城市道路交通隔離設(shè)施應(yīng)用效果評價分析

吳進(jìn)來

（湖北省城建設(shè)計院股份有限公司，湖北 武漢 430050）

0 引言

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)動車、非機(jī)動車和行人進(jìn)行了物理隔離，對改善交通秩序、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。

1 交通隔離設(shè)施樣本概況

1.1 柵欄式交通隔離護(hù)欄

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，且成本較低、占地面積較小、維護(hù)簡單。其最主要的缺點(diǎn)是碰撞耐受性差，且對行人不夠友好，保護(hù)不足。

1.2 花池式交通隔離設(shè)施

花池式交通隔離設(shè)施，在起到道路交通隔離作用的同時，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。

1.3 鋼管式交通隔離設(shè)施

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。

2 觀測與試驗(yàn)

2.1 觀測路段情況

通過現(xiàn)場考察，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。

2.2 觀測試驗(yàn)實(shí)施過程

采用錄像觀測法，觀測天氣為晴天，觀測時間為周末15:00～17:00高峰期，4個試驗(yàn)路段同時觀測。觀測內(nèi)容包括交通量、行人過街量。一個觀測周期為2 h，共觀測3個周期，統(tǒng)計測量周期典型道路斷面雙向“機(jī)動車+非機(jī)動車”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，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)

2.3 樣本容量的確定

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。

根據(jù)研究本路段交通情況，本研究觀測試驗(yàn)取行人與機(jī)動車沖突樣本量為100個。

3 樣本路段交通隔離設(shè)施的效果分析

3.1 評價指標(biāo)

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)動車與機(jī)動車交通沖突）、a-b（機(jī)動車與非機(jī)動車交通沖突）、a-c（機(jī)動車與行人交通沖突）。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)。交通沖突率的計算公式如下：

式中：Ri-j為沖突參與對象i和j的交通沖突率；T為研究路段時均沖突數(shù)；Pi為沖突參與對象i的交通量；Pj為沖突參與對象j的交通量。

3.1.2 路段通行能力

單位時間內(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)計時速嚴(yán)格相關(guān),對應(yīng)關(guān)系見表2。

表2 城市道路通行能力與設(shè)計時速的關(guān)系

3.2 數(shù)據(jù)分析

3.2.1 交通沖突率分析

實(shí)驗(yàn)觀測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

由表3的數(shù)據(jù)對比可知，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)計數(shù)據(jù)見表4。

另從C路段過街行人的統(tǒng)計數(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)計學(xué)差異；平均過街時間為17.18 s，平均步速為0.91 m/s，人均沖突車輛2.84輛；觀測路段平均過街人數(shù)為9人/h。

試驗(yàn)觀測路段沖突主要為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

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

對道路通行能力的分析，車速值取85%實(shí)際車速，觀測試驗(yàn)路段的道路通行能力計算使用插值法。以B路段為例，車速值取53 km/h，將表2數(shù)據(jù)用插值法計算B路段柵欄式隔離路段的道路通行能力為：

同理可計算其他觀測試驗(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)行對比，可計算出道路交通隔離設(shè)施對通行能力的影響，統(tǒng)計結(jié)果見圖1。

圖1 不同道路交通隔離設(shè)施對通行能力的影響

從圖1的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析可見，無隔離設(shè)施路段實(shí)測最大車流量為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路段最為通暢；使用花池式道路交通隔離設(shè)施實(shí)測最大車流量為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個路段的設(shè)計通行能力基本相當(dāng)，但實(shí)測通行能力最好的是使用柵欄式交通隔離設(shè)施的路段，與交通沖突率評價基本一致?？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。

3.3 觀測分析效果評價

從觀測路段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可以看出，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?，在城市路段安裝道路交通隔離設(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，基于理論計算的設(shè)計角度有隔離設(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)施均與通行能力計算的結(jié)果有一定的差距。其中無隔離設(shè)施的觀測值和計算通行能力差距最大觀測值比理論值下降了28.8%；柵欄式隔離設(shè)施的觀測值和計算的通行能力相差最小觀測值僅比理論值下降了1.8%；花池式隔離設(shè)施觀測值比理論值下降了21.2%；鋼管式隔離設(shè)施觀測值比理論值下降了11.9%。雖然理論計算的通行能力相差不大，但是實(shí)際觀測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。

4 結(jié)論

（1）通行能力和交通沖突率可作為道路交通隔離設(shè)施的有效評價指標(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通行能力要求較高，且行人穿越馬路的需求較旺盛的路段?；ǔ厥礁綦x設(shè)施可以應(yīng)用在需要提高綠化率或者是對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。