交叉口行人過街長(zhǎng)度與信號(hào)控制問題分析

近年來，我國(guó)許多城市普遍存在行人過街難的現(xiàn)象，造成信號(hào)控制設(shè)計(jì)困難，給交通安全管理工作帶來挑戰(zhàn)。本文以典型交叉口為例，剖析造成行人過街難的問題原因，闡述城市道路交叉口平面設(shè)計(jì)、交通組織以及信號(hào)控制之間的關(guān)聯(lián)問題，并提出改善建議。

一、交叉口行人信號(hào)設(shè)計(jì)問題

從道路交叉口信號(hào)控制的角度看，為保證行人安全過街的清空過程，需為其分配相應(yīng)較長(zhǎng)的信號(hào)時(shí)間。因此信號(hào)控制方案的設(shè)計(jì)受到行人過街時(shí)長(zhǎng)的制約，這會(huì)對(duì)信號(hào)控制的靈活性和智能化（例如設(shè)置感應(yīng)式信號(hào)控制）造成很大的負(fù)面影響。如圖1中的道路交叉口，經(jīng)測(cè)量各進(jìn)口道人行橫道長(zhǎng)度數(shù)據(jù)為：東進(jìn)口40m，南進(jìn)口45m，西進(jìn)口35m，北進(jìn)口49m。

圖1 道路交叉口

如果按常規(guī)四相位進(jìn)行信號(hào)控制，設(shè)置信號(hào)設(shè)計(jì)的邊界條件假設(shè)為：行人過街步速，行人最小綠燈時(shí)間，機(jī)動(dòng)車信號(hào)最小綠燈時(shí)間，黃燈時(shí)間，全紅時(shí)間。則某人行橫道上的行人總通行時(shí)間gp與綠燈時(shí)間gp,0、綠閃時(shí)間gp,f的關(guān)系為：。綠燈時(shí)間gp,0需滿足gp,0 ≥ gp,min,綠閃時(shí)間gp,f的設(shè)置目的是確保在綠燈時(shí)間gp,0內(nèi)進(jìn)入人行橫道的行人可被清空，其計(jì)算公式為：。其中l(wèi)p為該人行橫道長(zhǎng)度。

按上述條件，則僅為滿足行人過街的（清空）安全需要的最小信號(hào)相位時(shí)間為：東西直行相位10+49=59s，東西左轉(zhuǎn)相位20s，南北直行相位10+40=50s，南北左轉(zhuǎn)20s，如此信號(hào)周期至少是169s（合理的信號(hào)控制周期應(yīng)該在150s以下）。而且兩個(gè)行人的紅燈時(shí)間分別為119s和108s，已超上限值90s，如圖2所示。這樣的交叉口幾乎沒有任何余地實(shí)施比較智能化的感應(yīng)式信號(hào)控制。

圖2 現(xiàn)狀最小周期定時(shí)信號(hào)配時(shí)方案

二、信號(hào)控制改進(jìn)方案

改善措施分為兩個(gè)部分：一是減小交叉口右轉(zhuǎn)路緣石半徑。二是增加人行過街安全島。由同濟(jì)大學(xué)主編的國(guó)標(biāo)《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范》（GB 50647-2011）第7.1.5條第1款（強(qiáng)制性條款）規(guī)定：“人行過街橫道長(zhǎng)度超過16m時(shí)（不包括非機(jī)動(dòng)車道），應(yīng)在人行橫道中央規(guī)劃設(shè)置行人過街安全島，行人過街安全島的寬度應(yīng)不小于2.0m，困難情況不小于1.5m?！比鐖D3所示，如此改善后的人行過街距離分別為：東進(jìn)口20m,南進(jìn)口28m，西進(jìn)口21m，北進(jìn)口21m。

圖3 某交叉口的原設(shè)計(jì)圖與改善設(shè)計(jì)圖對(duì)比

因此帶來行人過街信號(hào)清空時(shí)間變化，如表1所示。

表1 改善后行人過街信號(hào)時(shí)間

假如采用圖4所示的對(duì)稱四相位信號(hào)控制，由于每個(gè)行人過街段都可以在連續(xù)兩個(gè)機(jī)動(dòng)車相位中獲得綠燈機(jī)會(huì)，因此在定時(shí)信號(hào)配時(shí)情況下，設(shè)置人行過街安全島，既可以給行人足夠的綠燈和清空時(shí)間，也不至于因行人過街所需時(shí)間過長(zhǎng)而對(duì)機(jī)動(dòng)車信號(hào)造成強(qiáng)制性約束，如圖5所示。

圖4 對(duì)稱四相位的信號(hào)控制

圖5 設(shè)置人行過街安全島后的最小周期定時(shí)信號(hào)配時(shí)方案

如果考慮到感應(yīng)式信號(hào)控制，還需將行人過街信號(hào)約束到一個(gè)機(jī)動(dòng)車相位，圖6為一個(gè)以最小綠燈為約束條件構(gòu)成的最小周期定時(shí)信號(hào)方案。在此基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)感應(yīng)信號(hào)控制方案框架，實(shí)現(xiàn)能夠靈活適應(yīng)交通流變化的信號(hào)控制。圖7中示意每個(gè)相位可以獲得5秒鐘的附加綠燈?？梢愿鶕?jù)不同時(shí)段、車流量大小，調(diào)整附加時(shí)間的不同長(zhǎng)度，以適應(yīng)不同的交通情景。

圖6 用于感應(yīng)信號(hào)控制的最小周期信號(hào)配時(shí)基礎(chǔ)方案

圖7 現(xiàn)狀最小周期定時(shí)信號(hào)配時(shí)方案

在道路交叉口設(shè)置人行過街安全島是實(shí)現(xiàn)智能信號(hào)控制的前提條件，但在實(shí)際的信號(hào)控制方案設(shè)計(jì)中還需考慮若干細(xì)節(jié)問題，如適當(dāng)減小支路機(jī)動(dòng)車與行人信號(hào)的最小綠燈時(shí)間、某些相位無請(qǐng)求的情況下設(shè)置跳躍相位的可能性等。當(dāng)然，交通流的檢測(cè)與通訊設(shè)備的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、可靠性是實(shí)現(xiàn)智能信號(hào)控制的另一要求，這需另外討論。