我国城市道路普遍存在的设计与管理缺陷
随着对交通流理论和交通工程认识的深入,重新审视我们的道路,会发现一些普遍存在,但不易引起重视的交通工程上的设计与管理缺陷。
这些缺陷,影响着道路的通行能力,影响着治堵工作的效果,影响着人们的出行体验和城市形象。当多重缺陷杂糅在一起时,会导致城市道路交通的治理之路越走越没有方向。
很多问题明明是交通流质量问题,却不得不在运输规划领域寻求答案。在条件不成熟的情况下盲目推行新策略,让人们放弃原本依赖的出行方式,显然是对人们的生存成本、承受能力和维生需求的漠视,很可能制造不稳定因素甚至诱发社会冲突。
梳理并重新审视交通工程设计与管理上的典型缺陷,已经迫在眉睫。
路口转弯半径过大,形成秩序和安全黑点,增加穿越难度,导致延误和拥堵,耗费警力。
近年来,在一些经济相对发达的城市,失控机动车冲撞街角过街人群的惨剧屡见不鲜,但并没能引起专业人士的重视。我们应该检讨一下,为什么会有那么多行人站在路缘石下的车道空间内等候过街信号?为什么人流并不多的小路口会延误积压了那么多行人?
为了使低比例的大型车辆顺畅转弯,我们的城市道路在交叉口位置普遍采用了大转弯半径设计,此外,由于自行车道在城市道路上的普遍存在,路口内的实际可用路面空间还要更大(图1)。
这一错误设计对交通流的控制效果带来了灾难性影响。其中最大的问题是增加了交叉口的面积,迫使路缘石和停止线后移,鼓励了机动车的高速转弯,增加了机动车选择行驶轨迹的自由度,增加了所有道路使用者(行人、骑行人和机动车驾驶人)过街的距离、难度和时间,增加了交通流的切断时间,压缩了行人过街前等候信号灯的驻足区(路缘石外驻足区面积缩小且远离对岸,等候信号灯时间越长,耐心不足或警惕性不高的人跨越路缘石进入机动车道的概率越高),使行人更容易暴露在机动车的转弯观察死角和冲撞范围内。
千万不要小看停止线后撤所带来的问题,如果路口是 30 米宽,停止线后撤3米,就等于直接增加了10%的过街距离,会导致通行能力显著下降。
增大转弯半径,唯一能改善的就是右转弯机动车的行驶速度。但在城市的大部分道路上,右转弯机动车要与行人和非机动车“谈判”,要在通视三角区视距不佳和路况复杂的情况下右转弯,行驶速度应该非常低,根本不应该鼓励提高车速。哪怕是大型车辆,也应该强制其在小半径情况下充分减速,甚至侵占逆行车道轨迹缓慢转弯,而不是以较高行驶速度,不顾及内轮差问题,从侧后方横扫行人过街和非机动车等候区(图2)。国内发生在交叉口的很多事故,都与路口车速过高和转弯半径过大有直接关系。
图2 即使是大型车辆,也应该使用小转弯半径来降低行驶速度,缓慢借道转弯,这本身就是一种改善交通安全的措施
总之,路口转弯半径过大是城市道路上最典型的交通工程缺陷之一,很多拥堵和延误,很多交通事故,很多秩序混乱情况,都与此有关。
按照《公路与城市道路几何设计规范》(A Policy on Geometric Design of Highways and Streets,也称Green Book,绿皮书)的要求,城市道路的转弯半径应该在15 英尺(4.6 米)之内,有自行车道的,可增加到20英尺(6.09米),频繁出现专用货运通道的,可增加到30 英尺(9.14 米)。
近20 年兴起的新城市主义风格,更是主张将转弯半径控制在0~10英尺(0~3.05米),目的就是尽量压低机动车转弯速度,在确保安全的同时,以更短的行人过街时间促进整体通行效率的提升(图3)。
图3 灰色实线代表25英尺(7.6米)转弯半径,蓝色虚线代表8英尺(2.4米)转弯半径,对双向单车道的路口而言,25 英尺的转弯半径尽管会提高机动车的转弯速度,但也会使行人过街的平均用时超过 14 秒,而 8 英尺的转弯半径尽管会降低机动车的转弯速度,但会减少1/3的路口间距,进而减少行人过街的平均用时
简单拓宽路口,忽视路口上下游的直行车道对齐与运力匹配问题。
很多地方简单地将拥堵原因归结为车多,也就是道路资源不足,忽视了“交通流如水”的特征。事实上,一条顺畅的车道的通行能力,往往可以匹敌两三条车速不均匀或存在各种干扰因素的车道。
特别是在道路上有路口时,交通流会在路口前减速,造成流量堆积,导致车辆外溢,进而引发干扰型延误,并向上游和周边扩散。因此,保障路口直行交通流顺畅度的价值,往往远超增加车道数量的价值。
而传统上,为减少路口延误,特别是减少信号灯延误,增加绿灯时的通过车辆数量,我们往往会首先选择拓展道路和路口宽度,在路口区域增加车道数量,以为这样就能提高通行效率。
殊不知,这样做的前提,应该是直行车道真的不够用。这就需要测算通行能力和流量,分辨是信号不合理导致了流量堆积,还是流量超过了车道通行能力的科学阀值(1条车道1小时能通过约1900辆车,即使考虑损耗,灯控路口的直行车道1小时也应该能通过约 850 辆车)。
同时,还要考虑增加路口宽度所付出的过街距离增大的代价是否值得,考虑增加车辆变换车道频次导致的各种冲突型延误引发的“拥堵搬家”问题是否可控。
目前,我们经常出现的一个典型错误,就是在拓宽的交叉口没有设计渐变段,或设计错误,导致路口两端的直行车道不对齐,甚至出现上游入口直行车道多于下游出口直行车道的情况,比如3进2出、4进3出(图4)。
图4 交叉口进口车道中线正对出口路段的机非隔离带端头,会迫使机动车向左避让,属于危险且低效的设计
加之右转弯车辆挤入下游出口车道,上游左转车道正对下游出口直行车道等情况,导致用路人在路口里的判断和操作复杂程度骤增,车辆运行轨迹不固定,交叉口下游出口段秩序混乱,交通流不顺畅,通行效率低,事故频发。
交叉口上游接入车道缺少渐变段,蓄流车道长度不足,车道主辅功能不分
车辆通过交叉口前,需要降低行驶速度选择车道,并等候适宜的时机通过路口,这就会导致车辆排队(注意,此时交通流未必完全停止运动)。
由于排队车辆会影响后续驶来的车辆的行驶速度,需要在交叉口上游配置主车道和辅助车道,为寻机换道减速和排队等候的车辆提供足够的空间(渐变段和蓄流段),否则就会导致秩序混乱甚至引发事故,这就是车道导流线的由来。
在什么位置进行车流梳理并调整车道宽度,需要专门的流量特征调查,并根据需求设定车道导流线的长度(图5)。
图5 直行车道要对齐(绿色箭头线),蓄流段要足够长,这是交叉口车道布局的基本要求
最不可取的设计方法,是不分车道的主辅功能,将交叉口车道布局和信号配时错误导致的拥堵,理解为路面宽度不够所致,然后拓宽道路,将一条直行车道直接改为转弯车道,导致要直行的车辆无法选择操作点进行顺畅的变道和交织操作,频繁引发路段的延误拥堵和事故。
如果这一问题不能彻底解决,只依靠信号灯控制和配时,是无法真正提高道路通行能力的。
自行车道过宽,控制方式粗糙
高速运动的物体,需要的不是超过自身动作幅度宽度的轨道,而是运动轨道外侧的宽容度。机动车如此,自行车亦如此。自行车也是车辆,骑行也是运动状态,因此同样需要识别视距、运动轨迹参照坐标和车道、车道外侧冗余空间。
为减少冲突,自行车也需要排队行进,而不是一窝蜂地你追我赶,否则在交叉口位置就会造成多点冲突,增加驾驶人和骑行人的操作难度,增大危险系数(图6)。1辆机动车一次遇到1辆自行车做交织,冲突是 1×1,遇到2辆就是 1×2。不能让1辆机动车右转弯时遭遇 1×N的困境,而是要做 1×1,至多是 1×2 的设置,再多就会严重影响通行效率,增加事故率。
骑行的基本宽度是 0.8 米,由于骑行人要与路侧障碍物保持一定距离,加之骑行时会出现摇摆,自行车道宽度常设置为1.2~1.5 米。如果考虑流量大、两人并排骑行或频繁超车情况,则2.5 米的宽度更为合适。此外,只要是双车道配置,路口段就应该设置车道线(图7)。自行车应该在车道内排队行驶,这与赛跑场地需要划跑道线,短距离赛跑不能越过跑道边界的道理是一样的。
自行车道的存在,会导致路口转弯半径增大。这种情况下,有两种缓解对策,第一种是使直行自行车与右转机动车提前完成交织换道;第二种是考虑设置弹性柱、标线、渠化岛等设施,约束机动车的转弯轨迹,保护骑行人(图8)。
图8 相较保障自行车道骑行道的宽度,保障外侧缓冲隔离区的宽度更有意义
之所以在路口前提前使右转机动车换到最右侧车道,是因为路口内的驾驶任务负荷很重,驾驶人需要对很多常规记忆中建立的风险点和突发情况做准备,而在路口前提前释放右转的“机非谈判”压力,能提高车辆在路口内的通过效率,这对各个方向的交通能力改善都有益处。
交叉口控制过分依赖信号灯,且信号灯配时粗糙,导致延误增加和交叉口面积持续扩大
交叉口是不同方向交通流谈判路权的道路空间,“顺、控、缩”是交叉口交通流控制的三项基本原则。
顺,就是要尽量使交通流顺畅通过,减少无谓延误;
控,就是要控制住各种交通流的运动轨迹和次序,建立通过秩序;
缩,就是要尽量缩小交叉口两端的间距,减少通过交叉口的耗时和延误。
因此,能通过用路人自行谈判通过的交叉口(很多路口大部分时间存在交通流间隙),就不需要使用信号灯强制延误(常规情况下,日流量在1万辆车以下时,不建议使用信号灯)。
交叉口按控制级别可划分为:无控制交叉口(没有标志标线),靠“让行”标志和标线控制的交叉口,靠“停止”标志和标线控制的交叉口,靠信号灯控制的交叉口(注意,“让行”和“停止”控制也用于环形路口)。
从某种角度说,设置信号灯必然造成交叉口通行能力的损耗,因此是不得已才采取的措施。
很多因信号灯导致的交叉口延误和拥堵问题,不能靠不断拓宽路口面积来解决,否则很容易导致更严重的延误和拥堵。
交叉口一个信号周期内的延误,不应超过80秒,否则就会积压过多交通流量甚至溢出,带来难以解决的秩序问题,在交通流量较低时,还会导致大量浪费。
普遍粗放限制路侧停车,导致无谓交通流量增加和道路资源浪费,严重影响城市经济活动
城市是“有城的市”,意即有拱卫设施的交易场所。交通流对城市而言,不应该是“过客”,更不应该是城市公共资源的“侵占者”,而应该是“财源”。
纵观发达国家的发展历史和城市起源,我们就会发现,城市对人流的吸引构成了有经济价值的交通流,而交通流的移动能力与驻足条件,会决定一个地区的商业活力和土地价值。
交通流构成的“财源”,就是我们常说的营商环境中的“商”,如果让流动在城市里的“财源”无法驻足,变成了真正的“过客”,损失将是无法估量的。
有经验的国际化大都市管理者,会想方设法地在路侧提供各种有限制条件的停车位,在满足商业需求的同时,减少寻找车位导致的无谓交通流(图9、图10)。
图9 标志的含义是,右向路侧禁止停车,左向路侧泊位上午9时到下午6时之间每次可以停车2小时(周日不限制)
图10 标志的含义是,左侧是自行车道,右侧是占路泊位(周一到周五,早7时到9时禁止停车)
事实上,在城市道路上,主要的交通流阻力往往产生在路口段。路口段需要拓宽,就是因为如水的交通流在这里减速导致了“淤滞和外溢”。
非路口段通常没有过大的通行压力,与路口段等量拓宽后,并不能疏导淤滞流量。
近年来,我国的城市道路大范围全线拓宽,这种做法显然无法解决路口段与非路口段通行能力不匹配的问题,由于增加了车道的横向干扰储量,甚至会导致情况进一步恶化。
从交通流特征的角度看,非路口段的闲置道路空间是很大的,如果能更细致地梳理道路断面,根据交通流的速度变化特征,清点沿途单位的停车需求,将闲置或干扰交通流效率的路面空间腾退出来,改造为临时停车位,不仅能更充分地服务城市经济,还能促进改善交通流质量(图11)。
图11 纽约打造世界级街道的一个重要努力方向,就是增加路侧停车位,基本原则是避开路口混行空间,利用停车带制造机动车与自行车的隔离空间
公交车道和公交车停靠条件设计粗放,导致资源浪费、流量溢出和秩序混乱,阻碍交通流的顺畅运行
在一些城市,持续增加公交专用道成了政治任务,而在管理措施和技术上,仍有很多值得商榷的问题。
比如公交专用道不允许大型社会客运车辆使用,不允许出租车使用,但并没有机构统计公交专用道的实际客运效果。
在很多国家,公交专用道(更确切的称谓是大客车专用道)是允许载客出租车甚至各种两轮车使用的,因为出租车出行频次高,乘员多,承担的实际运载人数多,而且出租车的存在能降低私家车的使用频次(图12)。
图12 左图是英国城市使用的公交车道监控警示标志和法规标志,右图是英国标志设置标准里的法规标志式样,法规标志用于告知出租车司机、骑行人、摩托车和授权车辆驾驶人可以使用公交车道,这种灵活的车道使用策略,更符合实际情况和需求,减少了对道路资源的浪费
公交车看似运量大、效率高,但其实是有很多先决条件限制的。在审视公交车的效率时,不仅要考虑乘客数量和对本地居民出行方式的分担率,还要考虑运动效率。
如果公交车道设置有误,特别是停靠问题解决不好,就会严重影响公交车的运输能力,同时对沿途交通流形成干扰,使公交车沦为“移动路障”。停靠站的设计尤为关键,因为公交车为靠边停车上落客,需要减速、换道和进出港湾,这一过程不仅会影响乘客出行时长,还会影响交通走廊上的其他交通流。
渐变段长度和角度不合理导致公交车出入不畅,进站时影响行人和非机动车,出站时影响主车道交通流,这是国内公交港湾的常见设计问题(图13、图14、图15)。
图13 美国波特兰,抬高的公交站台设置在自行车道外侧,在方便乘客上下车的同时,也减少了公交车的变道动作,弹性警示桩与标线等配合,控制住骑行人和行人的注意力与速度
图14 美国圣何塞,抬高的公交站台和行人过街道,迫使骑行人减速让行的各种设置,确保公交车可以坚持不拐线,提高运行效率
图15 如果需要脱离车道驶入港湾,则应根据车速和车辆数量设置港湾的长度和渐变段角度,图示为英国的标准设计规则
忽视车道保持指令在疏堵方面的重要作用
道路拥堵时,驾驶人的什么操作会增加延误,使拥堵加剧?首当其冲的是变更车道,也就是“排队理论”中的“跳队”现象。
机动车变更车道不是独立行为,会引起连锁反应,从驾驶人尝试变更车道开始,就会发生减速、加大与前车间距、改变轨迹、与另一车道的后车进行谈判等一系列动作,这会导致交通流迟滞,引发一连串后车的降速、调距等动作,造成更严重的拥堵和延误,甚至事故。
一些发达国家的交通标志设置标准里,有要求驾驶人保持本车道勿变道的法规标志(图16、图17)。这是一项重要的管理措施,强制要求每一位驾驶人在遭遇拥堵时不要变更车道(图18)。
图16 英国快速路上的可变信息屏,提示文字意为“拥堵勿变道”
图17 澳大利亚的全彩可变信息屏,提示文字意为“除非超车,所有车辆保持左侧车道行驶”(澳大利亚的道路交通法规要求靠左行驶),这是分辨车道功能,提高交通流质量的重要措施
图18 笔者根据GB5768—2009《道路交通标志和标线》中指示标志的标准形式设计的“勿换道”法规标志,可供有关部门参考使用
城市快速路车道功能未做区分,导流不充分,出入口配置次序和间距等不当引发多重交织冲突
在城市内建立快速路的目的,首先是解决路径趋同的大流量交通需求,用短时间的快速集中通行来减少社会整体出行时间,提高社会资源利用效率。
如果快速路频繁接入接出,成为短途运输线路,特别是不保护有持续直行和长距离跨越需求的交通流的效率,那么为修建快速路所付出的代价,比如高额投资、对快速路左右两侧交通流横穿阻断导致的额外绕行流量等,都可能是不值得的。
最糟糕的,是在快速路的出入口上游忽视导流线的使用和车道功能的区分,不提供充分长度的辅助车道吸纳减速流量,导致准备驶离快速路的车辆在主车道上减速和排队,准备驶入主车道的交通流封锁了准备驶离主车道的交通流,这是造成城市快速路效能低下的重要原因。
从交通流理论出发,在道路宽度内,不能都做成主车道,要考虑换道需求,要有辅助车道、导流区,要让交通流顺畅起来(图19、图20、图21)。1条顺畅车道的通行能力,可能相当于3条断续车道的通行能力,在车道3变2的位置,通行能力甚至不如1条车道,这就是为什么我们建了那么多快速路,却无法解决拥堵问题的一个重要技术原因。
图19 左图是没有考虑车道功能差异和交织流的车道布局,右图是考虑交织流和直行保护的车道布局,图中绿色车道是新增的辅助车道,用于缓解驶出和驶入车辆对主车道的干扰
图20 增加辅助车道,减少对主车流的干扰
图21 典型的快速路改造方式,是通过调整隔离带宽度、车道宽度和路肩宽度来增加辅助车道
缺陷十
城市内缺乏货运通道和通行条件的规划与设计,导致货运车辆频繁干扰交通流且事故不断,增加了物流成本,影响城市营商环境质量和商业效益
城市中的商业活动非常多,各种生活物资、商品、废品,都需要用货车运输。货车,包括近年来泛滥街头的快递电动三轮车,在运动能力(加速和制动性能)和道路需求上,与一般乘用车有明显不同。本地货运物流与过境货运物流交织,对城市交通管理形成了严峻考验。
货车路径的设置,不是设立一块“货车禁行”的牌子那么简单,而是要以分析货车用途和运行线路特点为基础。城市的基础设施就是服务各种“交易”的,可以说是“无货运不城市”。
第一,需要明确货车的性质,对可以在货车通道行驶的货车要有准确定义,以便有清晰的路权规划和有效的管理信息传递通道。
第二,在货车通道设置方面,要考虑两种货运需求,一种是本地货运,路网范围大,里程长,在货运线路上要考虑停车装卸货等细节需求,精确到位置和时间;另一种是过境货运,由于行驶目的地非本地,服务对象非本地单位,基本不需要考虑停车需求(图22、图23)。基于这些差异,要对全域所有可能产生货运需求的单位进行详细调查建档,对货运形式和产生数量建立数据库。
第三,要根据前两项考虑不同货车的运动能力,辨别其对交通流的影响,尽量固定货车使用的车道,避免使货车成为其他交通流的“移动路障”。
图22 纽约街头的旧式货车通道指引标志,分别对应本地货车和过境货车
图23 纽约拟采用的新型指示标志,左图指示过境货车通道,右图指示本地货车通道
处于一些小型道路上的有货运需求的单位,如果没有货车通道接驳,就要考虑设置货车出入条件,比如货车必须在最近的一个路口,使用最短的线路,以最短的时间,直入直出。很多出入社区的垃圾清运车都会遇到这类情况。
对于货运活动,还要调查统计所有沿途商业单位的停车需求,按需安排停车方式,规定停靠时间,原则上只允许装卸货的货车停靠,并使用告知标志明确时间范围和规则。
比如,一些有装卸货需求的商业单位,将停车方式定义为“限时驻车”(Standing),而非“泊车”(Parking),货车驾驶员要随车等待,即使在夜间,也要控制停靠时长(美国纽约规定这类停靠一般不得超过3小时)。
在路侧已经有乘用车停放的道路上,并不需要完全禁止货车停靠,可以采用“双排泊车”(Double Parking)的方式,允许货车与乘用车并排停靠,但不能占用自行车道,同时要尽量降低对过往交通流的干扰(图24)。
图24 双排泊车方式示意(英改中,wrong way=错误方式,right way=正确方式)
图25 交叉口位置货车通道指示标志设置方式示意
货运需求数据和通道规划,是随城市和地区发展逐年变化的,这种变化从宏观上看可能是细微的、零星的,但对一条街道和一个社区而言,可能会形成重大影响,必须及时、持续应对。一些成熟的城市,例如纽约,每年会根据经济活动和需求变化调整大量货运通道标志(图25)。
为使货车驾驶员了解货车通道的位置,纽约市政府不仅提供了货车通道专用地图、电子版互动查询地图,还在市区和周边道路上设置了大量相关法规标志,仅在2015年,纽约市区就设置了4028块货车通道指示标志(表1)。
非机动车道路网缺乏规划,与机动车路网裹挟,相互干扰严重
我国机动车普及至今不过20余年,城市路网曾为自行车提供了大量行驶空间,且一度并不将自行车当作一种车辆来进行交通流控制,因此没有建立清晰的车道逻辑。机动车数量快速增加后,道路空间内的交通流速开始提升,差异化加剧,于是,就开始为适应高速交通流而向外挤压低速小体量交通流的运行空间。
然而,这种方式直接拉长了自行车的骑行距离,较典型的是快速发展的立交桥和快速路,导致骑行的捷径线路被截断,绕行距离越来越长,骑行时间和骑行人的体能消耗都与日俱增,这是严重的疏忽和错误。
自行车靠人力驱动,转弯半径很小,转弯方式和过街方式与机动车完全不同,1 .2米宽的路径就能使自行车排队穿行。
如果自行车线路是独立的,利用城区大型道路的隔离空间、背街小巷、公园、绿地和广场空间等,完全可以根据交通流的起点和终点特征,设置专门的非机动车专用通道路网(单向和双向兼有),从而大幅提高自行车的使用效率和使用量,减少非机动车流与机动车流的相互干扰,提高机动车的运行效率。
这方面的工作,有三个重点:
第一,道路断面重塑,这是优化交通流质量,减少机非互扰和提高骑行便捷度的关键。
第二,完善、增加引导标志和标线,针对自行车的专用标志标线具有劝导使用、指引和控制优化等多重价值,应该出现在各种自行车道上。美国的相关规范是,路口必须设置自行车道指示标志,如果长距离没有路口,则自行车道指示标志每 500 米设置一块。这种设置方式,不仅为骑行人提供了路径引导和阶段目标式的激励,还能不断提醒机动车驾驶人有骑行人的存在。
第三,根据交通流速和特征,在不破坏道路容错能力和灵活性的基础上,设置安全且舒适的隔离方式/设施。不能简单地使用铁围栏进行隔离,这样既不安全,也会破坏环境舒适度和景观美感。
不重视步行道有效宽度的维护,缺乏步行行走模式的引导、控制与保护技术运用
人的行走空间包括横向空间和纵向空间两部分。直立的人体横断面占据的空间面积一般是0.45米×0.60米=0.27米²(图26)。
考虑到人处于行走状态时需要缓冲面积,我们通常假定人均占地面积是0.75米²。步行的人,需要一定的前进空间以迈开腿,这一空间非常关键,是由迈步距离和目测距离组成的,其大小直接影响步行速度。而人流密度会对前进空间产生重要影响。
图26 人行走时需要的空间示意
为避免行人间的横向干扰,一般要为每位行人提供0.75米宽的横向行走空间。如果是两个熟悉的人,则每人能接受的横向行走空间宽度可降低到0.60米,这一宽度下两人在行走中可能发生肢体接触。
在道路拥挤时,横向行走空间会被明显压缩,因此,步道的基础有效宽度往往要达到1.2米,1.5米会更理想些,而新城市主义则提倡1.8米的步道最小宽度,考虑了两人并排行走和侧身规避对向来人的情况。如果宽度不够,行人就会尝试寻找其他空 间行走,包括走入机动车道或非机动车道。
保障步道具有充裕的有效行走宽度,才能使行人自愿、顺畅地使用步道(图27)。
这也是考虑超越条件和行人其他需求的起点。一些步道障碍物,包括路缘石等,往往会迫使行人规避,因此计算步道宽度时一定要考虑有效宽度(表2)。在“地摊”活跃时段,步道空间的哪些部分是可以被占用而不影响有效通行的,需要统计和测算。在早晚高峰时段,通勤主流步道要提供更大的有效宽度,这有利于提高步行速度。
步道有效宽度计算公式:
WE=WT -Wo
式中 WE——步道有效宽度
WT——步道总宽度
Wo——步道上的障碍物宽度与行人规避间距之和
图27 典型障碍物与步道有效宽度的关系示意
(表2)
斑马线与信号灯的路权困惑
在我国,“斑马线”通常被理解为行人优先的过街位置,信号灯通常被理解为分配路权的交通控制设施。这种理解其实给我们带来了一定的困惑,最典型的就是,信号灯的红灯点亮时,错误进入斑马线区域的行人还有没有优先通行权?机动车如果因避让行人而导致事故,例如被后车追尾,责任应该由谁承担?
人行横道和斑马线的概念都是舶来品,英式英语一般称为Pedestrian Crossing,美式英语一般称为Crosswalk,是指分配给行人横穿道路的区域,表示的是一个发生和处置路权冲突的位置。维基大百科对人行横道作用的释义是,将行人聚拢到一个可以使机动车驾驶人看到的地方,使行人能以相对安全的方式穿越道路上的车流。注意,这里有几个重要的技术要素,分别是聚拢行人、安全可见、穿越机动车流。这几个要素,分别指向了交通控制的几项基本原则:充分满足每一个需求,信息传递清晰且准确,掌控注意力,掌控遵从度,有充分时间做出反应。
需要注意的是,斑马线与人行横道并不能划等号,斑马线只是人行横道的一种形式。但斑马线的概念在很多国家和地区确实更为深入人心。这种受欢迎度和接受度,与斑马线的形象设计迎合了人眼视觉的基本规律有很大关系。人眼看物体时,要依靠视神经来感受对比度,而斑马线,恰恰利用了“一白一黑”的高对比度迎合了人的基本视觉识别特性。
斑马线这一称谓的由来有多个版本,主流观点认为源于英国下议院议员詹姆士·卡拉翰(James Callaghan)。1948年,英国交通运输研究实验室正在研究新的人行横道式样,卡拉翰在参观实验室时称“一白一黑”的横道设计方案让人想起了斑马。1949年,在经过了大量独立实验后,英国首批设置了1000处斑马线式样的人行横道,除白色线外,还用到了蓝色线和黄色线。1951年,经过实践研究后,英国将“在斑马线位置行人有充分过街优先权”的规则写入了法律。
在很多欧洲和北美洲国家,斑马线式人行横道代表最高优先权,不需要设置行人信号灯,只要有行人离开路缘石踏入斑马线区域,过往车辆就必须停止,让行人优先通过。而那些设置有信号灯的人行横道,则一般不采用斑马线式样,而代之的是更简单的两条虚线,或以白色实线标出通行区域,目的是提示驾驶人停车的边界,同时提示行人过街的区域(图28)。
图28 英国设置信号灯的人行横道,不使用斑马线式样,而是使用点状线标识通行区域的宽度,这一看似简单的区分方式其实很关键,有信号灯时是信号灯分配路权,人行横道不采用斑马线式样,没有信号灯时以路面标线(斑马线拥有绝对优先路权)形式决定路权,这种规则向用路人传递了清晰的指令,也避免了“礼让斑马线”这类口号带来的道德和法律困惑
事实上,在主干道上专门设置的服务于行人穿越的横道,至少已经有2000多年的历史了。在意大利的庞贝古城遗址中,研究人员发现,为帮助行人在过街时规避街道上的排水沟和污水处理系统,人们在街道上横向放置了一些巨石,巨石之间留有空隙,不会影响马车通行。
路缘石与井盖等设置粗放甚至错误,影响道路排水
为保障道路能全天候使用并保护路基,排水一直是道路工程研究和改善的重点领域。为什么英文称公路为“Highway”?因为公路的路面要比两侧路缘或一侧路缘高一些,这样才能快速将路面积水排向路外。为什么有些地方会出现路缘石比路面高的情况?因为这些地方不能直接向路外排水,路外可能是行人步道或有建筑物,这种情况下就需要用高于路面的路缘石来挡住从路面流过来的水,同时通过路缘石与路面形成的排水沟,将水导流到排水井中,最终使水汇聚到地下排水沟中。
正确设计和施工的道路都具有一些典型特征,比如路中高于路侧,这称为路拱或超高(弯道的超高要考虑车辆进入弯道时的离心力),主要作用就是排水。有路缘石的道路称为封闭式道路,路侧通常有排水井和边沟,没有路缘石,直接将水由路面排到路外土地或边沟的道路,称为开放式道路。
通常,路拱的高度是根据预计降雨量确定的,降雨越集中、雨量越大,路拱高度就越高,这样才能快速排水,保证行车安全(图29)。
图29 典型的支路断面,各通道的横坡坡度都是2%,用路缘石收集雨水后排出,这样的路面很难积水,步道也能快速排水
说到排水,就不得不提路缘石。路缘石的种类和规格多种多样,选用时要考虑道路上的各种需求,除收集雨水外,还可以发挥强化交通流活动空间和边界的作用(图30)。很多城市不重视路缘石加工工艺,盲目采用花岗岩等高档石材,而忽视边角处理,很容易剐蹭汽车轮胎或轮辐。
图30 封闭式道路的正确排水方式
如果没能在道路设计伊始厘清路拱和排水问题,使用中就很可能要用“一连串井盖”来亡羊补牢,这种现象在一些经过拓宽或改造的道路上比比皆是。
错误设置路灯
让道路亮起来,是一项重要的安全措施,要因地制宜。目前,我国比较流行的方式,是大面积设置高照度路灯,不重视道路空间的亮度层次,这样不仅成本高昂,还会浪费能源,加剧汽车尾气排放污染。
城市道路不同区域的照明强度由高到低排列,首先是行人步道,其次是自行车道,最后是机动车道(图31)。因为机动车驾驶人可以用前照灯来照亮前路,观察视距范围内的路况,而行人一般不会自带灯具,自行车通常也不会配前照灯。
照亮行人步道和自行车道,并不需要高照度的大型路灯,只要确保行人和骑行人能看清路面,并获得安全舒适的视距就可以了(图32)。在行人和骑行人需要穿越机动车道的位置,也要提供比机动车道更强的照明,这样能使机动车驾驶人更早地发现风险,此外,由于人们在夜间普遍习惯于选择相对明亮的区域行走,相对更高的照度显然能引导人们选择正确的过街位置。在交叉路口段增强照明,可以提高驾驶人的视区质量,改善安全视距,使驾驶人及早发现路口和可能的风险。
图31 城市道路上,行人步道和路缘石附近的路面最需要照亮,而机动车通常依靠前照灯就能获得足够的安全视距
图32 路口过街位置和行人步道是重点照明区域,可以吸引行人选择正确的步行空间,也可以提醒驾驶人注意危险点位
机动车道上的照明,不是取代车灯,而是弥补车灯的不足,只有路口位置、行人过街位置等,才需要提供比常规路段更强的照明(图33)。至于辅助驾驶人完成驾驶任务或提示危险情况的标志、标线,则可以用逆反射材料来实现强调目的,而不必要补充照明,这也更符合碳中和的诉求。只有在机动车前照灯照射不到地方(专业讲是入射光无法回到驾驶人的观察角范围里的地方),才需要补充照明(图34)。
图33 机动车道上过度照明形成的漫反射,破坏了路面的对比度,导致驾驶人难以观察路况
图34 正确的道路照明布局
标志标线的视认性欠佳,不利于掌控用路人的注意力和遵从度
我国对于标志标线的重视程度,是伴随机动车的普及过程逐渐加强的,这与交通流的运动速度提高和运动量增加有很大关系。标志标线能提供人们所需的运动轨迹参照坐标和引导信息,也能提供路权规则,告知各种交通流的谈判秩序和操作点。因此,标志标线设置规范的核心关注点就是视认性。
驾驶人、骑行人和行人的视角是各不相同的,这就引出了标志标线设置的第一个问题:对不同的道路参与人,要考虑不同的视认元素。目前,我国大部分地区在设置标志标线时都较少考虑这一需求差异,而且大部分城市的道路标志,都采用了与郊区公路标志相同的版面和支撑结构,严重浪费资源,影响了标志设置数量和操作点的提示作用,导致很多小路口和多方向的引导标志严重不足,很多驾驶人在错误位置进行驾驶操作。为什么很多城市都有“指路服务志愿者”这一公益服务群体?恰恰是因为指路标志不足或设置不合理。
对于标线,从视认性开始,到颜色规则,再到是否可以碾压、怎样碾压才是违法等,囊括了大量专业知识。很多城市只要在傍晚降雨就会引发严重的道路拥堵,这其实与道路排水不佳和标线水下反光性能不佳有很大关系(因为很多路灯照射路段的漫反射光严重干扰了标线的视认性)。
最后是认知问题。在我国现行交通安全法规下,机动车驾驶人是唯一强制学习交通标志标线知识的群体,而广大骑行人和行人,基本都是交通标志标线方面的“法盲”。而在一些交通法规体系较成熟的国家,普遍有教导公众如何认识标志标线的指南,也会从学龄前儿童开始进行交通安全法规和标志标线知识教育,这是我们亟待加强的方面。
作者简介:官阳,曾长期供职于跨过企业并受聘为公安部道路安全研究中心特约专家,是我国引进和利用低成本交通工程措施等软安全技术干预用路人行为、预防交通事故、缓解交通拥堵的主要推动者之一。
本文摘选自《理想之路:漫谈道路交通科学》一书,本书可以作为培养道路交通领域科学认知与技术意识的基础读物,适合道路交通和安全管理者、城市规划和行政管理者、交通运输行业从业者、汽车行业从业者,以及高等院校汽车、交通相关专业师生参考阅读。
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