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      3. 李克平:造成人車沖突的五點原因

        發布時間:2021-10-28

        編者按:如果將每個交叉口的信號配時比喻成一盤菜,每個通過交叉口的參與者都來品嘗,但眾口難調,現在的原則基本上是以滿足機動車通行為主,并非考慮“大多數人”的要求。但是,什么是“大多數”?交通信號優化如何評價?對于交叉路口的人車沖突,究竟是機動車禮讓行人還是法的要求?什么情況下應該讓?車讓人還是人讓車?如何解決人車沖突問題? 

        近日,同濟大學交通運輸工程學院的李克平教授,對各種交通流對道路交叉口的時間和空間資源的相互爭奪,平衡交通流利益的宏觀和微觀分析以及適用模型等內容進行了分享,本篇集中分析了西安交警提出的6個問題中關于道路交叉口處交通流的利益沖突,以及道路交叉口人車沖突這兩個問題。

        以下為演講內容,有刪減:


        01|道路交叉口現狀

        城市道路交叉口不僅集中有機動車、小汽車,還包括卡車、公交車和非機動車等等。日常,我們可以看到在車輛行駛過程中,對向車流、直行車輛行駛的時候,左轉車輛需要讓行對向行駛的車輛。從下面這兩張照片可以看到,在繁華的城市,交叉口行人眾多,這就造成行人會跟各種車輛形成沖突,或者說是爭奪這個通行的空間和時間資源。

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        如果一個交叉口的設計空間布局不合理,那么就會導致非常多不規則的沖突點,一個設計良好的交叉口,可以使人車各行其道,會減少很多空間上的沖突,讓后面的信號控制管理有一個非常好的基礎。

        我們把這樣一個交叉口的空間,用一個控制模型來表現。對這樣一個比較經典的道路十字交叉口,我們可以看到機動車和非機動車之間的沖突非常多,在去掉非機動車沖突的假設下,可以看到機動車的沖突點還是相對來說比較有限的,但加入非機動車通過交叉口后,沖突點會增加非常多,所以一個道路交叉口的沖突會隨著交通流復雜性的提高而大量增加。


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        從宏觀上考慮,通過交叉口有各種交通方式,機動車(大小車)、非機動車(包括電動車)、行人(老年人、行動不便者、兒童)、公交車等等;也有各種流向,東西南北,左直右,(行人)上下行;還要考慮各種需要優先的交通方式,比如說公交、特種車輛、行人的保護等;如何處理機動車擁堵和其他交通方式的需求矛盾?確定每個交叉口在網絡中的作用,如單點運行還是干線協調?或是網絡控制?

        在微觀層面上,主要是從時間上和空間上這兩個方面來進行分析。

        時間方面:下圖是一個交叉口的平面圖,平面圖表現的是各種不同的通行方式在空間上的布局,空間上的布局只表現了一個二維空間平面的問題,但是交通流具有動態性,從右邊仿真的動畫可以看到,交通隨時間流動后,在不同時間段,交通參與者對交叉口的時間和空間都會產生一定的需求,或者說是互相之間有利益的沖突和時空爭奪。

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        關于時空資源:我們提出了一個由運動軌跡線構成的三維模型,通俗來說就是當道路交叉口中間的車流通過路口時,它會在一個交叉口的二維平面和時間軸共同組成的三維空間中留下自身的行駛軌跡。

        左圖可以明顯的看到一個平面交叉口的直行車輛和左轉車輛,虛線表達的是它在空間上留下的軌跡線,加上了時間軸后,它變成一個三維的軌跡線,我們認為三維軌跡線能更充分地表現,通過交叉口的交通參與者對時空資源的利用。右邊這張圖表現了一個通過交叉口的車輛,它不僅是一條線,還是一個空間的三維體,它包括時間因素,空間因素,車身長度,安全間距等等,這是我們正在研究的模型的一種形式。所謂交叉口的空間資源其實就是把左邊這個圖上加上立方體后所表達的多個空間,這個模型把交叉口交通流運行的時變問題,轉換成了一個三維立體幾何問題,我們認為可以更好地用來分析交通參與者通過道路交叉口所需要給予的或者是需要分配的時空資源,以及用于各種關于安全和效率的分析。

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        假如先從平面的角度來分析交叉口的空間,在空間上我們做規劃設計的時候,要給各種不同的交通方式劃分明晰足夠的通行空間,比如公交專用道,自行車專用道等。

        但是空間上的有序還不夠,前篇講了交叉口的通行還有時間因素,時間因素就是在空間分配的基礎上,對各種交通方式分配信號的相位控制。非機動車之間,非機動車和機動車之間都存在沖突,分開這種沖突就需要用相位的設計,我們通過經典的對稱四相位或采用右轉跟左轉分別控制的四相位模式來分析。

        從利益分配的角度或者從交叉口各交通流服務水平的角度,把分析指標分為安全性、通行能力和舒適性三個方面。

        本文主要從通行能力的角度來分析交叉口的利益分配問題。交叉口的通行能力指給某一個交通流足夠的通行時間,在不考慮出口擁堵問題的前提下,該交通流飽和度不宜太高,那么通行能力怎么來進行計算?以下是一個可以進行簡單計算的公式。

        ? 進口道通行能力 =(有效綠燈時間/飽和綠燈車頭時距)×(3600/周期時長)× 車道數

        ? 飽和度 = 流量/通行能力

        從另外一個角度來分析通行能力(下式),我們可以說通行能力Cp 等于3600秒除以周期時間c 乘以括號周期時間c 減去損失時間之和∑I ,然后除以飽和綠燈的車頭時距tb 。經過代數的轉換,通行能力Cp 等于3600秒除以飽和綠燈的車頭時距tb ,再減去3600秒乘以損失時間之和∑I 除以周期時間乘以飽和綠燈的車頭時距tb 。

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        所以交叉口的通行能力就是3600秒除以飽和綠燈的車頭時距,比如說這個時距是兩秒,這僅僅表示在每小時1800輛中減去某一個因為相位之間的損失時間所造成的通行能力的損失。該算法表達的交叉口的通行能力是有限的,它還要除去在轉換過程中的綠燈損失時間,所以提高通行能力的途徑,其一是盡量減小飽和綠燈的車頭時距,其二是增加小時有效綠燈時間,其三是增加車道數。

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        通過這個模型分析交叉口的信號配置,比如說我們用四個相位來進行交叉口車流和人流的控制與管理。相位之間是此消彼長的關系,一個相位的綠燈時間長了,其他相位的綠燈時間就會相應減少,這說明交通服務或者相位綠燈時間是各個相位都要爭取的交叉口的通行資源。

        前篇的一些分析都是關于某一個方向交叉口通行能力的計算,那么有沒有一個比較完整的模型來進行一個全面的分析呢?有興趣的同仁可以在我們后續組織培訓班的時候來報名參加,到時會仔細講綜合平衡交叉口各交通流通行能力的模型。


        02|五點造成人車沖突的原因

        機動車和人之間產生的沖突是非常嚴重的,由于機動車交通量的逐年增加,社會活動日益頻繁,即使有人行信號控制,我國各類城市的部分市區道路交叉口的人車沖突也越來越嚴重,其原因主要有五點:

        1) 第一個原因是中國的法規不嚴謹(甚至法與規有矛盾)。道路交通安全法對人行過街做了相應的規定,例如:道路交通安全法第47條規定,機動車經過人行橫道時應該減速,遇到人正在通過人行橫道的時候,應當停車讓行。機動車經過沒有信號燈控制的道路,遇到人行過街應當避讓。從這個角度來說,法規已經明確了,在交叉口機動車必須避讓行人,行人應當按照交通信號燈的指示通過人行橫道,若通過沒有信號燈的交叉路口時,應當確認安全后再通過。

        但是在信號燈的規定中,道路交通安全法實施細則第38條,綠燈亮時,準許車輛通行,但轉彎的車輛不得妨礙被放行的直行車輛、行人通行;在未設置非機動車信號燈和人行橫道信號燈的路口,非機動車和行人應當按照機動車信號燈的表示通行。紅燈亮時,右轉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。這給道路交通的實踐留下了模糊的空間,甚至可以說造成了人車沖突。

        道路交通安全法實施細則第39條,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,但是已經進入人行橫道的,可以繼續通過或者在道路中心線處停留等候(這顯然就是行人清空的定義)。但由于若干技術規范定義綠色分為持續綠色顯示和閃爍綠色,人行橫道信號燈綠閃表示綠燈即將結束,而綠閃時長視具體情況確定。這使得綠燈時間長度的計算被模糊,給信號設計控制的人員留下了一個不確定的空間。

        究竟綠閃表達什么含義?綠閃應該有多長?關于這個問題我有寫過專門的報告和論文,因為道交法規定的行人清空應該是紅色,而且我們的實地觀測顯示行人綠閃清空并不奏效,所以在15年給安徽省編的地方標準中, 我們提出:在人行過街的過渡信號設置中,用紅閃代替綠閃。

        2) 第二個原因是機動車右轉(包括部分交叉口的機動車左轉)一般不受燈控。關于右轉機動車跟行人沖突,也就是行人過斑馬線的時候,會受到本方向的右轉和左轉機動車的沖突。在四相位控制的時候,會同時受到右轉車輛和本方向右轉車輛的沖突,在過人行街道的時候,即使是綠燈,也還是會碰到各種機動車的沖突,所以沖突不可避免。

        3) 第三個原因是交叉口行人過街空間設計不友好、不合理、不合規。如:人行橫道過長,會導致過街不方便,年紀大的人會產生恐懼和疑惑;有些路口還存在畫得不全,以及完全不合規的現象,這使得交通控制和管理缺乏良好的基礎。


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        通過這些圖片可以看到,有些人行橫道在路中間轉彎,中間缺少人行過街的安全島。對于最近常見的那些用各式輔助信號燈來強調人行過街的情況,不僅不必要,而且還會引起困惑,是于事無補的,甚至是適得其反的。并且立體的斑馬線,也是不合規的存在形式,有很大的副作用。再比如:有些路中間有有軌電車通過,有軌電車作為一種非常重要的交通工具,會引起交通安全隱患,即使在這樣的環境里面,人行過街橫道中間都缺少安全島,這是非常大的缺陷。

        同濟大學主編的2011年頒布的道路交叉口規劃規范有強制性條文提出,人行過街長度超過16米時,應在人行過街橫道中規劃設置人行過街安全島,但公布至今已有10年,仍有很多地方并沒有按照規范去做,所以在這里我們呼吁大家按照規范的要求去做。一個交叉口經過完善的空間設計,才可以把空間布置的井井有條,機動車、行人、非機動車等的空間都被標識,并留有足夠的空間,為后面的控制和管理提供很好的條件。

        4) 第四個原因是關于行人信號不合理(不合法)。前文已經提到,人行過街的綠閃信號表示綠燈即將結束,這一點是借用機動車綠燈信號,行人信號過程當中的綠閃還包含清空的含義,但近幾年對這個問題的理解越來越模糊,所以法規上對行人過街清空信號沒有明確的界定,是導致行人過街問題非常重要的源頭。

        假如普遍采用標準的四相位去控制道路交叉口,行人信號普遍跟隨的是機動車的信號,這種情況下就會碰到行人過街的時候,右轉機動車跟行人產生重要的沖突。所以我們建議在四相位控制下側向左轉的時候,南北方向的右轉在東西方向左轉相位的時候,開放右轉的信號相位(前提條件是大型交叉口中間必須有一個道路交通安全島),這樣就可以把行人和機動車的沖突從時間上完全分開,但是它存在一個問題,就是右轉機動車的信號相位時間受左轉機動車相位時間的限制,它的通行能力可能會較有限。

        第二種方式已有一部分城市開始采用,這種在執行方向信號綠燈的時候,對右轉機動車進行紅燈的禁止控制,可以使右轉機動車跟人行的沖突得到緩解。

        現實中存在開始執行相位時,行人和非機動車可以不受右轉機動車的沖突安全通過斑馬線,比如:行人不受干擾地通過人行橫道時,右轉的機動車處于等待狀態,在大部分行人過街后,右轉車輛才啟動。

        這種控制模式可以緩解很多右轉機動車和過街行人的沖突,對右轉機動車進行紅燈控制以后,本方向的行人過街得到更多安全時間,比如:直行是紅燈,按照道路交通法規,右轉機動車是可以右轉的,但是會產生很大的沖突,在對右轉的機動車進行紅燈控制后,就可以避開這方向的右轉機動車和行人的沖突,這是兩個比較有效的控制右轉機動車和行人沖突的措施

        5) 第五個原因是行人過街行為失當。下表是對德國在不同行人過街綠燈設置的條件下,闖紅燈或違章過街行人比例的統計,可以看出在有綠閃甚至有黃燈的情況下,闖紅燈的行人比例最高,所以行人過街綠閃和黃燈的設置存在極大的副作用。并且在瑞士、新加坡也都存在很多行人闖紅燈過街的情況。


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        新加坡采用跟我國相同的綠燈設置,綠燈結束后是綠閃,行人對綠閃幾乎熟視無睹,甚至在綠燈已經閃爍了一段時間即將結束的時候,還有人貿然過街,這使得行人過街的清空得不到保證。

        澳大利亞采用紅閃來表達行人清空的過程,在綠燈時候,行人安全過街,在信號燈開始轉紅以后,行人一般就會比較容易接受清空的信號,選擇等待,而不是貿然闖紅色過街,這樣的信號控制就給行人過街的良好秩序提供了扎實的基礎條件。

        北京交叉口的人行過街,行人基本上不關注信號的紅燈,紅燈期間也有很多人行過街,到綠燈時,盡管行人是綠燈,很多機動車還是會通過交叉口,行人綠燈時間也并不安全的。

        因此我認為對人行過街違章違法的情況,應該一分為二,一方面要加強教育,另外一方面也應該改善城市道路規劃設計和信號控制。


        李克平 | 賽文交通網

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