基于熵值法的行人過街設施分析評價及優選

曹冠軍

(無錫市政設計研究院有限公司，江蘇無錫 214072)

0 引言

2009年統計數據表明，步行和自行車交通方式仍是居民出行的主要方式，占總出行方式的60%[1]。盡管近些年隨著軌道交通的發展和私家車保有量的提升，步行交通方式的比例有所降低，但仍是城市交通系統中重要的一部分。統計數據表明，在我國發生的交通事故中，由行人違章造成的事故約占15%[2]，在行人交通事故中，行人過街事故是最主要的事故形態，行人過街設施的重要性不言而喻。行人過街設施分人行橫道（斑馬線）、人行天橋和地道三種主要形式，根據國內外交通專家的研究結論，和立體過街形式相比較，燈控平面形式的過街更受市民歡迎。

現代交通理念提出，在城市道路設計及建設中，要更多地考慮舒適、便捷的人性化，在城市的中心地區，不宜過多關注道路通行能力，片面強調小汽車的通行效率，應把“過街行人免遭傷害”作為主次干路過街設施規劃設計的重要目標與依據。因此，筆者分析了現有的三種過街設施，并選取指標進行評價以合理地確定過街設施型式。

1 行人過街設施類型

行人過街設施主要分為三大類，即從時間上對車輛和行人進行隔離的燈控交叉口人行橫道線及從空間上對人、車進行隔離的人行天橋和地下通道。

1.1 人行橫道線

人行橫道指的是在車行道上用斑馬線等標線或其他方法標示的規定行人橫穿車道的步行范圍，是防止車輛快速行駛時傷及行人而在車行道上標線指定需減速讓行人過街的地方。對于人行橫道線，行人過街是一個“刺激—反應”的過程，當信號相位顯示行人可通行時，外部刺激傳輸至大腦，大腦作出過街的反應。

一般情況下，只要行人和車輛都能夠遵守交通規則過街是安全的。但有些路段車輛通行信號與行人通行信號存在重疊的情況，即行人和車輛可同時通行，存在交通沖突點和交通事故發生的可能性，因此，交通參與者應顧及其他參與者的行為。此外，當人行橫道超過15 m時，一般應設置安全島，供不能一次通過馬路的行人暫時停留使用[3]。

1.2 人行天橋

人行天橋又稱人行立交橋。一般建造在車流量大、行人稠密的地段，或者交叉口、廣場及鐵路上面。人行天橋只允許行人通過，用于避免車流和人流平面相交時的沖突，保障人們安全的穿越，提高車速，減少交通事故。天橋一般直接裸露在外，當氣候惡劣時，行人想盡快到達街對面而不愿繞行，對它的利用率會比較低。

1.3 地下通道

地下通道設置在交通比較擁堵復雜的交通體系中，行人能大量、快速、安全地通過，解決了大城市內的行人交通擁擠和安全問題，同時起到了美化城市的景觀作用。但地下通道的通風設備，以及照明狀況對行人是否愿意有效地利用起著很大作用。當通風設備較差的時候，通道內往往空氣污濁，令人感到很不舒服，或者照明昏暗，使人心理上產生不安全感。這都直接影響行人對地下通道的利用[3]。

行人過街設施在設計及使用中均存在一些不足。設施的不足降低了它們的使用率，增加了行人過街事故率，同時造成資金的浪費。

2 行人過街設施問題分析

在城市交通規劃設計時，設計人員往往更多地照顧車輛交通，考慮如何減少行車延誤，提升路網服務水平和汽車運行效率，從而忽視了步行交通的重要性，導致行人過街事故頻發，具有較大的負面影響。行人過街設施在設置上有很多不合理現象，筆者將從以下幾個方面分析行人過街設施所存在的問題。

（1）路段過街設施位置設置不合理。路段行人過街設施在選址時要在調查的基礎上進行分析，過街設施應設置在行人過街次數頻繁且行人、機動車流量大的路段。對于位置設置不合理的過街設施，行人過街較多地選擇直接橫穿道路，不僅影響交通流正常通行，且由于設施利用率低造成資金浪費。

（2）人行橫道未施畫或磨損嚴重。人行橫道線一方面能引導行人安全穿越道路，另一方面警示駕駛員低速行駛，給行人過街提供安全保障。而橫道線作為一種涂料，在車輛日常的行駛磨耗下導致標線磨損嚴重，從而對駕駛員的警示作用下降，存在較大危險。

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（3）信號設計更偏向于車輛交通，導致行人過長的等待。Asaba.M[4]的研究表明，行人過街等待的不耐煩峰值大約為40～45 s，而不耐煩感在21～28 s時即已開始產生。當行人感到不耐煩時，傾向于尋找車流空檔過街，由此帶來了較多的危險。對于信號控制交叉口，信號相位設計應同時考慮行人和車輛交通，保證通行暢通的情況下，盡可能縮短信號周期。

（4）立體過街設施日常維護少。立體過街設施是行人穿越道路的通道，因此有許多小攤小販，并帶來了較多垃圾，這在一定程度上降低了通道通行能力，降低了吸引力。此外，對于地下通道，若夜間的照明度暗，也會在一定程度上降低行人的選擇概率。

（5）缺少行人過街安全島。對于行人流量大的路段通常設置有行人二次過街信號燈，但過街的設施不完善，如缺失防護欄、安全島等。這將造成行人二次過街等待時暴露于機動車流之間，對行人的安全性產生很大威脅，同時干擾機動車的行駛，影響路段交通秩序[5]。

3 過街設施評價指標的選取

對行人過街設施的類型進行比較評價并選擇較合理的設施型式，首先選取影響型式選擇的指標，筆者根據過街設施設置的影響因素，選取了等待時間、繞行距離、安全性、對交通流的影響、舒適性、設施維護難度、經濟性、行人的喜好度、綜合過街時間、通行能力、夜間照明、對城市景觀的影響、是否具備建設梯道條件這13個指標。

上文提出Asaba.M[4]在日本的研究成果表明，行人等待過街的不耐煩時間峰值為40～45 s。宇宙野[6]在日本的交通調查結論表明，行人可接受的繞行距離僅為20 m左右，因而當人行橫道間距為40 m左右時，行人更樂于使用人行橫道。郭宏偉，熊輝[7]在北京的問卷調查中表明，37.6%的行人可接受繞行距離不大于50 m，60.9%的行人可接受50～200 m，只有1.5%的行人愿意繞行200 m以上。此外，保障行人過街的安全及減少行人過街對交通流的影響是過街設施設置的首要條件。因此，過街設施的選型應首先考慮行人的等待時間、繞行距離、安全性、對交通流的影響這些指標。

此外，舒適性、設施維護難度、經濟性、行人的喜好度、綜合過街時間、通行能力、夜間照明等指標也在一定程度上影響著行人對過街設施的選擇，對設施的選型存在一定影響，因此，筆者將這些指標也作為過街設施型式優選的評價指標。

4 過街設施類型評價及優選

4.1 熵值法概述[8-9]

在信息論中，熵是對不確定性的一種度量。信息量越大，不確定性就越小，熵也就越小；信息量越小，不確定性越大，熵也越大。根據熵的特性，可以通過計算熵值來判斷一個事件的隨機性及無序程度，也可以用熵值來判斷某個指標的離散程度，指標的離散程度越大，該指標對綜合評價的影響越大。

設有m個待評方案，n項評價指標，形成原始指標數據矩陣X=（xij）m×n，其中 xij≥0，0≤i≤m，0≤j≤n。對于某項指標，不同方案的指標值xij差距越大，則該指標在綜合評價中所起的作用越大；如果某項指標在不同方案里的指標值全部相等，則該指標在綜合評價中不起作用。

用熵值法進行綜合評價的步驟為：

（1）將各指標歸一化，計算第j項指標下第i個方案指標值的比重pij：

（2）計算第j項指標的熵值ej：

（3）計算第j項指標的差異性系數gj：

定義差異性系數gj=1-ej，則當gj越大時，指標越重要。

（4）定義權數 aj：

（5）計算綜合評價分值：

4.2 實例分析

重慶市某交叉口未設置過街設施，行人隨意橫穿道路現象頻繁，誘發了大量行人交通事故，因此，擬在此路段規劃建設行人過街設施。由于該交叉口車流量、行人流量均較大，且交叉口輻射70 m范圍以內建筑物較多，不具備建設梯道條件。

在選定過街設施型式前，邀請了五位交通方面的專家對設施的選址地進行調研，獲取車流量、行人流量等數據，進行分析后獲得各指標對設施的評價分值，得到平均值見表1所列（以1為分值評判基礎，根據方案相對各指標的優劣在1的上下取值，取值區間為[0.5，1.5]）。

按照公式（1）～（5），對以上的數據進行分析，得到各行人過街設施的綜合評價分值為S橫道=0.299，S天橋=0.367，S地道=0.333。根據以上的計算結果可知，該交叉口區域行人過街設施型式應設置人行天橋。

表1 各指標對過街設施的取值一覽表

5 結論

行人交通是我國城市交通的重要組成部分，同樣行人過街設施也是城市交通設施的重要組成部分。當前行人過街設施在設置上存在不少問題，這在一定程度上降低了過街設施的使用率，造成建設資金的浪費。本文在分析現存問題的基礎上，選取指標應用熵值法對三種類型的過街設施進行綜合評價，最后優選出最合適的型式，這能避免過街設施在設置上的一些問題，使用意義大。

[1]http://www.gov.cn/jrzg/2009-09/02/content_1407554.htm

[2]謝才振.中國尷尬的世界第一[N].北京晨報，2005-11-04.

[3]鐘濤.對行人過街設施及事故的研究[J].交通標準化,2005,(6):101-104.

[4]Asaba M，Saito Study on Pedestrian Signal Phase Indication System[A].Ninth International Conference on Road Transport Information and Control[C].London：Baker&Taylor Books.1998.182-185.

[5]楊亦慧,朱艷茹,李曉蔚.路段行人過街設施問題實證研究[J].交通運輸系統工程與信息,2011,11(1):215-220.

[6]易漢文.淺議城市道路人行過街橫道的合理布設[J].華中科技大學學報(城市科學版)，1989，6(1)：29-33.

[7]郭宏偉，熊輝.行人過街設施選擇偏好研究[A].趙勝川，王生武，胡祥培.交通與物流·第六屆(20061交通運輸領域國際學術會議論文集[C].大連：大連理工大學出版社，2006：600-605.

[8]游達明,許斐.熵值法在區域旅游業經濟效益評價中的應用[J].中南大學學報(社會科學版),2003,9(5):641-643.

[9]馮端,馮步云.熵[M].北京:科學出版社,1992.