城市慢行智能交通系統(tǒng)發(fā)展研究

王 歡，王 亮，趙 磊，2，3，谷文杰

(1.華錄易云科技有限公司，江蘇 南京 211800；2.北京易華錄信息技術(shù)股份有限公司，北京 100043；3.北京工業(yè)大學(xué) 城市交通學(xué)院，北京 100124)

1 引 言

慢行交通主要是指步行和非機(jī)動(dòng)車交通，其出行時(shí)速一般不超過20 km/h。慢行交通是城市公共交通的重要補(bǔ)充和銜接，適用于短距離出行。而慢行交通系統(tǒng)是指能夠給慢行交通提供道路、基礎(chǔ)設(shè)施以及換乘通道的系統(tǒng)。通過構(gòu)建科學(xué)完善的慢行交通系統(tǒng)，可滿足和保護(hù)弱勢(shì)群體的出行權(quán)利，減少交通系統(tǒng)延誤，提高出行效率，在緩解城市交通擁堵、尾氣排放等城市病方面能夠起到巨大作用。

相對(duì)于機(jī)動(dòng)車交通而言，慢行交通的主要特點(diǎn)可概括如下。

(1)速度低。人力是慢行交通空間移動(dòng)的主要?jiǎng)恿碓矗瑩?jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，人們的步行速度一般為0.5～2.16 m/s，而自行車的騎行速度約為10 km/h。此外，慢行交通出行方式中也納入了以電力為動(dòng)力的電動(dòng)自行車，為了保障其出行安全，國(guó)家規(guī)定其出行速度應(yīng)控制在20 km/h以內(nèi)。

(2)綠色環(huán)保。無論是以人力或電力為驅(qū)動(dòng)的慢行交通出行方式，均具有零污染物排放的優(yōu)勢(shì)，不會(huì)污染城市空氣環(huán)境。同時(shí)，利用慢行交通方式出行，可以滿足人們提高身體素質(zhì)的需求，也能夠促進(jìn)人們與城市自然、人文環(huán)境的接觸，與周圍的人進(jìn)行更多地交流，從而對(duì)于降低人們的精神壓力有著很好的作用。

(3)出行經(jīng)濟(jì)性好。慢行交通出行者出行一般無需付出經(jīng)濟(jì)成本或付出相對(duì)很小的經(jīng)濟(jì)成本即可完成出行目的，如步行出行者不需要借用其他出行設(shè)備，依靠自身體力即可完成出行；共享單車出行者完成單次出行僅需支出較少的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。

(4)出行自由度高。不同于機(jī)動(dòng)車交通方式，慢行交通方式具有更高的自由度，慢行交通出行者可自主決定或改變出行路線、速度等，且一般攜帶或?？扛鼮榉奖?。

(5)管理難度大。慢行交通出行自由度高既是其優(yōu)勢(shì)，也是其易引起交通擁堵、交通事故等問題的主要原因。一方面，城市交通慢行系統(tǒng)建設(shè)不完善，對(duì)慢行出行者保障不足；另一方面，慢行交通出行者出行自主性、隨機(jī)性強(qiáng)，容易引起交通擁堵、交通事故等交通問題。

2 國(guó)內(nèi)慢行交通發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)慢行交通系統(tǒng)研究和建設(shè)起步較晚，慢行交通理念雖被納入城市交通規(guī)劃中，但大多數(shù)城市規(guī)劃都沒有認(rèn)真貫徹執(zhí)行慢行交通理念，沒有將慢行交通理念切實(shí)運(yùn)用到實(shí)際城市交通規(guī)劃建設(shè)中，缺乏對(duì)慢行交通的正確認(rèn)識(shí)。發(fā)達(dá)城市對(duì)慢行交通理念認(rèn)知度較高，其中以上海最具代表性。由于上海市政府的推動(dòng)，慢行交通在城市整個(gè)交通系統(tǒng)的地位得到提高。近年來，隨著共享經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及共享單車的普及，慢行交通系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究逐漸受到國(guó)內(nèi)城市的關(guān)注。

上海市鼓勵(lì)單車道支路在路口后置機(jī)動(dòng)車停止線，前置與擴(kuò)大非機(jī)動(dòng)車等候區(qū)。前置與擴(kuò)大非機(jī)動(dòng)車停車區(qū)，既可以為非機(jī)動(dòng)車提供更多的停車空間，又可以使非機(jī)動(dòng)車先于對(duì)面左轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車通過路口，如圖1所示。

圖1 上海市非機(jī)動(dòng)車慢行交通系統(tǒng)

2018年北京市副中心，有40多條道路已納入慢行系統(tǒng)改造計(jì)劃，通過三塊板的道路建設(shè)，致力于實(shí)現(xiàn)人車分離，充分保障自行車的路權(quán)，如圖2所示。另外，已有道路通過因地制宜的改造，實(shí)現(xiàn)行人、自行車、機(jī)動(dòng)車的“各行其道”。據(jù)了解，未來在行政辦公區(qū)和職工保障房之間還將修建一條全長(zhǎng)2.7 km的自行車高速公路，與既有的城市道路自行車道銜接，方便兩大功能區(qū)之間的交通往來。

杭州設(shè)置了分向自行車道(如圖3a，3b所示)，并配置專用自行車信號(hào)燈，與機(jī)動(dòng)車右轉(zhuǎn)信號(hào)燈，自行車直行時(shí)禁止同向機(jī)動(dòng)車右轉(zhuǎn)(如圖3c)和自行車與同向機(jī)動(dòng)車同相位左轉(zhuǎn)(如圖3d)。

泰安市設(shè)置了非機(jī)動(dòng)車等待區(qū)與方向分行，但機(jī)動(dòng)車右轉(zhuǎn)與自行車交織，如圖4a和4b所示。

圖4 機(jī)動(dòng)車右轉(zhuǎn)與自行車交織

3 國(guó)內(nèi)慢行交通發(fā)展現(xiàn)狀

慢行交通系統(tǒng)是城市的“毛細(xì)血管”，它將與城市的公共交通系統(tǒng)這樣的“主動(dòng)脈”密切配合，高效接駁，為居民創(chuàng)造更便捷、更暢快的交通出行體驗(yàn)。未來國(guó)內(nèi)城市將為非機(jī)動(dòng)車配建停車與建筑出入口、交通樞紐協(xié)同設(shè)計(jì)，滿足多種類型非機(jī)動(dòng)車的長(zhǎng)停需求。傳統(tǒng)的慢行交通基礎(chǔ)設(shè)施可能難以適應(yīng)超大城市慢行交通系統(tǒng)未來的發(fā)展，導(dǎo)致原本可由步行、自行車完成的出行也被行人用機(jī)動(dòng)車輛代替。因此為了提高出行采用慢行交通的比例，在建設(shè)適用的基礎(chǔ)設(shè)施前提下，需進(jìn)一步提高慢行交通系統(tǒng)使用者出行環(huán)境的安全性與舒適性。

慢行智能交通是慢行交通發(fā)展的主要趨勢(shì)和慢行交通出行方式的管理手段，構(gòu)建慢行智能交通管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)行人、非機(jī)動(dòng)車交通運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別慢行交通違法行為，如非機(jī)動(dòng)車超速、逆行、闖入機(jī)動(dòng)車道等，以及行人闖紅燈、闖入非機(jī)動(dòng)車道、翻越護(hù)欄等。慢行智能交通系統(tǒng)的建設(shè)，有利于保障機(jī)動(dòng)車交通和行人、非機(jī)動(dòng)車交通的安全，提高城市綜合交通運(yùn)行效率。

4 實(shí)例——北京通州區(qū)行人過街自適應(yīng)系統(tǒng)

本文以北京市通州區(qū)行人過街自適應(yīng)系統(tǒng)為例，介紹慢行智能交通建設(shè)及運(yùn)行情況，示例行人過街路口如圖5所示，行人過街自適應(yīng)系統(tǒng)架構(gòu)見圖6。

圖5 行人過街自適應(yīng)路口

圖6 行人過街自適應(yīng)系統(tǒng)架構(gòu)

4.1 系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)通過前端系統(tǒng)采集行人過街?jǐn)?shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至后端管理系統(tǒng)，后端管理系統(tǒng)分析處理后得到行人過街信號(hào)控制參數(shù)，將行人過街信號(hào)控制參數(shù)反饋至前端系統(tǒng)，前端系統(tǒng)控制信號(hào)燈組狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了通過實(shí)時(shí)變化的行人流量、車流量實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性控制，靈活給予機(jī)動(dòng)車和行人放行時(shí)間，使得行人過街設(shè)施的通行效率最大化，保證了行人的通行安全；且系統(tǒng)內(nèi)算法考慮到了機(jī)動(dòng)車的通行權(quán)，盡可能減少了行人過街對(duì)機(jī)動(dòng)車的干擾。

另外，該系統(tǒng)也可以通過拓展揚(yáng)聲器、顯示屏等部件實(shí)現(xiàn)行人闖紅燈的警示以及抓拍功能，具有更高的拓展性。

4.2 系統(tǒng)功能

行人自適應(yīng)過街系統(tǒng)示意方案如圖7所示，系統(tǒng)通過主動(dòng)采集行人過街需求實(shí)現(xiàn)行人過街信號(hào)燈的感應(yīng)控制，主要有以下功能：等待過街行人主動(dòng)檢測(cè)、 行人過街感應(yīng)信號(hào)控制、 行人過街協(xié)調(diào)信號(hào)控制、行人過街定周期控制、視頻監(jiān)控及錄像功能、遠(yuǎn)程配置及維護(hù)功能。

圖7 行人過街自適應(yīng)系統(tǒng)方案

此路口作為首個(gè)基于全息感知檢測(cè)單元的行人過街自適應(yīng)路口，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)檢測(cè)行人過街需求，靈活放行過街行人與通行車輛，極大的提高了路口交通通行能力，保障了行人過街的安全和效率，充分體現(xiàn)了慢行系統(tǒng)的先進(jìn)性、穩(wěn)定性、易用性等。

5 總 結(jié)

本文主要?dú)w納總結(jié)了慢行交通系統(tǒng)在城市交通系統(tǒng)中的作用，以及國(guó)內(nèi)城市慢行交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并指出了針對(duì)現(xiàn)存問題的慢行交通未來發(fā)展趨勢(shì)，并介紹了我國(guó)某城市的慢行過街系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用情況。