城市道路交叉口行人过街信号控制

发布日期:2019-05-13 点击次数:20  字体显示:【大】  【中】  【小】

行人交通是城市交通体系中非常重要的部分,然而在中国快速城镇化过程中,行人交通的地位越来越被边缘化。本文重点对中国城市道路交叉口行人与机动车的冲突问题进行了分析,提出应采用红闪作为行人清空信号的建议以及若干在一定条件下可能有效的信号控制策略。

行人过街典型问题及安全感受

 1、人车冲突的主要情形

城市道路交叉口大多没有独立的行人信号相位时间,行人一般与本向直行机动车相位同步通行。随着行人和机动车流量增加,传统相位设置的缺陷逐渐暴露出来,行人与车辆冲突严重成为交叉口行人交通的主要问题之一(见下图)。

行人与转弯车辆冲突严重

具体冲突可归纳为三种情形:

1)本向绿灯中后期过街行人在到达对面人行道之前行人信号灯变红,横向机动车驶出,行人受阻于道路中央;

2)绿灯起亮行人步入人行横道之后,上一相位的机动车尚未通过交叉口,在人行横道上与行人发生冲突;

3)转弯车流与过街行人流相互干扰。

传统信号控制交叉口人车冲突导致交通秩序混乱和效率低下的根本原因在于:

1)行人与机动车的交通流特性不同。

行人启动快而速度慢,机动车有启动损失而速度快。传统的交通信号相位设置没有充分考虑行人和机动车的交通特性差异,将行人、非机动车与机动车共用一个逻辑信号,造成了信号控制顾此失彼,不能适应机动车与行人、非机动车不同的交通需求。

2)机动车抢道。

行人、机动车在人行横道上的冲突中,机动车为强势一方,行人处于弱势。为避免碰撞,往往行人首先避让机动车,形成习惯。但是在机动车速度较慢时,也有行人在机动车流中穿行的情况,导致了通行效率低下、易发事故。

3)控制手段单一。

针对不同交通流的特性,应灵活采用相应的控制手段。传统信号相位多数情况下右转机动车不受控,使得右转机动车与行人的冲突愈加严重,尤其在一些行人过街量较大、右转车辆较多的城市商业区附近,这种矛盾已达到不可调和的地步,成为行人过街的主要不安全因素,也在较大程度上降低了右转车辆的通行效率。

除此之外,行人信号还存在以下问题,如信号周期过长,行人红灯等待时间过长导致违法行为的增加;绿闪信号在法规中缺少定义,民众对该信号含义的认识不正确;信号不能给予行人和机动车足够的清空时间;以及最小绿灯时间经常不能得到保证等。

 2、行人过街安全感受调查结果

对上海市32处人行横道1000余位行人进行过街安全感调查,要求受访行人对其过街的安全感受进行打分,1分表示最不安全,10分表示最安全。根据行人过街时段的不同,行人可以分为绿灯过街、红灯过街及绿闪过街三类,本次调查中三类人数比例为8:3:1。结果显示,绿闪期间过街的行人安全感受主要集中在5~8分,而绿灯以及红灯期间过街的行人安全感受主要集中于7~10分(见下图)。因此绿闪期间过街的行人安全感受最差,通过概率累计曲线可以看出绿灯以及红灯期间过街的行人安全感受分布相似。

行人过街安全感受的统计分析

绿灯期间,行人比较集中,成团状群体,有“人多势众”的效应,行人通常无须顾及右转机动车,因此过街环境相对安全。当首波行人通过冲突点后,右转车辆或者非机动车从侧后方、侧前方通过时,就增加了行人过街的危险性并降低行人的安全感受。红灯期间,与行人相冲突的机动车流为垂直冲突,比较容易观察,而且行人在过街前会仔细观察过街环境,当行人感觉车辆有足够空挡、较为安全时才会选择违法闯红灯,因此行人在红灯期间过街感觉反而较安全。绿闪期间往往信号设计的绿闪时间不足,更主要的原因是绿闪时行人本不该开始过街的行为,如果行人在绿闪的后期还开始过街的行动,会有极大的时间紧迫感,甚至有些信号设计会使得这个时间出现人-机冲突,导致行人的安全感受很低。

城市道路交通法规中行人过街相关规定及需完善的问题

 1、《中华人民共和国道路交通安全法》

第二十六条   交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行,绿灯表示准许通行,黄灯表示警示。

第四十七条   机动车行经人行横道时,应当减速行驶;遇行人正在通过人行横道,应当停车让行。 机动车行经没有交通信号的道路时,遇行人横过道路,应当避让。

第六十一条   行人应当在人行道内行走,没有人行道的靠路边行走。

第六十二条   行人通过路口或者横过道路,应当走人行横道或者过街设施;通过有交通信号灯的人行横道,应当按照交通信号灯指示通行;通过没有交通信号灯、人行横道的路口,或者在没有过街设施的路段横过道路,应当在确认安全后通过。

 2、《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》

第三十八条   机动车信号灯和非机动车信号灯表示:

绿灯亮时,准许车辆通行,但转弯的车辆不得妨碍被放行的直行车辆、行人通行;

黄灯亮时,已越过停止线的车辆可以继续通行;

红灯亮时,禁止车辆通行。

在未设置非机动车信号灯和人行横道信号灯的路口,非机动车和行人应当按照机动车信号灯的表示通行。

红灯亮时,右转弯的车辆在不妨碍被放行的车辆、行人通行的情况下,可以通行。

第三十九条人行横道信号灯表示:

绿灯亮时,准许行人通过人行横道;

红灯亮时,禁止行人进入人行横道,但是已经进入人行横道的,可以继续通过或者在道路中心线处停留等候。

 3、现行法律法规需完善的问题

以上法律法规界定了行人过街与机动车之间的基本路权,但是从中可以看到全国城市普遍使用的行人信号与此不符:《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》仅定义了行人的绿灯和红灯信号,并未定义绿闪信号,而且从“已经进入人行横道的,可以继续通过或者在道路中心线处停留等候”的功能性描述可以判断,这属于行人清空时间,应该用“红色”信号来表达。追踪行人绿闪信号的来源发现,其显然出于《中华人民共和国道路交通安全法》颁布前。1988年3月9日国务院发布的《中华人民共和国道路交通管理条例》规定:

第十条指挥灯信号:
(一)绿灯亮时,准许车辆、行人通行,但转弯的车辆不准妨碍直行的车辆和被放行的行人通行;
(二)黄灯亮时,不准车辆、行人通行,但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人,可以继续通行;

(三)红灯亮时,不准车辆、行人通行;

第十二条人行横道灯信号:

(一)绿灯亮时,准许行人通过人行横道;

(二)绿灯闪烁时,不准行人进入人行横道,但已进入人行横道的,可以继续通行;

(三)红灯亮时,不准行人进入人行横道。

这个规定应该在《中华人民共和国道路交通安全法》颁布后废止,而现实情况表现为“废而未止”。同时,由于新颁布的《中华人民共和国道路交通安全法》及《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》对人行横道信号灯过渡信号没有明确的规定,即现实通常使用的绿闪信号在法律法规中没有定义,导致几乎无人理解该信号,因此行人绿闪信号基本上是失效的。

根据以上分析可以看出,中国城市道路交叉口行人过街清空信号亟待做出科学合理的和全国统一的规定。

对行人清空灯色的建议

 1、国外行人清空信号与清空时间

欧美等发达国家通过人行横道信号灯过渡信号设置足够长的行人清空时间,保证行人过街的安全。美国、英国、澳大利亚采用红灯闪烁信号,德国采用红灯无闪烁信号,瑞士部分城市采用黄灯信号,如下表所示。可见,发达国家在清空行人过街时无一使用绿色闪烁信号。

欧美等国行人清空信号控制参数定义及取值

 2、关于中国采用红闪作为行人清空信号的建议

从人的交通心理分析,人们一直以来受到“红灯停,绿灯行”的教育,行人对绿闪信号的基本认知是行,而不是停。绝大部分行人即使在行人绿闪信号开始后,仍然会从人行道步入人行横道,因此绿闪信号难以起到清空道路交叉口行人的作用。大部分发达国家采用红闪作为清空信号值得借鉴,因为红色给人的交通感受是停。《安徽省城市道路交叉口信号控制设计规范》(DB34/T2423—2015)中首次提出了行人清空采用红闪的建议,这个建议宜在全国推广。

行人清空采用红闪信号,可以明确禁止未进入人行横道的行人开始过街的行为,行人容易理解和接受,也便于执法,一旦出现纠纷甚至事故,也容易界定各自的责任。这一改进看似小问题,其实可以大大改善道路交叉口行人交通的秩序,对改善中国城市交通的现状将起到非常大的效果,而且这一改进基本上无须设施的附加投入,事半功倍。

城市道路交叉口人车冲突的处理方法

 1、行人与右转机动车的冲突处理

右转机动车流与行人的冲突在一定条件下会比较严重,但是根据交叉口的实际情况,采取合理的信号控制策略,可以缓解甚至解决这个棘手的问题。

冲突类型及右转车辆通行时间分析

行人与右转机动车冲突主要有三种类型:

右转机动车与侧向行人同相位放行时,右转机动车与侧向行人冲突,如下图中南进口右转机动车与侧向南北向过街行人的冲突1;绿灯末期过街或步速较慢的行人与下一相位右转机动车的冲突,如下图中东进口右转机动车与南北走向过街行人的冲突2允许右转机动车红灯时通行而导致的右转机动车与同进口过街行人冲突,如下图中西进口右转机动车与南北向过街行人的冲突3

 

行人与右转机动车冲突类型

对于“绿灯末期过街或步速较慢的行人与下一相位右转机动车的冲突”可通过设置足够的绿灯间隔时间和行人过街安全岛解决;另外两类冲突的分离需对四相位及非四相位交叉口区别对待,在普通四相位信号控制且人行横道中间有安全岛的交叉口,四个方向的右转车辆除在直行相位可以通行之外,还可以利用两个左转相位进行分段通行,其通行时间相对充分,因此可以做到人、车在通行时间上完全分离。而在普通两相位信号控制交叉口,无论在哪个相位里放行右转车辆都会与过街行人有冲突,除设置行人专用相位之外,实现人、车在通行时间上的分离比较困难。

右转车流让行控制策略

在行人信号灯放行时,同向右转车辆让行人优先通行,这种右转车流让行控制策略是利用可接受空档穿越人行横道的方法,只适用于行人流量、右转车流量较小的情形。该控制方式的实现需要配套的交通设计,如图4所示,在交叉口转角为右转车辆预留待行空间,使待行的右转车辆在等待可穿越空档时不至于影响后面的直行车辆,l不宜小于6m。

为保障行人安全的同时兼顾交叉口的运行效率,在采用右转车流让行控制策略的情形下,建议设置适当的标志或信号,如采用单头的黄闪信号警示右转机动车驾驶人有行人通行,采用“右转车辆让行人先行”等标志提示行人享有优先权。

右转车流信号控制策略

1)红灯箭头信号控制右转车辆。

在直行圆形灯的旁边增加一个只能亮红色和黄色的右转箭头灯(见下图)。右转箭头红灯启亮时,禁止右转车辆通行;在其他时段,右转箭头红灯熄灭,右转车辆在不影响其他流向交通流通行的情况下,按照相应的交通规则通行。在允许通行到禁止通行之间用黄色右转箭头灯过渡。

右转车辆专用箭头灯实例(仅显示红色和黄色箭头)

该控制方式可以根据右转机动车和行人、非机动车的流量以及其相互冲突的情形,进行灵活的时间控制,既能有效地避免右转车辆与非机动车及行人的冲突,也能充分保证右转机动车的通行时间和利用可穿越空档。

2)右转车辆专用箭头灯。

对右转车辆采用具有红黄绿三色的箭头信号灯组进行控制(见下图),只有当右转箭头绿灯亮时,右转车辆才允许通行;右转箭头灯亮红灯时,右转车辆禁止通行。由于右转箭头灯亮绿灯期间右转车辆有绝对的通行权,所以,该种控制方式将右转车辆与行人及非机动车流在通行时间上完全分隔开来。

右转车辆专用箭头灯实例

该控制方式明确了右转车辆的通行权,完全避免了右转车辆与其他各种交通流的冲突,在右转车流量与两方向行人及非机动车流量均很大的情况下,能够有效避免右转车辆与行人及非机动车相互冲突的情况发生,有利于提高交叉口的运行效率和行人及非机动车的安全。该方法仅适用于如下图所示的四相位控制模式。

右转车辆专用箭头灯相位

3)行人信号早启控制。

当行人与右转车辆在一个相位里通行、冲突并不十分严重时,可以进行行人信号的早启控制。一般情况下,红灯期间等待过街的人数占过街总人数较大比例,使这部分行人率先占据其与右转车辆的冲突点优先通过,而右转车辆后于行人到达冲突点,更容易发现人行横道上的行人以采取相应的停车避让措施。

 2、行人与左转机动车的冲突处理

相比右转车辆,行人与左转车辆的冲突一定情况下可能更为严重,原因是:左转车辆启动时离行人较远,且位置和角度不易观察,行人往往难以及时发现和预计左转来车;无专用左转相位时,左转车辆驾驶人面临的交通情况较复杂,在穿越直行车辆空档后,往往会忽视过街行人,加速行驶;在较大的交叉口,左转半径较大,左转车辆车速较高。

在典型四相位交叉口,行人与左转车辆的冲突很容易通过信号控制来分离,本文重点分析在两相位、三相位信号控制交叉口减少行人与左转车辆冲突的方法。

两相位信号控制交叉口行人与左转机动车冲突的处理方法

在两相位信号控制交叉口,一般机动车流量相对较小,行人与非机动车成为相对比较主要的过街群体,左转机动车与行人和非机动车的冲突是行人过街的重大安全隐患。因此,进行道路交叉口设计时,首先应保障行人与非机动车过街的安全高效,采用行人与非机动车一体化设计的方法,将其统一纳入非机动交通系统处理。

1)机动车交通量、行人交通量均较小时,可相应地迟启或早启行人相位

该方法的实质是适当错开左转机动车与行人和非机动车的放行相位时间,达到缓解冲突的目的。迟启行人相位,让左转机动车先于距离冲突点最近的行人通过冲突点;早启行人相位,保证距离冲突点最远的行人先于左转机动车通过冲突点。这两种策略分别适用于左转机动车抢在绿初通过或者在绿末通过,须观察具体通行情况而定。

2)机动车交通量较小而行人交通量较大的两相位信号控制交叉口,可在机动车相位之间插入行人专用相位,以保证行人过街需求

在机动车相位之间插入行人专用相位,行人与非机动车共用行人专用相位,并早断机动车相位,以保证行人过街需求,相位相序设计见下图。这种控制方法会使得机动车的通行能力大打折扣,仅适用于机动车流量小而行人流量大的情形。在这种控制策略下,还可以根据具体情况设计行人对角线通行的通道和信号。

处理左转机动车与行人冲突时对应的相位相序设计

上述两种方法的相位及相位切换必须满足最小绿灯与绿灯间隔时间的要求,特别是行人与机动车相位切换的绿灯间隔时间要求。行人配时设计需满足最小绿灯时间、清空时间及红灯时间不超过可接受等待时间的要求。

三相位信号控制交叉口行人与左转机动车冲突的处理方法

三相位信号控制交叉口通常对应的两种渠化方式如下图所示。东西进口机动车直行与左转相位分别放行时,左转机动车与行人无冲突。南北进口均无机动车左转专用道时(见下图a),早启行人相位,使红灯期间等待的行人(占行人流量的大多数)先于左转机动车通过冲突点。而有机动车左转专用道时(见下图b),早启北进口左转和直行机动车相位,待大部分排队左转机动车通过交叉口后,早断北进口左转机动车相位,放行南进口、北向南的机动车及南北向的过街行人。此时,过街行人与南进口的左转机动车的冲突仍然存在,但相对较弱,可通过“左转让行人”的优先规则通行,转弯车辆应减速或停车让行行人。

常见三相位信号控制交叉口渠化方案

写在最后

行人交通看似一个小问题,但是它涉及每个人、每个地区,甚至每一次出行。机动车、行人、非机动车冲突频繁是中国城市道路交叉口交通秩序不良、事故频发、通行效率低下的主要原因,具体的影响因素众多,各地的情况差异很大,因此应对措施也难以一概而论。本文在观察、分析和有限的实践尝试基础上,提出了采用红闪作为行人清空信号的合理化建议,以及针对行人与转弯车辆的冲突问题,提出了若干在一定条件下可能有效的信号控制策略,希望对这个棘手问题的分析处理提供一些解决思路。同时希望借此抛砖引玉,引起重视和讨论,在理论研究和实践领域,针对各种不同的情况和条件,提出切实有效的方法,指导实际应用。

一个城市对行人交通的处理,体现出城市文明的发展程度。中国城市在快速城镇化、机动化的过程中,对行人交通问题的欠账较多,现在已经到了必须补课的时候。安全舒适的行人交通环境有助于改善城市整体交通安全、秩序和效率,提升城市交通文明。

来源:本文刊载于《城市交通》2018年第5期

作者:李克平(同济大学交通运输工程学院  教授 博士生导师)

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