人的沖突愈加嚴重，尤其在一些行人過街量較大、右轉(zhuǎn)車輛較多的城市商業(yè)區(qū)附近，這種矛盾已達到不可調(diào)和的地步，成為行人過街的主要不安全因素，也在較大程度上降低了右轉(zhuǎn)車輛的通行效率。

除此之外，行人信號還存在以下問題，如信號周期過長，行人紅燈等待時間過長導致違法行為的增加；綠閃信號在法規(guī)中缺少定義，民眾對該信號含義的認識不正確；信號不能給予行人和機動車足夠的清空時間；以及最小綠燈時間經(jīng)常不能得到保證等。

1.2 行人過街安全感受調(diào)查結(jié)果

對上海市32處人行橫道1 0余位行人進行過街安全感調(diào)查[2]，要求受訪行人對其過街的安全感受進行打分，1分表示最不安全，10分表示最安全。根據(jù)行人過街時段的不同，行人可以分為綠燈過街、紅燈過街及綠閃過街三類，本次調(diào)查中三類人數(shù)比例為8:3:1。結(jié)果顯示，綠閃期間過街的行人安全感受主要集中在5～8分，而綠燈以及紅燈期間過街的行人安全感受主要集中于7～10分(見圖2)。因此綠閃期間過街的行人安全感受最差，通過概率累計曲線可以看出綠燈以及紅燈期間過街的行人安全感受分布相似。

綠燈期間，行人比較集中，成團狀群體，有“人多勢眾”的效應(yīng)，行人通常無須顧及右轉(zhuǎn)機動車，因此過街環(huán)境相對安全。當首波行人通過沖突點后，右轉(zhuǎn)車輛或者非機動車從側(cè)后方、側(cè)前方通過時，就增加了行人過街的危險性并降低行人的安全感受。紅燈期間，與行人相沖突的機動車流為垂直沖突，比較容易觀察，而且行人在過街前會仔細觀察過街環(huán)境，當行人感覺車輛有足夠空擋、較為安全時才會選擇違法闖紅燈，因此行人在紅燈期間過街感覺反而較安全。綠閃期間，往往信號設(shè)計的綠閃時間不足，更主要的原因是綠閃時行人本不該開始過街的行為，如果行人在綠閃的后期還開始過街的行動，會有極大的時間緊迫感，甚至有些信號設(shè)計會使得這個時間出現(xiàn)人-機沖突，導致行人的安全感受很低。

2 城市道路交通法規(guī)中行人過街相關(guān)規(guī)定及需完善的問題

2.1 《中華人民共和國道路交通安全法》

第二十六條 交通信號燈由紅燈、綠燈、黃燈組成。紅燈表示禁止通行，綠燈表示準許通行，黃燈表示警示。

第四十七條 機動車行經(jīng)人行橫道時，應(yīng)當減速行駛；遇行人正在通過人行橫道，應(yīng)當停車讓行。

機動車行經(jīng)沒有交通信號的道路時，遇行人橫過道路，應(yīng)當避讓。

第六十一條 行人應(yīng)當在人行道內(nèi)行走，沒有人行道的靠路邊行走。

第六十二條 行人通過路口或者橫過道路，應(yīng)當走人行橫道或者過街設(shè)施；通過有交通信號燈的人行橫道，應(yīng)當按照交通信號燈指示通行；通過沒有交通信號燈、人行橫道的路口，或者在沒有過街設(shè)施的路段橫過道路，應(yīng)當在確認安全后通過。

2.2 《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》

第三十八條 機動車信號燈和非機動車信號燈表示：

綠燈亮時，準許車輛通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不得妨礙被放行的直行車輛、行人通行；

黃燈亮時，已越過停止線的車輛可以繼續(xù)通行;

（三）紅燈亮時，禁止車輛通行。

在未設(shè)置非機動車信號燈和人行橫道信號燈的路口，非機動車和行人應(yīng)當按照機動車信號燈的表示通行。

紅燈亮時，右轉(zhuǎn)彎的車輛在不妨礙被放行的車輛、行人通行的情況下，可以通行。

第三十九條 人行橫道信號燈表示：

綠燈亮時，準許行人通過人行橫道;

紅燈亮時，禁止行人進入人行橫道，但是已經(jīng)進入人行橫道的，可以繼續(xù)通過或者在道路中心線處停留等候。

2.3 現(xiàn)行法律法規(guī)需完善的問題

以上法律法規(guī)界定了行人過街與機動車之間的基本路權(quán)，但是從中可以看到全國城市普遍使用的行人信號與此不符：《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》僅定義了行人的綠燈和紅燈信號，并未定義綠閃信號，而且從“已經(jīng)進入人行橫道的，可以繼續(xù)通過或者在道路中心線處停留等候”的功能性描述可以判斷，這屬于行人清空時間，應(yīng)該用“紅色”信號來表達。追蹤行人綠閃信號的來源發(fā)現(xiàn)，其顯然出于《中華人民共和國道路交通安全法》頒布前。198年3月9日國務(wù)院發(fā)布的《中華人民共和國道路交通管理條例》規(guī)定：

表1 歐美等國行人清空信號控制參數(shù)定義及取值Tab.1 Definition and value range of pedestrian clearance intervals in western countries

第十條 指揮燈信號：

（一）綠燈亮時，準許車輛、行人通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不準妨礙直行的車輛和被放行的行人通行；

圖3 行人與右轉(zhuǎn)機動車沖突類型Fig.3 Conflict types between pedestrians and right-turn vehicles

圖4 右轉(zhuǎn)車輛讓行空間示意Fig.4 Yield space of right-turn vehicles

（二）黃燈亮時，不準車輛、行人通行，但已越過停止線的車輛和已進入人行橫道的行人，可以繼續(xù)通行；

（三）紅燈亮時，不準車輛、行人通行；

第十二條 人行橫道燈信號：

（一）綠燈亮時，準許行人通過人行橫道；

（二）綠燈閃爍時，不準行人進入人行橫道，但已進入人行橫道的，可以繼續(xù)通行；

（三）紅燈亮時，不準行人進入人行橫道。

這個規(guī)定應(yīng)該在《中華人民共和國道路交通安全法》頒布后廢止，而現(xiàn)實情況表現(xiàn)為“廢而未止”。同時，由于新頒布的《中華人民共和國道路交通安全法》及《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》對人行橫道信號燈過渡信號沒有明確的規(guī)定，即現(xiàn)實通常使用的綠閃信號在法律法規(guī)中沒有定義，導致幾乎無人理解該信號，因此行人綠閃信號基本上是失效的。

根據(jù)以上分析可以看出，中國城市道路交叉口行人過街清空信號亟待做出科學合理的和全國統(tǒng)一的規(guī)定。

3 對行人清空燈色的建議

3.1 國外行人清空信號與清空時間

歐美等發(fā)達國家通過人行橫道信號燈過渡信號設(shè)置足夠長的行人清空時間，保證行人過街的安全。美國、英國、澳大利亞采用紅燈閃爍信號，德國采用紅燈無閃爍信號，瑞士部分城市采用黃燈信號，如表1所示?？梢?，發(fā)達國家在清空行人過街時無一使用綠色閃爍信號。

3.2 關(guān)于中國采用紅閃作為行人清空信號的建議

從人的交通心理分析，人們一直以來受到“紅燈停，綠燈行”的教育，行人對綠閃信號的基本認知是行，而不是停。絕大部分行人即使在行人綠閃信號開始后，仍然會從人行道步入人行橫道，因此綠閃信號難以起到清空道路交叉口行人的作用。大部分發(fā)達國家采用紅閃作為清空信號值得借鑒，因為紅色給人的交通感受是停?！栋不帐〕鞘械缆方徊婵谛盘柨刂圃O(shè)計規(guī)范》(DB 34/T 2423—2015)中首次提出了行人清空采用紅閃的建議[3]，這個建議宜在全國推廣。

行人清空采用紅閃信號，可以明確禁止未進入人行橫道的行人開始過街的行為，行人容易理解和接受，也便于執(zhí)法，一旦出現(xiàn)糾紛甚至事故，也容易界定各自的責任。這一改進看似小問題，其實可以大大改善道路交叉口行人交通的秩序，對改善中國城市交通的現(xiàn)狀將起到非常大的效果，而且這一改進基本上無須設(shè)施的附加投入，事半功倍。

4 城市道路交叉口人車沖突的處理方法

4.1 行人與右轉(zhuǎn)機動車的沖突處理

右轉(zhuǎn)機動車流與行人的沖突在一定條件下會比較嚴重，但是根據(jù)交叉口的實際情況，采取合理的信號控制策略，可以緩解甚至解決這個棘手的問題。

4.1.1 沖突類型及右轉(zhuǎn)車輛通行時間分析

行人與右轉(zhuǎn)機動車沖突主要有三種類型[4]：右轉(zhuǎn)機動車與側(cè)向行人同相位放行時，右轉(zhuǎn)機動車與側(cè)向行人沖突，如圖3中南進口右轉(zhuǎn)機動車與側(cè)向南北向過街行人的沖突①；綠燈末期過街或步速較慢的行人與下一相位右轉(zhuǎn)機動車的沖突，如圖3中東進口右轉(zhuǎn)機動車與南北走向過街行人的沖突②；允許右轉(zhuǎn)機動車紅燈時通行而導致的右轉(zhuǎn)機動車與同進口過街行人沖突，如圖3中西進口右轉(zhuǎn)機動車與南北向過街行人的沖突③。

對于“綠燈末期過街或步速較慢的行人與下一相位右轉(zhuǎn)機動車的沖突”可通過設(shè)置足夠的綠燈間隔時間和行人過街安全島解決；另外兩類沖突的分離需對四相位及非四相位交叉口區(qū)別對待，在普通四相位信號控制且人行橫道中間有安全島的交叉口，四個方向的右轉(zhuǎn)車輛除在直行相位可以通行之外，還可以利用兩個左轉(zhuǎn)相位進行分段通行，其通行時間相對充分，因此可以做到人、車在通行時間上完全分離。而在普通兩相位信號控制交叉口，無論在哪個相位里放行右轉(zhuǎn)車輛都會與過街行人有沖突，除設(shè)置行人專用相位之外，實現(xiàn)人、車在通行時間上的分離比較困難。

4.1.2 右轉(zhuǎn)車流讓行控制策略

在行人信號燈放行時，同向右轉(zhuǎn)車輛讓行人優(yōu)先通行，這種右轉(zhuǎn)車流讓行控制策略是利用可接受空檔穿越人行橫道的方法，只適用于行人流量、右轉(zhuǎn)車流量較小的情形。該控制方式的實現(xiàn)需要配套的交通設(shè)計，如圖4所示，在交叉口轉(zhuǎn)角為右轉(zhuǎn)車輛預留待行空間，使待行的右轉(zhuǎn)車輛在等待可穿越空檔時不至于影響后面的直行車輛，l不宜小于6 m[5]。

圖5 右轉(zhuǎn)車輛專用箭頭燈實例(僅顯示紅色和黃色箭頭)Fig.5 Arrow signal for right-turn vehicles(red and yellow arrow only)

圖6 右轉(zhuǎn)車輛專用箭頭燈實例Fig.6 Arrow signal for right-turn vehicles

為保障行人安全的同時兼顧交叉口的運行效率，在采用右轉(zhuǎn)車流讓行控制策略的情形下，建議設(shè)置適當?shù)臉酥净蛐盘枺绮捎脝晤^的黃閃信號警示右轉(zhuǎn)機動車駕駛?cè)擞行腥送ㄐ?，采用“右轉(zhuǎn)車輛讓行人先行”等標志提示行人享有優(yōu)先權(quán)。

4.1.3 右轉(zhuǎn)車流信號控制策略

1）紅燈箭頭信號控制右轉(zhuǎn)車輛。

在直行圓形燈的旁邊增加一個只能亮紅色和黃色的右轉(zhuǎn)箭頭燈(見圖5)。右轉(zhuǎn)箭頭紅燈啟亮時，禁止右轉(zhuǎn)車輛通行；在其他時段，右轉(zhuǎn)箭頭紅燈熄滅，右轉(zhuǎn)車輛在不影響其他流向交通流通行的情況下，按照相應(yīng)的交通規(guī)則通行。在允許通行到禁止通行之間用黃色右轉(zhuǎn)箭頭燈過渡。

該控制方式可以根據(jù)右轉(zhuǎn)機動車和行人、非機動車的流量以及其相互沖突的情形，進行靈活的時間控制，既能有效地避免右轉(zhuǎn)車輛與非機動車及行人的沖突，也能充分保證右轉(zhuǎn)機動車的通行時間和利用可穿越空檔。

2）右轉(zhuǎn)車輛專用箭頭燈。

對右轉(zhuǎn)車輛采用具有紅黃綠三色的箭頭信號燈組進行控制(見圖6)，只有當右轉(zhuǎn)箭頭綠燈亮時，右轉(zhuǎn)車輛才允許通行；右轉(zhuǎn)箭頭燈亮紅燈時，右轉(zhuǎn)車輛禁止通行。由于右轉(zhuǎn)箭頭燈亮綠燈期間右轉(zhuǎn)車輛有絕對的通行權(quán)，所以，該種控制方式將右轉(zhuǎn)車輛與行人及非機動車流在通行時間上完全分隔開來。

該控制方式明確了右轉(zhuǎn)車輛的通行權(quán)，完全避免了右轉(zhuǎn)車輛與其他各種交通流的沖突，在右轉(zhuǎn)車流量與兩方向行人及非機動車流量均很大的情況下，能夠有效避免右轉(zhuǎn)車輛與行人及非機動車相互沖突的情況發(fā)生，有利于提高交叉口的運行效率和行人及非機動車的安全。該方法僅適用于如圖7所示的四相位控制模式。

3）行人信號早啟控制。

當行人與右轉(zhuǎn)車輛在一個相位里通行、沖突并不十分嚴重時，可以進行行人信號的早啟控制。一般情況下，紅燈期間等待過街的人數(shù)占過街總?cè)藬?shù)較大比例，使這部分行人率先占據(jù)其與右轉(zhuǎn)車輛的沖突點優(yōu)先通過，而右轉(zhuǎn)車輛后于行人到達沖突點，更容易發(fā)現(xiàn)人行橫道上的行人以采取相應(yīng)的停車避讓措施。

4.2 行人與左轉(zhuǎn)機動車的沖突處理

相比右轉(zhuǎn)車輛，行人與左轉(zhuǎn)車輛的沖突一定情況下可能更為嚴重，原因是：左轉(zhuǎn)車輛啟動時離行人較遠，且位置和角度不易觀察，行人往往難以及時發(fā)現(xiàn)和預計左轉(zhuǎn)來車；無專用左轉(zhuǎn)相位時，左轉(zhuǎn)車輛駕駛?cè)嗣媾R的交通情況較復雜，在穿越直行車輛空檔后，往往會忽視過街行人，加速行駛；在較大的交叉口，左轉(zhuǎn)半徑較大，左轉(zhuǎn)車輛車速較高。

在典型四相位交叉口，行人與左轉(zhuǎn)車輛的沖突很容易通過信號控制來分離，本文重點分析在兩相位、三相位信號控制交叉口減少行人與左轉(zhuǎn)車輛沖突的方法。

4.2.1 兩相位信號控制交叉口行人與左轉(zhuǎn)機動車沖突的處理方法

在兩相位信號控制交叉口，一般機動車流量相對較小，行人與非機動車成為相對比較主要的過街群體，左轉(zhuǎn)機動車與行人和非機動車的沖突是行人過街的重大安全隱患。因此，進行道路交叉口設(shè)計時，首先應(yīng)保障行人與非機動車過街的安全高效，采用行人與非機動車一體化設(shè)計的方法，將其統(tǒng)一納入非機動交通系統(tǒng)處理。

圖7 右轉(zhuǎn)車輛專用箭頭燈相位Fig.7 Phase of arrow signal for right-turn vehicles

1）機動車交通量、行人交通量均較小時，可相應(yīng)地遲啟或早啟行人相位。

該方法的實質(zhì)是適當錯開左轉(zhuǎn)機動車與行人和非機動車的放行相位時間，達到緩解沖突的目的。遲啟行人相位，讓左轉(zhuǎn)機動車先于距離沖突點最近的行人通過沖突點；早啟行人相位，保證距離沖突點最遠的行人先于左轉(zhuǎn)機動車通過沖突點。這兩種策略分別適用于左轉(zhuǎn)機動車搶在綠初通過或者在綠末通過，須觀察具體通行情況而定。

2）機動車交通量較小而行人交通量較大的兩相位信號控制交叉口，可在機動車相位之間插入行人專用相位，以保證行人過街需求。

在機動車相位之間插入行人專用相位，行人與非機動車共用行人專用相位，并早斷機動車相位，以保證行人過街需求，相位相序設(shè)計見圖8。這種控制方法會使得機動車的通行能力大打折扣，僅適用于機動車流量小而行人流量大的情形。在這種控制策略下，還可以根據(jù)具體情況設(shè)計行人對角線通行的通道和信號。

上述兩種方法的相位及相位切換必須滿足最小綠燈與綠燈間隔時間的要求，特別是行人與機動車相位切換的綠燈間隔時間要求。行人配時設(shè)計需滿足最小綠燈時間、清空時間及紅燈時間不超過可接受等待時間的要求。

4.2.2 三相位信號控制交叉口行人與左轉(zhuǎn)機動車沖突的處理方法

三相位信號控制交叉口通常對應(yīng)的兩種渠化方式如圖9所示。東西進口機動車直行與左轉(zhuǎn)相位分別放行時，左轉(zhuǎn)機動車與行人無沖突。南北進口均無機動車左轉(zhuǎn)專用道時(見圖9a)，早啟行人相位，使紅燈期間等待的行人(占行人流量的大多數(shù))先于左轉(zhuǎn)機動車通過沖突點。而有機動車左轉(zhuǎn)專用道時(見圖9b)，早啟北進口左轉(zhuǎn)和直行機動車相位，待大部分排隊左轉(zhuǎn)機動車通過交叉口后，早斷北進口左轉(zhuǎn)機動車相位，放行南進口、北向南的機動車及南北向的過街行人。此時，過街行人與南進口的左轉(zhuǎn)機動車的沖突仍然存在，但相對較弱，可通過“左轉(zhuǎn)讓行人”的優(yōu)先規(guī)則通行，轉(zhuǎn)彎車輛應(yīng)減速或停車讓行行人。

圖8 處理左轉(zhuǎn)機動車與行人沖突時對應(yīng)的相位相序設(shè)計Fig.8 Phase sequence design to reduce conflicts between pedestrians and left-turn vehicles

圖9 常見三相位信號控制交叉口渠化方案Fig.9 Channelized intersection design option for three phase signals

5 結(jié)語

行人交通看似一個小問題，但是它涉及每個人、每個地區(qū)，甚至每一次出行。機動車、行人、非機動車沖突頻繁是中國城市道路交叉口交通秩序不良、事故頻發(fā)、通行效率低下的主要原因，具體的影響因素眾多，各地的情況差異很大，因此應(yīng)對措施也難以一概而論。本文在觀察、分析和有限的實踐嘗試基礎(chǔ)上，提出了采用紅閃作為行人清空信號的合理化建議，以及針對行人與轉(zhuǎn)彎車輛的沖突問題，提出了若干在一定條件下可能有效的信號控制策略，希望對這個棘手問題的分析處理提供一些解決思路。同時希望借此拋磚引玉，引起重視和討論，在理論研究和實踐領(lǐng)域，針對各種不同的情況和條件，提出切實有效的方法，指導實際應(yīng)用。

一個城市對行人交通的處理，體現(xiàn)出城市文明的發(fā)展程度。中國城市在快速城鎮(zhèn)化、機動化的過程中，對行人交通問題的欠賬較多，現(xiàn)在已經(jīng)到了必須補課的時候。安全舒適的行人交通環(huán)境有助于改善城市整體交通安全、秩序和效率，提升城市交通文明。