吳進(jìn)來
(湖北省城建設(shè)計(jì)院股份有限公司,湖北 武漢 430050)
道路交通隔離設(shè)施主要起到分隔(功能區(qū)域、施工區(qū)域等)、阻攔(施工、危險(xiǎn)或其他特殊功能區(qū)域)、警示(異常區(qū)域)和裝飾等作用,是城市道路中常見的交通設(shè)施,主要有物理隔離、標(biāo)線隔離兩種常見形式[1]。使用最為普遍的交通隔離設(shè)施是交通護(hù)欄,它將機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人進(jìn)行了物理隔離,對(duì)改善交通秩序、提高交通安全性起到了良好的作用[2]。
本文選擇柵欄式交通隔離護(hù)欄、花池式交通隔離設(shè)施、鋼管式交通隔離設(shè)施3種應(yīng)用最為普遍的交通隔離設(shè)施作為研究對(duì)象,通過研究交通流量、車速和交通沖突數(shù)量相關(guān)數(shù)據(jù),分析相應(yīng)隔離設(shè)施路段的通行能力及交通沖突率,通過定量分析交通隔離方式和通行能力、交通沖突率之間的相互關(guān)系,總結(jié)不同交通隔離設(shè)施的隔離效果。
柵欄式交通隔離護(hù)欄,主要有金屬(主要為鋼制)、塑料兩種材質(zhì),成本約為70~150元/m,這種護(hù)欄一般不易受環(huán)境影響,使用壽命較長(zhǎng),且成本較低、占地面積較小、維護(hù)簡(jiǎn)單。其最主要的缺點(diǎn)是碰撞耐受性差,且對(duì)行人不夠友好,保護(hù)不足。
花池式交通隔離設(shè)施,在起到道路交通隔離作用的同時(shí),還有美化城市環(huán)境的作用,可緩解駕駛員的視覺疲勞,提高行車安全。從空間學(xué)的角度看,花池式交通隔離設(shè)施使得道路的整體寬高比更加和諧,拓展了道路的視覺空間。但該型隔離設(shè)施建設(shè)成本在300~1 000元/m之間,建設(shè)成本高,且后期維護(hù)成本也較高。
鋼管式交通隔離設(shè)施,主要由鋼筋混凝土底座和鋼管兩部分串接而成,可通過底座的高度提升限制行人隨意橫穿馬路的行為,其架設(shè)成本在300元/m左右。其優(yōu)點(diǎn)較多,如防撞性好、耐久性強(qiáng)、防盜性能好等。其最大的問題是單體質(zhì)量過大,安裝、調(diào)整困難。
通過現(xiàn)場(chǎng)考察,選取車流量、人流量均較為集中的武漢市某道路作為觀測(cè)試驗(yàn)道路。該道路為武漢市繁華路段,但是該道路的不同路段采用了不同的交通隔離設(shè)施,分別為A路段采用無道路隔離設(shè)施路段,B路段采用柵欄式交通隔離設(shè)施路段,C路段采用花池式交通隔離設(shè)施路段,D路段采用鋼管式交通隔離設(shè)施路段。
采用錄像觀測(cè)法,觀測(cè)天氣為晴天,觀測(cè)時(shí)間為周末15:00~17:00高峰期,4個(gè)試驗(yàn)路段同時(shí)觀測(cè)。觀測(cè)內(nèi)容包括交通量、行人過街量。一個(gè)觀測(cè)周期為2 h,共觀測(cè)3個(gè)周期,統(tǒng)計(jì)測(cè)量周期典型道路斷面雙向“機(jī)動(dòng)車+非機(jī)動(dòng)車”交通量及路段內(nèi)的交通沖突數(shù)量。交通量按照不同的系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以小型車為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換算,換算系數(shù)見表1。
表1 以小型汽車為標(biāo)準(zhǔn)的換算系數(shù)
一般交通行為研究認(rèn)為,研究數(shù)據(jù)的樣本須有一定容量,才有研究意義。
式中:N為樣本容量;p為所占交通量的比例;q=1-p;k為置信度常數(shù);E為交通沖突率誤差估計(jì)。
根據(jù)研究本路段交通情況,本研究觀測(cè)試驗(yàn)取行人與機(jī)動(dòng)車沖突樣本量為100個(gè)。
3.1.1 交通沖突率
樣本路段的平均沖突數(shù)量與交通量(以小型汽車為標(biāo)準(zhǔn)的換算系數(shù)換算后的混合交通量)的比值稱之為交通沖突率見式(2)。根據(jù)沖突雙方的不同可將交通沖突分為三類,即a-a(機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車交通沖突)、a-b(機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車交通沖突)、a-c(機(jī)動(dòng)車與行人交通沖突)。每次交通沖突都是潛在的交通事故,因此交通沖突與交通安全緊密相關(guān)。交通沖突率的計(jì)算公式如下:
式中:Ri-j為沖突參與對(duì)象i和j的交通沖突率;T為研究路段時(shí)均沖突數(shù);Pi為沖突參與對(duì)象i的交通量;Pj為沖突參與對(duì)象j的交通量。
3.1.2 路段通行能力
單位時(shí)間內(nèi)通過某一道路斷面的最大車輛數(shù)稱為通行能力,是衡量道路服務(wù)水平的根本體現(xiàn)。城市道路的通行能力與道路及其附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)時(shí)速嚴(yán)格相關(guān),對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2。
表2 城市道路通行能力與設(shè)計(jì)時(shí)速的關(guān)系
3.2.1 交通沖突率分析
實(shí)驗(yàn)觀測(cè)研究路段的交通量很大,以A路段和B路段為例,試驗(yàn)路段的車流量見表3。
表3 車流構(gòu)成統(tǒng)計(jì)
由表3的數(shù)據(jù)對(duì)比可知,無隔離設(shè)施路段的道路通行能里明顯低于有道路交通隔離設(shè)施的路段;實(shí)驗(yàn)觀測(cè)路段的通行車輛主要是小型車,車流構(gòu)成相似,分別占到80.5%和86.3%。
為客觀分析道路交通隔離設(shè)施的隔離作用,提取各觀測(cè)路段100名行人的過街交通沖突數(shù)據(jù)。以解放公園路無隔離設(shè)施路段行為例人橫穿馬路的的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表4。
另從C路段過街行人的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可知:中青年是過街行人的主體;過街行人男女比例基本一致,無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;平均過街時(shí)間為17.18 s,平均步速為0.91 m/s,人均沖突車輛2.84輛;觀測(cè)路段平均過街人數(shù)為9人/h。
試驗(yàn)觀測(cè)路段沖突主要為a-c(機(jī)-人)交通沖突率,將數(shù)據(jù)代入式(2),得到該路段的a-c交通沖突率:
匯總其他路段的交通量及a-c交通沖突等數(shù)據(jù)見表5。
表4 A路段無隔離設(shè)施路段行人過街?jǐn)?shù)據(jù)提取
表5 交通量及a-c交通沖突數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
由表5可見,無道路交通隔離設(shè)施路段的交通沖突率最高,達(dá)到了86%,且行人過街?jǐn)?shù)量眾多,安全隱患較為突出。而設(shè)置有道路交通隔離設(shè)施路段的交通沖突率明顯降低,相較于無道路交通隔離設(shè)施路段的交通沖突率,使用柵欄式、花池式、鋼管式道路交通隔離設(shè)施路段的交通沖突率分別降低了72.1%、63.6%和65.4%。由此可見,道路交通隔離設(shè)施有效降低了交通沖突率,有效阻隔了行人,極大地提高了道路交通的安全性,保護(hù)了行人。
3.2.2 通行能力分析
對(duì)道路通行能力的分析,車速值取85%實(shí)際車速,觀測(cè)試驗(yàn)路段的道路通行能力計(jì)算使用插值法。以B路段為例,車速值取53 km/h,將表2數(shù)據(jù)用插值法計(jì)算B路段柵欄式隔離路段的道路通行能力為:
同理可計(jì)算其他觀測(cè)試驗(yàn)路段的道路通行能力,再與相應(yīng)路段實(shí)際最大車流量進(jìn)行對(duì)比,可計(jì)算出道路交通隔離設(shè)施對(duì)通行能力的影響,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖1。
圖1 不同道路交通隔離設(shè)施對(duì)通行能力的影響
從圖1的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析可見,無隔離設(shè)施路段實(shí)測(cè)最大車流量為1 168 pcu/h,與通行能力1 640 pcu/h之間有472 pcu/h的差距,差距較大,說明無隔離設(shè)施路段受行人過街影響較大,道路通暢性明顯低于有道路交通隔離設(shè)施的路段;而使用柵欄式交通隔離設(shè)施路段的實(shí)測(cè)最大流量1 698 pcu/h與通行能力的1 730 pcu/h之間僅有32 pcu/h的差距,該段道路相較于其他觀測(cè)路段最為通暢;使用花池式道路交通隔離設(shè)施實(shí)測(cè)最大車流量為1 348 pcu/h與1 710 pcu/h的通行能力有362 pcu/h的差距,使用鋼管式道路交通隔離設(shè)施路段實(shí)測(cè)最大流量1 415 pcu/h與1 720 pcu/h的通行能力有205 pcu/h的差距,與使用柵欄式交通隔離設(shè)施路段相比仍有加大差距,但均明顯好于無隔離設(shè)施路段。4個(gè)路段的設(shè)計(jì)通行能力基本相當(dāng),但實(shí)測(cè)通行能力最好的是使用柵欄式交通隔離設(shè)施的路段,與交通沖突率評(píng)價(jià)基本一致??傮w而言,使用道路交通隔離設(shè)施可更為充分地發(fā)揮道路的通行能力。
從觀測(cè)路段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以看出,不管使用何種道路交通隔離設(shè)施都可以大幅度的減少過街行人,過街行人數(shù)最多的鋼管式隔離設(shè)施的過街行人數(shù)相較于未使用道路交通隔離設(shè)施下降了95%,而效果最好的柵欄式隔離設(shè)施則使過街行人數(shù)下降了97%。過街行人數(shù)直接影響著Ta-c交通沖突數(shù)和a-c沖突率,未使用道路交通隔離設(shè)施的試驗(yàn)路段Ta-c交通沖突數(shù)和a-c沖突率遠(yuǎn)高于有道路交通隔離設(shè)施的路段,即便是沖突率較高的花池式隔離設(shè)施也下降了63.6%,而柵欄式隔離設(shè)施則下降了72.1%??梢姡诔鞘新范伟惭b道路交通隔離設(shè)施可以有顯著降低a-c交通沖突,有效的保護(hù)行人的安全[3,4]。三種常用隔離設(shè)施中,a-c交通沖突率最低的事柵欄式道路交通隔離設(shè)施,說明其隔離的效果最好,究其原因是因?yàn)樵擃愒O(shè)施一般較高,行人跨越困難。
從通行能力來看,基于理論計(jì)算的設(shè)計(jì)角度有隔離設(shè)施比沒有隔離設(shè)施通行能力稍強(qiáng)但是差距并不明顯,通行能力最強(qiáng)的柵欄式隔離設(shè)施通行能力僅比無隔離設(shè)施大5.5%,而理論計(jì)算的各種隔離設(shè)施的通行能力非常接近相差較小。但是,實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示各種采用任何隔離設(shè)施或者無隔離設(shè)施均與通行能力計(jì)算的結(jié)果有一定的差距。其中無隔離設(shè)施的觀測(cè)值和計(jì)算通行能力差距最大觀測(cè)值比理論值下降了28.8%;柵欄式隔離設(shè)施的觀測(cè)值和計(jì)算的通行能力相差最小觀測(cè)值僅比理論值下降了1.8%;花池式隔離設(shè)施觀測(cè)值比理論值下降了21.2%;鋼管式隔離設(shè)施觀測(cè)值比理論值下降了11.9%。雖然理論計(jì)算的通行能力相差不大,但是實(shí)際觀測(cè)的通行能力無隔離設(shè)施的比有隔離設(shè)施的差距較大,與a-c沖突率的數(shù)據(jù)相吻合。三種常見的隔離設(shè)施的通行能力比較上,柵欄式隔離設(shè)施的通行能力最好,其次是鋼管式隔離設(shè)施,花池式隔離設(shè)施的通行能力最差,這也與a-c沖突率的數(shù)據(jù)相吻合。
雖然,花池式隔離設(shè)施和鋼管式隔離設(shè)施雖然隔離效果比柵欄式差,但是其也有自身的優(yōu)點(diǎn)?;ǔ厥礁綦x設(shè)施可以有效的提高城市或者區(qū)域的綠化率,同時(shí)也能很好的吸收和降低噪音。而鋼管式隔離設(shè)施的防撞性能很好,可以有效地保護(hù)車輛和行人。
(1)通行能力和交通沖突率可作為道路交通隔離設(shè)施的有效評(píng)價(jià)指標(biāo)。
(2)3種常用道路交通隔離設(shè)施均可提高道路的通行能力,降低交通沖突率。隔離效果最好的是柵欄式隔離設(shè)施,其次是鋼管式隔離設(shè)施,最后是花池式隔離設(shè)施。
(3)3種常用道路交通隔離設(shè)施各有優(yōu)缺點(diǎn),可在不同路段綜合使用。柵欄式隔離設(shè)施可以應(yīng)用在人流量和車流量較大對(duì)通行能力要求較高,且行人穿越馬路的需求較旺盛的路段。花池式隔離設(shè)施可以應(yīng)用在需要提高綠化率或者是對(duì)噪音控制要求較高的居民區(qū)周圍。鋼管式隔離設(shè)施可以應(yīng)用在轉(zhuǎn)彎路段等交通事故多發(fā)路段,以保護(hù)車輛和行人。