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基于交通仿真技术的路段人行横道间距研究

出处:论文网
时间:2017-09-25

基于交通仿真技术的路段人行横道间距研究

  1 概述

  随着社会经济的快速发展,城市交通问题越来越受到人们的重视。目前我国城市道路网中的交通流主要是混合交通流,行人和机动车的冲突是混合交通问题最显著的表现,居民出行需求的增加和出行活动的频繁加剧了以机动车辆为代表的快速交通和以行人为代表的慢行交通之间的冲突。路段上缺失人行横道或者人行横道设置不当时,大量行人横穿马路,通行效率下降,这种情况在目前中国的道路上屡见不鲜,而当机动车交通流过大时还易发生交通事故。因此,如何有效的设置路段人行横道,减少行人和机动车的冲突是缓解交通问题的重要方面。

  国内外学者关于人行横道的研究取得了一定的成果。陆健[1]在行人交通特性分析基础上,提出了平面行人过街设施和李健据的分析计算方法。劳云腾[2]建立了简练且有广泛应用性的无信号控制路段行人过街延误模型。曹晓奎等人[3]采用数学运算的方法提出了路段行人过街设施的合理间隔。河海大学的郑长江等人[4]基于AHP方法确定了人行横道的合理间距为250m。Schroeder[5]建立了单个人行横道与机动车流相互作用的评价框架。Kaseko[6]运用Vissim软件模拟干道上行人过街状况来反映单个人行横道对交通流的影响。研究者对人行横道间距研究基本都是从理论和经验角度确定其合理间距,缺少交通流量比值的相关研究。

  2 人行横道间距

  步行作为一种重要的城市交通出行方式,不可取代,而人行横道作为平面过街设施,目的是保护行人过街时的安全及平等的道路使用权。城市道路会在人流量汇集和消散区域的路段上设置两个或多个人行横道,满足过多的行人过街需求。相邻人行横道间距过短,行人过街方便,绕行距离少,但频繁过街会对冲突相位的机动车造成干扰,减慢车速,车辆为了躲避行人或让行而在行进过程中频繁加减速和刹车,影响驾驶员情绪,无形之中增加了安全隐患。但是人行横道间距过大,行人绕行距离增大,可能诱发行人强势横穿马路,干扰机动车的通行。因此需要从整体的道路系统出发,优化人行横道间距。

  确定路段人行横道合理间距需满足两个约束条件:考虑行人过街需求,尽量减少绕行距离;考虑道路设施的使用效率,避免造成资源浪费和对机动车相位产生过大的干扰,尽可能减少相位冲突。目前国内根据工程经验将人行横道间距的设置范围取为200-500m。

  3 交通仿真

  3.1 仿真工具

  Vissim软件是德国PTV公司的产品,它是一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具,用以城市交通运行的交通建模。文章利用软件模拟路段上不同人行横道间距的人车运行状况,得到很多交通流参数(行人过街时间、机动车停车时间、机动车行程时间、机动车延误等)。文章设定路段无信号控制且机动车让行行人的情景,不存在行人延误数据,只分析机动车车均延误这一直观指标来确定合理的人行横道间距。

  3.2 参数设置

  为了简化研究,本次仿真路段设置为双向四车道,车道宽度为3.5m/ln,机动车相位和行人相位都无信号控制,在足够长路段中部设置两处人行横道,实验中采用5种人行横道间距(200m-300m,步长为25m),机动车量为1400-2000(步长为200),速度为60km/h,机动车流采用小型车与大型车的比例为8:1,行人量为200-1000(步长为200),速度为5km/h。

  在VISSIM软件中建立适当的道路模型,然后通过改变不同人行横道间距情况下模型的机动车和行人交通量,仿真3600s后得到车均延误时间。

  3.3 数据输出

  本次模拟实验中,影响车均延误时间的因素主要有机动车流量、行人流量和人行横道间距等,对于不同人行横道间距下不同机动车交通量和行人交通量的交通模型进行仿真,输出车均延误时间(延误数据取小数点后三位,确保精度)作为评价指标。

  3.4 数据分析

  数据处理分析可知,车均延误变化并不是线性的,有一定波动;人行横道间距为225m-250m间的车均延误变化不大;超过275m时,延误几乎为0,因此275m为最佳人行横道间距。

  得到以上初步结论后,提出猜想:机动车车均延误是否与机动车和行人交通量的比值有关?进一步处理数据,观察流量比的影响发现固定间距的人行横道,车均延误随机动车与行人交通量比值的增大而减小,比值低于6:1时减小速度较快,超过6:1时趋于稳定,变化幅度不大,比值约为6:1时,车均延误最小。

  本研究采用模拟仿真方法,可能存在一定误差,利用多次仿真模拟减少偶然误差。

  4 结束语

  综上所述,对于交通量较小的道路,相邻人行横道间距可取225m或250m;在道路周边环境允许的条件下,对于交通量较大的道路,相邻人行横道间距取275m最佳,确保道路利用效更高效。人行横道间距固定,应合理引导行人和机动车流,使流量比近似为6:1,提高道路利用效率。

  文章虽对确定最佳人行横道间距提供更多依据,但是仍存在一些问题,需要进一步研究和讨论。首先未考虑在信号控制下的人行横道合理间距的情况,信号控制会导致很多影响因素(行人过街延误等)出现,使得研究成果不完善;其次,还有很多因素(道路等级、道路几何尺寸、行人过街行为方式等)未深入考虑,文章只是对其做出了简化或不予以考虑,以上问题希望在以后的研究学习中进行深入探讨。

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