城市道路中人非共板潮汐區域的設計

長安大學公路學院 / 申鑫澤 崔迎龍 杜涵上 原媛

在城市交通規劃中，設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計，減少機動車與非機動車之間的沖突，提高城市交通系統的運行效率與安全水平。人非共板在上世紀就已出現，有關其優化設計的問題近年來更是被廣泛討論。在人非共板區域，由于行人與非機動車沒有固定的行駛區域，慢行交通系統的運行較為混亂；且兩者的時空分布具有一定的差異性，采用固定的分離設施將造成道路資源的浪費與服務水平的降低。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象。

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

1.慢行交通系統特性

1.1 行人交通特性

行人步行交通具有明顯的主觀性，人們會根據自身意志來調整其步行特征。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正態分布；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的主要通行設施，其服務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，設計通行能力1800人/h；人行道寬度應按步行帶的倍數計算，寬度不得小于1.5m。因此，人行道寬度及設計通行能力分別為：

式中：Wp——人行道寬度(m)；

Cp——人行道的設計通行能力(人/h)；

x——人行道基于最小寬度增加的步行帶數。

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，和流率、密度無關。

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

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。

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定的值。晚高峰在18：00左右出現，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.人非共板潮汐區域

2.1 設計方法

人非共板潮汐區域以減少慢行交通系統中行人與非機動車的沖突，提高其服務水平與安全等級為設計理念。根據慢行交通系統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；通過調節不同時段內人非共板潮汐區的路權分配，優化慢行交通系統的整體服務水平；并通過在潮汐區域設置合適的分離設施，制定合理的交通規則，減少行人與非機動車的沖突，提高慢行交通系統的安全等級。

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。位于中間的潮汐區域根據交通需求可動態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。

慢行交通系統的設計寬度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，在該區域內不允許另一慢行交通主體的進入。用一天內6：00～22：00的小時交通量為基礎，對人行道、非機動車道以及潮汐區域的寬度進行設計。人行道的最小寬度bp的通行能力應滿足16小時內的最小行人流量，最大寬度Bp應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也應分別滿足相應的流量要求。

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作為其服務水平的評價標準，則可建立以慢行交通系統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設計規范為約束的模型。

圖2 人非共板潮汐區域示意圖

式中：Ssi——第i小時的慢行交通系統的道路飽和度；

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；

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。

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

根據對6：00～22：00內每小時的人行道與非機動車道寬度的求解結果，可確定人行道與非機動車道的最小需求寬度，即潮汐區域外，不會發生路權變化的道路寬度。則潮汐區域的寬度WR為：

式中：WR——潮汐區域寬度；

W——人非共板區域寬度；

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小時內的寬度較小值作為最小需求寬度，對潮汐區域寬度進行修正。

2.2 詳細設計

根據Xi、Yi的求解結果，可通過設置標線、警示標志等設施對潮汐區域進行動態調整。當人非邊界即將變化時，可根據道路長度及交通特性等因素，提前一定時間對變化區域內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。且為避免潮汐區域的頻繁變更引起交通混亂，可對其日更新次數進行限制。若求解的變更次數超過該上限值，則僅取潮汐分區持續時間最長的幾個時間段為依據進行劃分。

由于助電動車速度較快，為避免其與行人發生沖突，可對助電動車對潮汐區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的安全性，可考慮在人行道側的潮汐邊界設置行道樹、車止石等柔性分離設施，以確保在潮汐區域內發生沖突時，行人易返回人行區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，潮汐邊界可采用標線進行分離，避免在發生沖突時，非機動車難以駛入其專用道路。

3.結束語

慢行交通作為城市交通系統的重要組成形式，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計，提出了人非共板的潮汐區域理論，并給出了相應的設計方案。該方案通過緩解城市路網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的服務水平與安全等級，發展了人非共板理論，延伸了潮汐車道的應用。關于該理論在不同的用地性質及道路等級中的適用性還有待進一步研究。