CN106320116A - 一种城市交叉口行人—自行车共享道出口道的交通优化设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,旨在提高非机动车对共享道的选择概率,减少交叉口内的人车、机非干扰,保证交叉口处于良好的通行能力和服务水平条件。本发明首先根据交叉口非机动车出口道处的行人、非机动车、机动车流量以及共享道宽度计算各出行方式的线密度,然后以共享道平整状况、出口的驻足行人数和路边停车、报亭等障碍物为依据,确定共享道的服务感知等级和综合障碍物数,代入电动自行车和自行车选择概率模型,分别确定电动自行车和自行车对共享道的选择概率,若选择概率小于期望值,则需优化共享道出口道形式。
Description
技术领域
本发明属于城市交通规划设计领域,涉及一种城市交叉口行人—自行车共享道出口道的交通优化设计方法。
背景技术
随着机动车出行量的迅猛增长,在有限的道路资源约束下,新建和改建道路的慢行交通逐渐成为被压缩对象,出现了人行道和自行车道合并的新型道路资源配置形式—“行人-自行车共享道”(简称共享道)。一段完整的共享道路段以上游交叉口的出口道为起点,以下游交叉口的入口道为终点。现实中,由于非机动车与行人混行交通流之间相互干扰,共享道的设置效果并不理想。特别是在共享道起点处,受到行人横向过街、道路隔离墩等障碍物的影响,非机动车对于共享道的选择比例低下,容易违规驶入机动车道,导致严重的机非混行,不仅降低交叉口处机动车的通行能力和服务水平,而且对违规行驶的非机动车出行者自身构成极大的安全隐患。因此,交叉口的出口道是研究行人-自行车共享道选择的关键,也是本发明研究的目标位置。
为了提高城市交叉口处非机动车对行人-自行车共享道的选择概率,保障交叉口的安全和运行效率,研究者从非机动车选择共享道的影响因素出发,以电动自行车和自行车的选择概率是否满足概率期望值要求做为共享道出口道优化设计是否达标的依据,并提出了具体的辅助自行车道设计和过街人行横道优化设计方案。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种在既定的交叉口空间条件和交通条件下,保证非机动车出行者选择行人-自行车共享道满足期望概率要求的行人—自行车共享道出口道的交通优化设计方法。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,包括以下步骤:
步骤1,根据共享道交通调查,获取共享道出口道概况信息;
步骤2,根据所述共享道出口道概况信息得到共享道出口道参数,包括确定共享道路段的服务感知等级及综合障碍物数,以及计算行人、非机动车和机动车的线密度;
步骤3,根据电动自行车概率选择模型、自行车概率选择模型以及步骤2确定的所述共享道出口道参数计算电动自行车和自行车对共享道的选择概率;
步骤4,将步骤3所得的选择概率与概率期望值做比较,若满足期望值要求,则维持共享道出口道现有设置方案;若不满足期望值要求,则提出共享道出口道的优化方案;
步骤5,将优化后的共享道出口道信息重新代入步骤2、3、4,继续比较自行车、电动自行车的选择概率与概率期望值,直到满足期望要求或用地空间不足时,确定最终的城市交叉口内共享道出口道的优化设计方案。
进一步的,步骤1中,所述共享道出口道概况信息包括平整度、驻足行人、障碍物,还包括行人流量、正逆双向非机动车流量、机动车流量和共享道宽度;步骤2中,根据所述平整度、驻足行人、障碍物信息确定共享道路段的服务感知等级及综合障碍物数,根据所述人流量、正逆双向非机动车流量、机动车流量和共享道宽度计算行人、非机动车和机动车的线密度。
进一步的,所述步骤2通过以下方法确定共享道路段的服务感知等级:根据行人—自行车共享道具体的道路总体状况、障碍物以及驻足行人状况,将共享道路段状况分为5个服务感知等级,参照下表确定共享道服务感知等级:
。共享道路段上的一些道路状况,诸如障碍物(包括路边临时停车、报亭设施和移动摊位等)、驻足行人和道路平整度等等很多方面,难以量化,因此本发明从道路使用者的感知条件出发,提出“共享道路段服务感知等级”的概念,区别于受流量、道路环境等综合因素的影响的共享道服务水平,将共享道路段状况分为5个等级。其中,道路总体状况既包括道路宽度、路面平整度等道路条件,又包含障碍物及驻足行人等交通条件,是一个较为全面、综合的定性评价的参数。
进一步的,所述步骤2通过以下方法确定共享道路段的综合障碍物数:
将等待在共享道出口道的动态障碍物-正逆两个运行方向的行人、自行车和电动自行车,与包括石墩在内的固定障碍物一同通过折算系数,换算为标准障碍物,根据不同障碍物的尺寸差异,具体的折算系数见下表:
进一步的,所述步骤3通过下式确定电动自行车对共享道的选择概率:
式中,p(x)—电动自行车对共享道的选择概率;
xe1—行人线密度(p/1000·m·h);
xe2—机动车线密度(veh/1000·lane·h);
xe3—(正向)非机动车线密度(b/1000·m·h);
xe4—路段服务感知等级。
进一步的,所述步骤3通过下式确定自行车对共享道的选择概率:
式中,p(x)——自行车对共享道的选择概率;
xb1—逆向非机动车线密度(b/1000·m·h);
xb2—综合障碍物数;
xb3—总非机动车线密度(b/1000·m·h);
xb4—行人线密度(p/1000·m·h)。
进一步的,所述步骤4中,共享道出口道的优化方案的方法为:结合辅助自行车道设计和过街人行横道设计提出共享道出口道的优化方案。
进一步的,按照如下方式进行所述辅助自行车道设计:针对不同的行人和非机动车流量状况,存在外向挤压式和内向挤压式两种辅助自行车道设置形式,具体的设置形式见下表:
进一步的,所述过街人行横道设计特点如下:采用后置人行横道的形式,在共享道与机动车道之间设物理隔离设施,并在人行横道处设行人过街安全岛。
进一步的,所述步骤4中,所述概率期望值高于0.8。
有益效果:本发明提供的一种城市交叉口行人—自行车共享道出口道的交通优化设计方法,与现有技术相比,具有以下优点:
行人—自行车共享道路将自行车和行人交通安排在同一道路断面运行组织,为适应各种交通出行方式的道路空间资源配置提供了新的技术。然而,现有技术缺乏基于特定交通流量的共享道路进出口道位置、宽度等关键参数的设计方法,特别是交叉口位置,复制的交通运行条件容易导致自行车流不选择共享道路运行,而是违规借用机动车道,导致安全、效率等一系列问题。
本发明以交叉口行人—自行车共享道为研究对象,提出了电动自行车和自行车针对共享道概率选择的模型,以概率选择模型的计算结果为基础,定量地指导共享道出口道的交通优化设计。本发明不仅给出了共享道出口道优化的系统流程,而且针对非机动车和行人相互干扰的问题,提出了具体的辅助自行车道与人行横道设计方案。该发明对于提高行人—自行车共享道这一空间资源的利用效率,规范交叉口内非机动车、行人等慢行交通的运行提供了可靠的技术支撑,有助于消除交叉口内因频繁交通冲突导致的交通安全隐患。
附图说明
图1为本发明的流程图;
图2为本发明中外向挤压式辅助自行车道设计的示意图;
图3为本发明中内向挤压式辅助自行车道设计的示意图;
图4为本发明中后置人行横道设计的示意图;
图5为本发明实例中某交叉口行人—自行车共享道出口道现状示意图;
图6为本发明实例中某交叉口行人—自行车共享道出口道改善后示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明针对城市道路交叉口内的非机动车对于行人—自行车共享道出口道选择比例低、违规驶入机动车道导致机非混行的问题,确立了一种优化设计方法,旨在提高非机动车对共享道的选择概率,减少交叉口内的人车、机非干扰,保证交叉口处于良好的通行能力和服务水平条件。本发明首先根据交叉口非机动车出口道处的行人、非机动车、机动车流量以及共享道宽度计算各出行方式的线密度,然后以共享道平整状况、出口的驻足行人数和路边停车、报亭等障碍物为依据,确定共享道的服务感知等级和综合障碍物数,代入电动自行车和自行车选择概率模型,分别确定电动自行车和自行车对共享道的选择概率,若选择概率小于期望值,则需优化共享道出口道形式。
如图1所示为一种城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,包含了下述步骤:
步骤1,根据共享道交通调查,获取包括平整状况、驻足行人、路边停车及报亭障碍物、行人流量、正逆双向非机动车流量、机动车流量和共享道宽度在内的共享道出口道概况信息;
步骤2,根据步骤1获取的平整状况、驻足行人、路边停车及报亭障碍物信息确定共享道路段的服务感知等级及综合障碍物数,根据人流量、非机动车流量、机动车流量和共享道宽度计算行人、非机动车和机动车线密度;通过以下方法确定共享道路段的服务感知等级:
共享道路段上的一些道路状况,诸如移动摊位、报亭设施、临时停车、驻足行人和道路平整度等等很多方面,难以量化,因此本文从道路使用者的感知条件出发,提出“共享道路段服务感知等级”的概念,区别于受流量、道路环境等综合因素的影响的共享道服务水平,将道路状况分为5个等级。根据行人—自行车共享道具体的道路总体状况、障碍物以及驻足行人、路面状况,对照以下表1,即可确定共享道服务感知等级:
表1共享道服务感知等级判定标准
根据下表2的障碍物折算系数将固定障碍物、正逆两个方向的行人和非机动车换算为标准障碍物:
表2标准障碍物换算系数
步骤3,根据电动自行车概率选择模型、自行车概率选择模型以及步骤2确定的共享道路段的服务感知等级和行人、非机动车和机动车线密度计算电动自行车和自行车对共享道的选择概率;
步骤4,将步骤3所得的选择概率与概率期望值做比较,若满足期望值要求,则维持共享道出口道现有设置方案,若不满足期望值要求,则考虑结合辅助自行车道设计和过街人行横道设计提出共享道出口道的优化方案,具体如下表3:
表3共享道出口道的优化方案设计
步骤5,将优化后的共享道出口道信息重新代入步骤2、3、4,继续比较非机动车的选择概率与概率期望值,直到满足期望要求或用地空间不足时,确定最终的城市交叉口内共享道出口道的优化设计方案。
本发明中,非机动车对共享道的选择概率,本质上是预测每一组非机动车进入交叉 口出口道时选择在共享道行驶的的频率。而线密度则指在单位时间内单位宽度的道路设施通过的交通实体数量,即流量与宽度之比,是客观反映道路上交通实体通行效率和拥挤程度的参数。
本发明通过针对非机动车出行者关于共享道选择的问卷调查,初步确定影响电动自行车和自行车对共享道选择概率的可能因素为:行人线密度、逆向车线密度、共享道上非机动车辆线密度、非机动车总线密度、综合障碍物线密度、机动车流量、道路服务感知等级。用SPSS软件对实验数据进一步做偏相关分析,确定影响电动自行车对共享道选择概率的因素为行人线密度、机动车线密度、总非机动线车密度以及路段服务感知等级,影响自行车对共享道选择概率的因素为逆向车线密度、机动车线密度、综合障碍物和总非机动车线密度。再通过向前Wald法,对logistic回归模型进行参数估计,经过四步运算,建立电动自行车的共享道出口道选择概率模型如下,模型拟合检验表明拟合效果较好。
式中,p(x)—电动自行车对共享道的选择概率;
xe1—行人线密度(p/1000·m·h);
xe2—机动车线密度(veh/1000·lane·h);
xe3—非机动车线密度(b/1000·m·h);
xe4—路段服务感知等级(级)。
建立自行车的共享道出口道的选择概率模型如下,模型拟合检验表明拟合效果较好。
式中,p(x)——自行车对共享道的选择概率;
xb1—逆向非机动车线密度(b/1000·lane·h);
xb2—综合障碍物数;
xb3—总非机动车线密度(b/1000·lane·h);
xb4—行人线密度(p/1000·m·h)。
本发明中,外向挤压式辅助自行车道设计如图2所示,在交叉口出口道处设置一段单独的外侧人行道引导人流进入共享道。人行道长度设计为15~25m,充分保障后续到达出口道的自行车超越优先达到出口道的行人,率先通过人行道接入口-这一行人流与非机动车流汇合的结点。在此结点处,之后到达的行人流缓慢混入非机动车流,由于行人步行速度较慢,因此渐变段长度无需过高要求,3~5m即可。人行道可与相邻的共享道之间设置15~25cm的高差,一定程度上避免行人提前进入共享道与非机动车发生干扰,具体高差数值需参考实际的路缘石高度,相应的人行道接入口设置15~25cm长的斜坡实现高程的过渡。外向挤压式辅助自行车道设计的意义在于适当分离行人流和非机动车流,将两股交通流的汇合冲突点迁移至交叉口外部,以此减少交叉口内的交通复杂性,适用于非机动车流量显著、道路外侧存在多余用地空间的道路交通条件。
内向挤压式辅助自行车道设计如图3所示,在交叉口出口道处占用部分机动车道空间设置一段单独的内侧非机动车道引导非机动车流进入共享道。非机动车道与机动车道之间需设置物理隔离设施实现机非交通流的分离。非机动车道长度类似设计为15~25m,以保障后续到达出口道的自行车超越优先达到出口道的行人,率先通过非机动车道接入口-这一非机动车流与行人流汇合的结点。在此节点处,处于较快运行速度的非机动车侧向汇入共享道,要求更长的渐变段,其长度以5~10m为宜。非机动车道可与相连接的共享道之间设置15~25cm的高差,一定程度上避免非机动车流提前汇入共享道与行人发生干扰,具体高差数值需参考实际的路缘石高度,相应的在非机动车道末端设置坡度为+5%的斜坡实现高程的过渡。内向挤压式辅助自行车道设计的意义同样在于适当分离行人流和非机动车流,将两股交通流的汇合冲突点迁移至交叉口外部,以此减少交叉口内的交通复杂性。区别于外向挤压式辅助自行车道,内向挤压式辅助自行车道需占用内侧的机动车道空间设置非机动车道,并无道路外侧额外的用地需求,适用于行人流量显著、机动车道数充足的道路交通条件。
本发明中,后置人行横道设计如图4所示,将人行横道线远离交叉口适当平移一段距离,加长由上游交叉口进口道驶入的直行非机动车流的行驶距离,有效增加非机动车特别是处于膨胀效应外侧的非机动车选择共享道的决策时间,另一方面交叉口非机动车流的膨胀效应也可能在这段距离内消散,这些均有利于提高非机动车对共享道的选择概率。在共享道与机动车道之间需设物理隔离设施,隔离栏或绿化带皆可。在人行横道与隔离设施的相交处设行人过街安全岛,减少行人过街等待造成的对共享道上慢行交通的干扰,具体的宽度和长度需综合考虑行人过街流量和隔离设施尺寸决定。
实施例
以实际某交叉口行人—自行车共享道出口道为例,共享道出口道的现状示意图见图 5,根据现场交通调查获取的共享道出口道的道路交通数据见表4。
表4某实际交叉口的动静态交通数据
步骤1:确定共享道路段的服务感知等级,计算综合障碍物数
对照表1,综合考虑各参考因素可知该共享道服务感知等级为2级,即:
xe4=2。
参照表2标准障碍物折算系数,确定共享道出口道的综合障碍物数为:
xb2=2×0.3+0×1.0+0×3.0+0×3.0=0.6
步骤2:计算行人、非机动车和机动车线密度
行人、非机动车和机动车线密度为:
参照表2非机动车逆向运行折算系数,
步骤3:计算电动自行车和自行车对共享道的选择概率
电动自行车对共享道的选择概率为:
自行车对共享道的选择概率为:
步骤4:判断是否需要优化共享道出口道
该交叉口位于城市中心区域,两条相交道路均为主干道,车道数多且过往交通流量大。为了尽可能减少非机动车驶入机动车道造成的机非混行干扰。
本发明将此处交叉口非机动车选择共享道的概率期望值定为0.800。步骤4计算得到的pe(1)和pb(1)均小于0.800,因此,现行条件下该行人—自行车共享道出口道并不满足实际的交通需求,需要进行优化设计。
步骤5:共享道出口道的优化方案设计
共享道垂直方向的动态障碍物为0,无需特殊设计人行横道的过街安全岛;为保证宽1.5-1.7m的小汽车不得驶入共享道,4m宽的共享道至少设置2个石墩隔离桩,不得减少;共享道服务感知等级为2级,道路条件良好,无需提高;逆向非机动车流量仅为16b/h,占双向总的非机动车流量不足4%,可忽略共享道上行驶的逆向非机动车对正向慢行交通运行的干扰,不予以限制;考虑到该交叉口处的机动车流量显著,共享道外侧有多余用地空间,此案例采用外向挤压式辅助自行车道设计,设置一段单独的宽度2m的外侧人行道,具体如图6所示。
步骤6:计算优化后电动自行车和自行车对共享道的选择概率
xe1=xb4=0p/1000·m·h
电动自行车对共享道的选择概率为:
自行车对共享道的选择概率为:
步骤7:判断优化方案是否满足要求
由步骤6计算所得pe(2)和pb(2)均大于0.800,可知非机动车包括电动自行车和自行车,对共享道的选择概率均满足期望要求,步骤5的共享道出口道优化方案即为最终的优化设计方案。通过上述共享道出口道优化,自行车、电动自行车对共享道的选择概率由0.804和0.725分别上升至0.888和0.819,一定程度上减少了违规驶入机动车道的 自行车和电动自行车流,缓解了交叉口处的机非冲突。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1,根据共享道交通调查,获取共享道出口道概况信息;
步骤2,根据所述共享道出口道概况信息得到共享道出口道参数,包括确定共享道路段的服务感知等级及综合障碍物数,以及计算行人、非机动车和机动车的线密度;
步骤3,根据电动自行车概率选择模型、自行车概率选择模型以及步骤2确定的所述共享道出口道参数计算非机动车中的电动自行车和自行车对共享道的选择概率;
步骤4,将步骤3所得的选择概率与概率期望值做比较,若满足期望值要求,则维持共享道出口道现有设置方案;若不满足期望值要求,则提出共享道出口道的优化方案;
步骤5,将优化后的共享道出口道信息重新代入步骤2、3、4,继续比较非机动车的选择概率与概率期望值,直到满足期望要求或用地空间不足时,确定最终的城市交叉口内共享道出口道的优化设计方案。
2.根据权利要求1所述的城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:步骤1中,所述共享道出口道概况信息包括平整度、驻足行人、障碍物,还包括行人流量、正逆双向非机动车流量、机动车流量和共享道宽度;步骤2中,根据所述平整度、驻足行人、障碍物信息确定共享道路段的服务感知等级及综合障碍物数,根据所述人流量、正逆双向非机动车流量、机动车流量和共享道宽度计算行人、非机动车和机动车的线密度。
3.根据权利要求2所述的城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:所述步骤2通过以下方法确定共享道路段的服务感知等级:根据行人—自行车共享道具体的道路总体状况、障碍物以及驻足行人状况,将共享道路段状况分为5个服务感知等级,参照下表确定共享道服务感知等级:
。
4.根据权利要求1所述的城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:所述步骤2通过以下方法确定共享道路段的综合障碍物数:
将等待在共享道出口道的动态障碍物-正逆两个运行方向的行人、自行车和电动自行车,与包括石墩在内的固定障碍物一同通过折算系数,换算为标准障碍物,根据不同障碍物的尺寸差异,具体的折算系数见下表:
5.根据权利要求1所述的城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:所述步骤3通过下式确定电动自行车对共享道的选择概率:
式中,p(x)—电动自行车对共享道的选择概率;
xe1—行人线密度(p/1000·m·h);
xe2—机动车线密度(veh/1000·lane·h);
xe3—(正向)非机动车线密度(b/1000·m·h);
xe4—路段服务感知等级。
6.根据权利要求1所述的城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:所述步骤3通过下式确定自行车对共享道的选择概率:
式中,p(x)——自行车对共享道的选择概率;
xb1—逆向非机动车线密度(b/1000·m·h);
xb2—综合障碍物数;
xb3—总非机动车线密度(b/1000·m·h);
xb4—行人线密度(p/1000·m·h)。
7.根据权利要求1所述的城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:所述步骤4中,共享道出口道的优化方案的方法为:结合辅助自行车道设计和过街人行横道设计提出共享道出口道的优化方案。
8.根据权利要求7所述的城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:按照如下方式进行所述辅助自行车道设计:针对不同的行人和非机动车流量状况,存在外向挤压式和内向挤压式两种辅助自行车道设置形式,具体的设置形式见下表:
9.根据权利要求7所述的城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:所述过街人行横道设计特点如下:采用后置人行横道的形式,在共享道与机动车道之间设物理隔离设施,并在人行横道处设行人过街安全岛。
10.根据权利要求1所述的城市交叉口内行人—自行车共享道出口道的优化设计方法,其特征在于:所述步骤4中,所述概率期望值高于0.8。
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