基于交通仿真技術(shù)的路段人行橫道間距研究

摘 要：運(yùn)用Vissim軟件建立模型，模擬路段上不同人行橫道間距以及不同機(jī)動(dòng)車與行人流量比值條件下運(yùn)行狀況，得出機(jī)動(dòng)車車均延誤作為人行橫道間距評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究人行橫道間距以及機(jī)動(dòng)車與行人交通量比值對(duì)車均延誤的影響規(guī)律。最終結(jié)論：機(jī)動(dòng)車交通量較大時(shí)，人行橫道間距采用275m最佳；機(jī)動(dòng)車流量較小時(shí)，人行橫道間距可取225m或250m；機(jī)動(dòng)車與行人流量比為6：1時(shí)，固定間距人行橫道效率最高。

關(guān)鍵詞：路段人行橫道間距；車均延誤；流量比；Vissim

1 概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。目前我國(guó)城市道路網(wǎng)中的交通流主要是混合交通流，行人和機(jī)動(dòng)車的沖突是混合交通問(wèn)題最顯著的表現(xiàn)，居民出行需求的增加和出行活動(dòng)的頻繁加劇了以機(jī)動(dòng)車輛為代表的快速交通和以行人為代表的慢行交通之間的沖突。路段上缺失人行橫道或者人行橫道設(shè)置不當(dāng)時(shí)，大量行人橫穿馬路，通行效率下降，這種情況在目前中國(guó)的道路上屢見(jiàn)不鮮，而當(dāng)機(jī)動(dòng)車交通流過(guò)大時(shí)還易發(fā)生交通事故。因此，如何有效的設(shè)置路段人行橫道，減少行人和機(jī)動(dòng)車的沖突是緩解交通問(wèn)題的重要方面。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于人行橫道的研究取得了一定的成果。陸健[1]在行人交通特性分析基礎(chǔ)上，提出了平面行人過(guò)街設(shè)施和李健據(jù)的分析計(jì)算方法。勞云騰[2]建立了簡(jiǎn)練且有廣泛應(yīng)用性的無(wú)信號(hào)控制路段行人過(guò)街延誤模型。曹曉奎等人[3]采用數(shù)學(xué)運(yùn)算的方法提出了路段行人過(guò)街設(shè)施的合理間隔。河海大學(xué)的鄭長(zhǎng)江等人[4]基于AHP方法確定了人行橫道的合理間距為250m。Schroeder[5]建立了單個(gè)人行橫道與機(jī)動(dòng)車流相互作用的評(píng)價(jià)框架。Kaseko[6]運(yùn)用Vissim軟件模擬干道上行人過(guò)街狀況來(lái)反映單個(gè)人行橫道對(duì)交通流的影響。研究者對(duì)人行橫道間距研究基本都是從理論和經(jīng)驗(yàn)角度確定其合理間距，缺少交通流量比值的相關(guān)研究。

2 人行橫道間距

步行作為一種重要的城市交通出行方式，不可取代，而人行橫道作為平面過(guò)街設(shè)施，目的是保護(hù)行人過(guò)街時(shí)的安全及平等的道路使用權(quán)。城市道路會(huì)在人流量匯集和消散區(qū)域的路段上設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)人行橫道，滿足過(guò)多的行人過(guò)街需求。相鄰人行橫道間距過(guò)短，行人過(guò)街方便，繞行距離少，但頻繁過(guò)街會(huì)對(duì)沖突相位的機(jī)動(dòng)車造成干擾，減慢車速，車輛為了躲避行人或讓行而在行進(jìn)過(guò)程中頻繁加減速和剎車，影響駕駛員情緒，無(wú)形之中增加了安全隱患。但是人行橫道間距過(guò)大，行人繞行距離增大，可能誘發(fā)行人強(qiáng)勢(shì)橫穿馬路，干擾機(jī)動(dòng)車的通行。因此需要從整體的道路系統(tǒng)出發(fā)，優(yōu)化人行橫道間距。

確定路段人行橫道合理間距需滿足兩個(gè)約束條件：考慮行人過(guò)街需求，盡量減少繞行距離；考慮道路設(shè)施的使用效率，避免造成資源浪費(fèi)和對(duì)機(jī)動(dòng)車相位產(chǎn)生過(guò)大的干擾，盡可能減少相位沖突。目前國(guó)內(nèi)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)將人行橫道間距的設(shè)置范圍取為200-500m。

3 交通仿真

3.1 仿真工具

Vissim軟件是德國(guó)PTV公司的產(chǎn)品，它是一種微觀的、基于時(shí)間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，用以城市交通運(yùn)行的交通建模。文章利用軟件模擬路段上不同人行橫道間距的人車運(yùn)行狀況，得到很多交通流參數(shù)（行人過(guò)街時(shí)間、機(jī)動(dòng)車停車時(shí)間、機(jī)動(dòng)車行程時(shí)間、機(jī)動(dòng)車延誤等）。文章設(shè)定路段無(wú)信號(hào)控制且機(jī)動(dòng)車讓行行人的情景，不存在行人延誤數(shù)據(jù)，只分析機(jī)動(dòng)車車均延誤這一直觀指標(biāo)來(lái)確定合理的人行橫道間距。

3.2 參數(shù)設(shè)置

為了簡(jiǎn)化研究，本次仿真路段設(shè)置為雙向四車道，車道寬度為3.5m/ln，機(jī)動(dòng)車相位和行人相位都無(wú)信號(hào)控制，在足夠長(zhǎng)路段中部設(shè)置兩處人行橫道，實(shí)驗(yàn)中采用5種人行橫道間距（200m-300m，步長(zhǎng)為25m），機(jī)動(dòng)車量為1400-2000（步長(zhǎng)為200），速度為60km/h，機(jī)動(dòng)車流采用小型車與大型車的比例為8：1，行人量為200-1000（步長(zhǎng)為200），速度為5km/h。

在VISSIM軟件中建立適當(dāng)?shù)牡缆纺Ｐ停缓笸ㄟ^(guò)改變不同人行橫道間距情況下模型的機(jī)動(dòng)車和行人交通量，仿真3600s后得到車均延誤時(shí)間。

3.3 數(shù)據(jù)輸出

本次模擬實(shí)驗(yàn)中，影響車均延誤時(shí)間的因素主要有機(jī)動(dòng)車流量、行人流量和人行橫道間距等，對(duì)于不同人行橫道間距下不同機(jī)動(dòng)車交通量和行人交通量的交通模型進(jìn)行仿真，輸出車均延誤時(shí)間（延誤數(shù)據(jù)取小數(shù)點(diǎn)后三位，確保精度）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理分析可知，車均延誤變化并不是線性的，有一定波動(dòng)；人行橫道間距為225m-250m間的車均延誤變化不大；超過(guò)275m時(shí)，延誤幾乎為0，因此275m為最佳人行橫道間距。

得到以上初步結(jié)論后，提出猜想：機(jī)動(dòng)車車均延誤是否與機(jī)動(dòng)車和行人交通量的比值有關(guān)？進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)，觀察流量比的影響發(fā)現(xiàn)固定間距的人行橫道，車均延誤隨機(jī)動(dòng)車與行人交通量比值的增大而減小，比值低于6：1時(shí)減小速度較快，超過(guò)6：1時(shí)趨于穩(wěn)定，變化幅度不大，比值約為6：1時(shí)，車均延誤最小。

本研究采用模擬仿真方法，可能存在一定誤差，利用多次仿真模擬減少偶然誤差。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于交通量較小的道路，相鄰人行橫道間距可取225m或250m；在道路周邊環(huán)境允許的條件下，對(duì)于交通量較大的道路，相鄰人行橫道間距取275m最佳，確保道路利用效更高效。人行橫道間距固定，應(yīng)合理引導(dǎo)行人和機(jī)動(dòng)車流，使流量比近似為6：1，提高道路利用效率。

文章雖對(duì)確定最佳人行橫道間距提供更多依據(jù)，但是仍存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究和討論。首先未考慮在信號(hào)控制下的人行橫道合理間距的情況，信號(hào)控制會(huì)導(dǎo)致很多影響因素（行人過(guò)街延誤等）出現(xiàn)，使得研究成果不完善；其次，還有很多因素（道路等級(jí)、道路幾何尺寸、行人過(guò)街行為方式等）未深入考慮，文章只是對(duì)其做出了簡(jiǎn)化或不予以考慮，以上問(wèn)題希望在以后的研究學(xué)習(xí)中進(jìn)行深入探討。

參考文獻(xiàn)

[1]陸建，葉惠瓊，姚冬雷.行人過(guò)街設(shè)施合理間隔[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2002，2（4）：63-67.

[2]楊曉光，勞云騰，云美萍.無(wú)信號(hào)控制路段行人過(guò)街方式適用性研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，35（11）：1466-1469.

[3]曹曉奎，裴玉龍. 路段行人過(guò)街設(shè)施的合理間隔[J].武漢：交通信息與安全，2010（2） ： 46-51.

[4]鄭長(zhǎng)江，劉峰. 基于AHP法的路段人行橫道合理間距的確定[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2011， 32（5）.

[5]BASTIAN JONATHAN SCHROEDER. A Framework for Evaluating Pedes-trian-Vehicle Interactions at Unsignalized Crossing Facilities in a Microscopic Modeling Environment [C]. Transportation Research Board Annual Meeting， 2007.

[6]MOHAMED S KASEKO， GANESH J， KARKEE. Development of a Midblock Pedestrian Crossing Simulation Model Using VISSIM[C]. 84th TRS Annual Meeting，2004.