行人过街安全岛设置研究【字数：7486】
摘要：本文通过对行人过街的行为动态的数据分析，并结合有无信号控制路段的数据调查与分析。提出在不同的交通路段设置合适的行人安全岛，并为行人安全岛以及改善措施做了安全效益分析。通过对行人过街等待特性、过街速度特性、过街间隙选择特性、过街违章行为数据统计等数据进行了调查和分析。得出行人过街的安全和违章行为受到多种因素影响。提高机动车辆的通行效率、降低城市交通的事故发生率，改善城市交通的堵塞现状，更重要的保证过街行人的通行安全。通过数据调查分析得出，建立行人安全岛等行人过街保护措施对这些方面的改善有很大的作用。
本文对无信号和有信号控制的多车道路段的安全岛的设计规范、设计尺寸、安全岛的配套设施等进行了详细的计算和分析。为多车道无信号控制路段安全岛的设置提供了技术依据。同时，本章节对安全岛设置安全效益进行了分析，并且建立了安全效益评价模型。对行人过街安全措施的实际应用不仅提供了技术上的支持，也从安全经济效益方面进行了有效分析。还对行人专用相位、交通信号协调控制手段进行了分析。本文也为安全岛的进一步广泛的设置提供了理论支持。
关键词:安全岛，多车道安全岛、安全效益分析
第1章绪论
1.1研究背景
随着经济贸易和工业技术的迅速发展，人们生活物质水平的日益提高，逐渐提高了出行质量。从而导致我国的机动车保有量迅速增加，截止到2017年6月，我国机动车保有量高达3.04亿量。而轿车的保有量就达到了2.05亿量。这增加的汽车大多数是行驶在城市街道上的。据统计，我国汽车保有量超过100万量的城市已经达到49个。其中，保有量超过200辆的城市就有23个。城市汽车保有量的迅速增长，严重挤压了过街行人的活动空间，给交通安全带来了极大的隐患。并且造成了交通的严重堵塞，虽然在北京、上海等大城市已经采取单双号限制车辆出行等控制汽车的流量的方式，但是取得的效果并不是很明显，在北京等大城市的主要路段一样道路拥挤，交通事故发生率也逐步提高。
意外伤害风险排名图1-1
2017年10月，由中国保险协会对其高达8.9亿份意外伤害库存数据进行统计得出以上数据表格，即在意外伤害风险中由于交通事故造成的意外伤害数量最多，达到了总数量的30.8%。而行人交通事故占比为6.3%。同样占据很高的比例。行人过街的速度和行动轨迹不确定性，多车道没有设置行人过街的保护措施等是行人交通事故高发的主要原因。
2017年8月，湖南省长沙市交通管理局公布了2017年上半年全市道路交通事故统计图。2017年上半年长沙市共发生交通事故9万起。对上半年的交通事故发生原因进行分析得出以下统计表。
长沙市交通事故原因分析图1-2
以上统计数据表明，违规驾驶，没有按照规定行驶是出现交通事故的主要原因。多车道无信号路段成为事故的多发路段。车辆在该路段不主动避让行人、机动车和行人运动路线交叉严重、转弯机动车不会让行人和直行机动车先行、在人行道机动车不会礼让行人、行人多次通过路段造成交通的一定堵塞，机动车违规驾驶不会按照交通指示灯行驶。剧以上的数据分析得出，在长沙市2017年上半年因违规行驶的车辆导致的交通事故的占总数的24.83%，并且因违规导致的死伤人数分别占比为21.97%、24.56%。由此可见，在不同的交通事故中人员的伤亡是最大的损失。我国的交通事故伤亡成为了意外事故的第一杀手。因此，降低我国城市交通的事故发生率、改善行人过街的安全现状是我国迫切需要解决的问题。
我国的城市交通行人过街交通环境普遍较差，大多数存在机动车不给行人让路，挤压行人的运动空间等情况，这样给行人的安全以及城市交通的畅通造成了很大不便。同样也是导致我国城市交通堵塞和高事故发生率的主要因素之一。行人的过街安全措施没有设置、设置不合理、设施不完善等是造成我国城市交通普遍存在的现象。因此，为降低城市交通事故的发生率、保证行人过街的人身安全和机动车辆的畅通，合理的设置行人过街安全措施势在必行。设置合理的行人安全岛是行人过街安全措施的主要措施之一。合理的安全岛的设置可以使行人更加安全和有序的通过街道，从而能够更加合理的调节行人和机动车的道路使用权。《道路标志标线》中提到了安全岛的设置，但是并没有根据道路和行人的特点进行尺寸设计，本文通过对行人运动路线的分析，并结合不同的道路情况设置不同尺寸的安全岛，行人过街的安全岛设置课题提供了实验参数。
1.2研究的目的及意义
我国城市交通事故发生率较高、行人过街安全得不到保证。我国城市交通行人过街普遍存在的问题如下：
1.2.1信号设置时间短，容易出现二次过街
今年来，我国的经济迅速发展，带动了机动车保有量的迅速增加。我国的城市道路建设一直为保障机动车的通行为主旨，往往忽视了行人作为城市交通参与者的重要性。在很多路段在很长距离没有设置人行横道，即使设置了也在绿灯通过的时间很短。从而保证足够的机动车的通行时间。这种交通信号较短的设置方式，往往会导致行人过街时，一次性无法通过。行人只能在道路中间进行等待再次过街。但是，在中间地带并没有设置行人专用相位，导致行人和机动车辆没有有效分开出现了运动干扰，这不仅对行人的安全有很大的威胁，同样也对机动车的畅通效率有阻碍的作用。另外，在行人等待二次过街的时候，行人往往会因为等待时间过长和不安全心理作用下，采取违规强行过街的行为。这严重危害了我国城市交通的正常通行。
1.2.2交通监管力度较弱，出现人车抢道的行为。
我国城市道路建设往往以牺牲行人过街空间为代价。特别是在道路上虽然设置了人行横道但是并没有设置交通指示信号和监控措施。因此就会出现机动车辆不会主动的为行人让道的现象。出现人车抢道的行为。在行人活动频繁的时段，行人为了在没有信号灯的路段过街，常常聚集一定数量的行人，进行强行过街。这种行为不仅对城市交通的畅通造成了拥堵，而且对我国的精神文明建设产生了极差的影响。而在行人较少或者是天气等外部环境较差的情况下，无法聚集大量的行人。个别行人会产生焦急的心理，从而会选择个人认为的最佳通过时机进行强行穿越过街。个人的强行通过方式，由于行动目标较小很难引起机动车驾驶员的注意，极易发生交通事故。给行人安全和交通畅行造成极大的危害。应加强机动车礼让行人的交通法律意识，减少不必要的交通事故。
综上所述，我国交通行人安全措施不完善，没有考虑行人过街行为的道路建设是危害城市交通的主要因素之一。只考虑车辆的畅通而忽略了行人过街情况的城市交通是无法满足所有人的通行需求的。因此，为避免城市交通中因忽略行人而导致的行人违章过街危害交通畅通的行为出现，我认为在城市规划道路建设的同时，就应该注重以人为本的交通规划理念。只有确保交通弱势群体–行人的过街安全就能够为城市机动车的畅通提供更多的安全保证，为降低城市交通事故发生率提供更多的保障。我们应该研究不同交通路段的行人数量、运动轨迹、等待过街特性、行人聚散特性、过街速度等多种过街行为因素。因地制宜的对不同的交通路段设置相对应的行人过街保障措施。并结合道路的地理情况和行人过街行为特性设置行人安全岛等行人过街专用相位，这种措施对于保障行人的安全和降低城市交通事故的发生率、保证城市机动车的通行效率有重大意义。
1.3国内外研究现状
我国的城市交通情况比较复杂。行人和机动车混行的情况较多，因此就造成了城市交通堵塞以及较高的交通事故发生率，随着近些年来我国私家车的保有量迅速增加，从而导致我国城市交通环境更加复杂。我国的很多大城市采取了机动车交通限行等方式来改善交通环境，但是仍然不能从根本上改善交通环境。从上个世纪开始，西方发达国家就出现了类似的问题，并且也采用了一些手段对机动车进行了限制，但是收效甚微。转而将研究重点放在了城市交通的另外一个参与者–行人过街的研究。美国《道路通行能力手册》中阐述了行人过街的通过速度、等待时间、行人反应时间、行人聚散特性等交通行人特性进行了研究和介绍。通过对行人过街通过特性的研究并采取了相应的改善措施，并取得了显著的效果。我国对行人过街特性的研究起步较晚，但是在数十年的努力下同样取得了辉煌的成绩。下面我将针对行人过街行为、行人过街安全、行人专用相位三个方面国内外的研究现状进行说明。
在全世界的范围内都存在严重的人车冲突现象。因此，研究行人过街行为特性并根据不同的环境特点采取不同的改善措施尤为重要。Katz（1975）等研究表明，在通常情况下机动车驾驶员更愿意给一群人减速并让出道路的使用权。而不愿意为单独的一个人让出道路使用权。这也是过街行人集体一起通过街道的行为的主要原因之一。GDGriffiths为单车道的道路情况建立了数学模型，该道路是没有安全岛等行人安全措施的交叉口的单车道数学模型。实验表明，行人在交叉口等待时间的长短是由车流量和车辆通过时间来决定的。当行人参与到道路的使用过程中，机动车驾驶员会自动的降低车速并随时准备停止车辆。这种情况会大大降低该路段的车辆的通行效率。而且，由于行人参与道路使用的出现概率不确定。即使在驾驶员的视线范围内没有出现行人，驾驶员也会降低车速防止行人的出现。这种心理暗示明显降低了该路段的车辆通行效率。当行人中存在老人和小孩等行动速度不快的时候，尽管该类群体会主动等待车辆很少的时刻通过，仍然会给车辆的通行带来很大的负担。另外，需要特别指出的是，驾驶员在驾驶车辆时时刻需要精神高度集中，一旦出现车辆在该路段延误时间增长，机动车驾驶员就会出现情绪暴躁、不安、易怒等情绪。并开始利用行人过街的细微间隙强行争夺道路的使用权。这将极大的增加了
道路交通事故的发生率。
景超等对行人过街的道路环境、行人的主观思想动态对行人过街特性的影响进行了详细的研究。研究发现，行人过街的行为特性会受到个人的主观思想动态、从众心理等因素影响。特别是在无信号控制路段极易发生人车冲突现象。我国的城市道路中存在着大量的我信号控制的交叉口路段。因此，对行人过街行为的研究对改善我国交通现状有非常大的意义。
Sandt等对佛罗里达州、加利福尼亚州等一年内发生在交叉口路段的交通事故进行统计，发现在无信号控制的交叉口路段发生交通事故的概率占总数的79%-80%。并指出在交叉口交通事故发生率是同年发生在单车道上的事故概率的4倍以上。因此，要加强在道路交叉口的安全设置控制。
杨晓光等对设置行人专用相位前后的交叉口路段的车辆通行能力和过街行人的平均等待时间进行了比较。发现设置行人专用相位后对以上两项数据有了明显的改善。Araujo等通过对行人和机动车流量较大的交叉后设置安全岛等行人专用相位的数据分析。得出应该对该类交叉口路段设置行人专用相位的结论。钱大斌等使用Protues仿真软件对行人通过设置行人专用相位路段的延误时间模型进行了优化分析。
综上所述，虽然国内外学者对行人过街行为、行人过街安全、行人专用相位设置等问题进行了大量的研究。但是，真正能够在实际中运用时起到指导作用的实验数据并不多。而且，在安全岛设置方面的资料相对较少。我国的道路运行特点和交叉口环境信息在各大城市都有所差别。因此，对行人过街安全岛设置研究非常重要。本文通过对行人过街的特性进行分析和研究，并对无信号控制的多车道安全岛设置、有信号控制的多车道安全岛设置进行了数据研究和案例分析。还对安全岛设置的安全效益进行了实验分析，并对信号二次协调控制手段进行了研究。希望本文的研究能够对我国城市交通行人过街安全岛设置和改善提供帮助。
1.4研究内容
本文通过对行人过街的行为动态的数据分析，并结合有无信号控制路段的数据调查与分析。提出在不同的交通路段设置合适的行人安全岛，并为行人安全岛以及改善措施做了安全效益分析。
第1章绪论
本章节对行人过街安全岛设置研究的背景、目的和意义、相关内容领域的国内外研究现状进行了详细的分析和阐述。并提出了自己的观点，并且使用案例和数据加以论证。
第2章行人过街动态过程分析
本文通过对行人过街等待特性、过街速度特性、过街间隙选择特性、过街违章行为数据统计等数据进行了调查和分析。得出行人过街的安全和违章行为受到多种因素影响。其中包括行人的规模、通行路段的车流量、行人过街的等待时间、车道是否有交通信号控制、路口是否有交通协管员进行管理、车道的宽度、车道的通行量、道路中间的行人二次过街的保护措施是否齐全等因素都会产生影响。提高机动车辆的通行效率、降低城市交通的事故发生率，改善城市交通的堵塞现状，更重要的保证过街行人的通行安全。通过数据调查分析得出，建立行人安全岛等行人过街保护措施对这些方面的改善有很大的作用。
第3章多车道无信号控制路段安全岛设置
本文对无信号控制的多车道路段的安全岛的设计规范、设计尺寸、安全岛的配套设施等进行了详细的计算和分析。安全岛的形式和设计要求对于有无信号控制的路段的设置尺寸和条件都可以通过设计的计算公式计算出来，为多车道无信号控制路段安全岛的设置提供了技术依据。同时，本章节对安全岛设置安全效益进行了分析，并且建立了安全效益评价模型。对行人过街安全措施的实际应用不仅提供了技术上的支持，也从安全经济效益方面进行了有效分析。为安全岛的进一步广泛的设置提供了理论支持。
第4章多车道有信号控制路段安全岛设置
本章节通过对有信号控制的多车道安全岛设置情况进行了研究，并且对于多车道路段设置安全岛的安全效益进行了分析。另外对于多车道安全岛设置进行了改善措施的研究。
1.5小结
本章节对行人过街安全岛设置研究的背景、目的和意义进行了详细的分析和阐述。本文也研究了国内外专家学者在行人过街安全、行人过街行为、行人二次过街、行人过街安全岛的安全效益等方面的资料。并对我国现代城市交通现状存在的问题进行简单的梳理，希望通过对行人过街安全岛的设置可以解决我国城市交通的一些问题。
第2章行人过街动态过程分析
随着我国城市道路建设步骤的逐渐加快，我国各大城市的主干道路逐步形成了以多车道为主的城市道路网络。而对于行人过街行为、行人过街安全的国内外研究主要是针对单车道交叉路口路段的研究。另外行人在通过无信号控制路段的行为特性与我国城市道路的横截面形式、多车道的数量有很大关系。本章统计和分析了多车道行人过街的等待特性、过街速度特性、过街间隙选择特性、过街违章行为数据统计等信息，为设置安全岛设施进行数据铺垫。
2.1我国交通状况调查
我研究行人过街的运动特性与不同车道数的道路的关系。现在对某城市特定时间段内不同车道数的路段的行人过街特性进行调查分析。现对选取了不同路段的行人过街信息。为排除某路段特定人群的运动的特殊影响。现在选择在该时段不同繁华程度的6个地点进行统计调查。具体的取样分析地点和调查时间段如下图所示：
交通调查基本信息图2-1
2.2行人过街的等待特性
2.2.1行人过街的等待位置分布特性
行人过街时的等待特性，会受到不同的车道数和行车的通过量影响。不同的车道数的横街面不同，如下图所示，根据车道数的数量行人过街的等待位置不同。在单幅路和双幅路。行人过街只有三个等待位置。而在三幅路行人很难一次性通过道路，则会选择A、B、C、D、E等5个位置进行等待。
不同道路横断面示意图图2-2
在统计过程中，以完成一次完整过街流程的人员为一组数据。为方便计算统计数量原则是1-3在此区间的人数记为3人；4-6在此区间的人数记为6人以此类推。每次的计数方式都以此方法统计。统计数量为完成过街的100组数据。我们以等待人群的位置作为统计横坐标。并定义人群在某位置停留超过30秒钟为等待，没有超过该时间为过街延误。根据统计数据得出以下数据：
三幅路不同等待位置等待人数人群规模比例图2-3
对以上数据观察得出，在三幅路等待的人群数量最多的是在位置A处。而出现等待人群数量最多的位置是C处。最高数量为27人。在位置D处也出现过21人和24人的等待数量所占多数人群的较大比例。在道路位置安全性分析。B、D位置相对于A、B的安全系数较低，因此，过街行人会聚集较多数量的人群一起性过街。对抢夺道路的使用权较为有利。
双幅路不同位置等待人数的不同人群规模的比例图2-4
对以上数据观察得出，在双幅路等待的人群数量最多的是在位置B处。位置A处人群聚集规模相对B处的规模较小。
单幅路不同位置等待人数的不同人群规模的比例图2-5
对以上数据观察得出，在单幅路等待的人群数量最多的是在位置B处。位置A处人群聚集规模相对B处的规模较小。
综上所述，对以上的统计调查数据进行分析得出，在多福路的行人过街过程中，更容易在道路中间形成大规模的等待人群。在行人穿行多车道的路段过程中。很难一次性通过该路段。因此会有人聚集在路中间等待二次过街。而在路中间等待过程中产生强烈的不安全感。在这种心理的作用下，人们主动的汇集在一起后，实现二次过街。
2.2.2行人过街的等待次数特性
选择适当的位置对通过单幅路和双幅路的过街次数进行统计，其过街次数的比例如下图所示。
单幅路和双福路不同过街次数比例图2-6
对以上数据观察得出，在单幅路中行人2次完成过街的比例最高。而3次完成过街的比例最少。在双幅路中行人2次完成过街的比例最高。而3次完成过街的比例最少。单幅路和双幅路在行人完成过街的次数方面调查结果相似。从而得出，在单幅路和双幅路路中大部分行人要二次过街。而单幅路的中间行人保护措施极少，这就会导致严重的人车冲突现象。
选择两个不同的调查地点对三幅路的不同过街次数进行统计数据如下表。
三幅路两个调查地点不同过街次数的比例图2-7
对以上数据观察得出，行人过街在通过三幅路时，会产生3、4、5次的过街次数才能通过道路（地点1占比81%；地点2占比89%）。两个不同的地点统计的过街次数规律大致相同。80%的行人在通过三幅路过街时需要3-5次才能完成过街。甚至在通过三幅路时候需要6次才能完成过街。
综上所述，对以上的统计调查数据进行分析得出。道路数的不同，横截面的不同就会导致行人过街的次数增加。多车道的通过导致的行人安全、行人过街延误、车辆延误相对于两车道的情况更加复杂。特别是在多车道上设置安全岛等行人专用相位保护措施对减小人车冲突，保证行人过街安全、降低交通事故的发生率都十分重要。
2.2.3行人过街的等待时间特性
研究行人等待时间与过街过程中等待人群占有的面积。现在统计三幅路在相同道路面积上行人规模与等待时间的关系分析。统计B-CC-B两个行进区间行人过街的等待时间。
三幅路道路双向的人群规模与平均等待时间的关系图2-8
对以上数据观察得出，在两个行进区间行人过街的等待时间呈现的规律性基本一致。由上图得到的规律是人群规模越小在穿越多车道路面时等待的时间越长。当过街人群的规模逐渐变大，而过街等待的时间逐渐减少。另外，行人等待时间与道路的占用面积也有一定的关系。当人群的规模一定时。B-C的行人平均等待时间小于C-B的平均等待时间。对于两个行车区间进行比较。我们可
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