城市道路中人非共板潮汐區(qū)域的設(shè)計

長安大學(xué)公路學(xué)院 / 申鑫澤 崔迎龍 杜涵上 原媛

在城市交通規(guī)劃中，設(shè)計者通常會將機動車放在更為重要的位置上，日益擴大機動車的行駛空間，而行人與非機動車的通行道路卻日趨減少。同時，由于機動車在路內(nèi)的隨意停放侵占了行人和非機動車的通行空間，行人便擠進了非機動車道，非機動車則涌入了機動車道，加劇了不同交通流之間的沖突，使城市路網(wǎng)的運行更為混亂。

考慮到行人與非機動車具有相似的交通特性，因此可采用人非共板的道路斷面形式，進行慢行交通的一體化設(shè)計，減少機動車與非機動車之間的沖突，提高城市交通系統(tǒng)的運行效率與安全水平。人非共板在上世紀就已出現(xiàn)，有關(guān)其優(yōu)化設(shè)計的問題近年來更是被廣泛討論。在人非共板區(qū)域，由于行人與非機動車沒有固定的行駛區(qū)域，慢行交通系統(tǒng)的運行較為混亂；且兩者的時空分布具有一定的差異性，采用固定的分離設(shè)施將造成道路資源的浪費與服務(wù)水平的降低。目前，已有研究表明潮汐車道能更合理地利用道路資源，減少車輛沖突，改善城市交通的擁堵現(xiàn)象。

為合理利用道路資源，提高慢行交通系統(tǒng)的運行效率，本文基于人非共板的斷面形式，借鑒潮汐車道的設(shè)計，提出了人非共板潮汐區(qū)的概念。并根據(jù)行人與非機動車的時空特性對潮汐區(qū)域的路權(quán)進行了分配，提高了慢行交通系統(tǒng)的服務(wù)水平與安全等級，對城市交通規(guī)劃和道路設(shè)計具有一定的參考性。

1.慢行交通系統(tǒng)特性

1.1 行人交通特性

行人步行交通具有明顯的主觀性，人們會根據(jù)自身意志來調(diào)整其步行特征。行人在步行時會橫向擺動，因此需要一定的通行空間；其步速的平均值為1.03～1.28m/s。對于非擁擠的行人交通，其步速分布符合對數(shù)正態(tài)分布；對于擁擠的行人交通，其步速分布符合高斯分布。

人行道是行人在城市交通系統(tǒng)的主要通行設(shè)施，其服務(wù)水平是評價行人活動空間的通行能力和舒適性的有效手段。在城市道路中，一條步行帶的寬度0.75m，設(shè)計通行能力1800人/h；人行道寬度應(yīng)按步行帶的倍數(shù)計算，寬度不得小于1.5m。因此，人行道寬度及設(shè)計通行能力分別為：

式中：Wp——人行道寬度(m)；

Cp——人行道的設(shè)計通行能力(人/h)；

x——人行道基于最小寬度增加的步行帶數(shù)。

1.2 非機動車交通特性

非機動車具有靈活、方便及占地面積小等特點，但其出行距離往往受到限制；其中自行車的速度約為15km/h，助電動車的速度約為23km/h。非機動車流具有一般的交通流特性，在沒有助電動車混入時，自行車流的速度分布在接近期望車速的范圍內(nèi)，和流率、密度無關(guān)。

非機動車道可按自行車道路考慮，路面寬度應(yīng)按車道數(shù)的倍數(shù)計算，道路兩側(cè)各留0.25m的安全距離，寬度不應(yīng)小于2.5m。自行車道路每條車道寬度為1m，設(shè)計通行能力1600veh/h。因此，非機動車道寬度及設(shè)計通行能力分別為：

式中：WN——非機動車道寬度（m）；

CN——非機動車道的設(shè)計通行能力（人/h）；

y——非機動車道基于最小寬度增加的自行車道數(shù)。

1.3 慢行交通潮汐特性

非機動車在定時定向上有十分明顯的規(guī)律性，即早晚高峰的通勤出行。其中，早高峰時段進城流量大，峰值高于晚高峰的出城流量，但后者持續(xù)時間更長，表明在早高峰，居民出行更加集中。非機動車的出行量從早上6：00左右開始增加，9：00后迅速減少，并在午間至晚高峰來臨前保持在相對穩(wěn)定的值。晚高峰在18：00左右出現(xiàn)，此后非機動車的出行量逐漸減少，夜間出行量幾乎為零。

與非機動車相似，行人也具有高峰小時特征，但由于步行在通勤出行中的分擔率不高，而在購物及文娛出行中占十分高的比例，其早高峰時段出行比例低于非機動車，且非高峰時段出行比例略高。故行人交通定時性弱于非機動車，定向性也向購物中心、公園等地分散。

此外，由于非機動車和行人速度低于機動車，因而其高峰時間約比機動車提前15～30min。

2.人非共板潮汐區(qū)域

2.1 設(shè)計方法

人非共板潮汐區(qū)域以減少慢行交通系統(tǒng)中行人與非機動車的沖突，提高其服務(wù)水平與安全等級為設(shè)計理念。根據(jù)慢行交通系統(tǒng)中單日的行人與非機動車每小時的流量變化情況與道路通行能力，確定人行道與非機動車道的飽和度；通過調(diào)節(jié)不同時段內(nèi)人非共板潮汐區(qū)的路權(quán)分配，優(yōu)化慢行交通系統(tǒng)的整體服務(wù)水平；并通過在潮汐區(qū)域設(shè)置合適的分離設(shè)施，制定合理的交通規(guī)則，減少行人與非機動車的沖突，提高慢行交通系統(tǒng)的安全等級。

圖1、圖2分別為人非共板潮汐道路的橫斷面圖與俯瞰圖，由非機動車道、潮汐區(qū)域、人行道三部分組成。其中非機動車道僅能單向行駛，而人行道可供行人雙向通行。位于中間的潮汐區(qū)域根據(jù)交通需求可動態(tài)地劃分給人行道和非機動車道，以滿足不同情況下行人與非機動車對道路寬度的需求。

慢行交通系統(tǒng)的設(shè)計寬度W由兩部分組成，分別為人行道寬度Wp與非機動車道寬度WN。潮汐區(qū)域由部分的人行道與非機動車道組成，其寬度為WR。Wp、WN分別為行人與非機動車專用道路的寬度，在該區(qū)域內(nèi)不允許另一慢行交通主體的進入。用一天內(nèi)6：00～22：00的小時交通量為基礎(chǔ)，對人行道、非機動車道以及潮汐區(qū)域的寬度進行設(shè)計。人行道的最小寬度bp的通行能力應(yīng)滿足16小時內(nèi)的最小行人流量，最大寬度Bp應(yīng)滿足高峰小時行人流量；同理，非機動車道的最小寬度bN與最大寬度BN也應(yīng)分別滿足相應(yīng)的流量要求。

圖1 人非共板潮汐道路斷面形式

以人行道與非機動車道的V/C作為其服務(wù)水平的評價標準，則可建立以慢行交通系統(tǒng)的道路飽和度最小化為目標，以行人與非機動車的時空分布以及人行道與非機動車道的相關(guān)設(shè)計規(guī)范為約束的模型。

圖2 人非共板潮汐區(qū)域示意圖

式中：Ssi——第i小時的慢行交通系統(tǒng)的道路飽和度；

Vpi——第i小時的行人流量；

Cpi——第i小時的人行道通行能力；

VNi——第i小時的非機動車流量；

CNi——第i小時的非機動車道通行能力；

Wpi——第i小時的人行道寬度；

WNi——第i小時的非機動車道寬度；

Xi——第i小時的人行道基于最小寬度增加的步行帶數(shù)；

Yi——第i小時的非機動車道基于最小寬度增加的自行車道數(shù)。

該問題為一個以Xi、Yi為決策變量的整數(shù)規(guī)劃問題，可采用分支定界法進行求解。

根據(jù)對6：00～22：00內(nèi)每小時的人行道與非機動車道寬度的求解結(jié)果，可確定人行道與非機動車道的最小需求寬度，即潮汐區(qū)域外，不會發(fā)生路權(quán)變化的道路寬度。則潮汐區(qū)域的寬度WR為：

式中：WR——潮汐區(qū)域?qū)挾龋?/p>

W——人非共板區(qū)域?qū)挾龋?/p>

Wpmin——人行道的最小需求寬度；

WNmin——非機動車道的最小需求寬度。

同時，為避免人行道與非機動車道寬度的突然變化，可采用其16小時內(nèi)的寬度較小值作為最小需求寬度，對潮汐區(qū)域?qū)挾冗M行修正。

2.2 詳細設(shè)計

根據(jù)Xi、Yi的求解結(jié)果，可通過設(shè)置標線、警示標志等設(shè)施對潮汐區(qū)域進行動態(tài)調(diào)整。當人非邊界即將變化時，可根據(jù)道路長度及交通特性等因素，提前一定時間對變化區(qū)域內(nèi)的交通個體進行疏散，避免因潮汐邊界的突然變化引起交通沖突。且為避免潮汐區(qū)域的頻繁變更引起交通混亂，可對其日更新次數(shù)進行限制。若求解的變更次數(shù)超過該上限值，則僅取潮汐分區(qū)持續(xù)時間最長的幾個時間段為依據(jù)進行劃分。

由于助電動車速度較快，為避免其與行人發(fā)生沖突，可對助電動車對潮汐區(qū)域的使用進行一定程度的限制。如在助電動車比例較小時，若非機動車道的最小需求寬度能滿足其流量需求，則可通過禁止助電動車進入潮汐區(qū)域的措施來保證行人的安全。

同時，因人行道可供行人雙向行走，為避免在人非邊界處行人無法察覺其身后來車，可鼓勵與非機動車行駛方向相反的行人靠近邊界行走，以減少人非沖突。

為提高慢行交通系統(tǒng)的安全性，可考慮在人行道側(cè)的潮汐邊界設(shè)置行道樹、車止石等柔性分離設(shè)施，以確保在潮汐區(qū)域內(nèi)發(fā)生沖突時，行人易返回人行區(qū)而非機動車不易穿越該邊界，降低其侵入概率。在非機動車一側(cè)，潮汐邊界可采用標線進行分離，避免在發(fā)生沖突時，非機動車難以駛?cè)肫鋵Ｓ玫缆贰?/p>

3.結(jié)束語

慢行交通作為城市交通系統(tǒng)的重要組成形式，對人們生活的影響不容忽視。本文基于慢行交通一體化及潮汐車道的設(shè)計，提出了人非共板的潮汐區(qū)域理論，并給出了相應(yīng)的設(shè)計方案。該方案通過緩解城市路網(wǎng)中行人與非機動車間的沖突及道路資源的配置問題，提高了慢行交通系統(tǒng)的服務(wù)水平與安全等級，發(fā)展了人非共板理論，延伸了潮汐車道的應(yīng)用。關(guān)于該理論在不同的用地性質(zhì)及道路等級中的適用性還有待進一步研究。