基于熵值法的行人过街设施分析评价及优选

曹冠军

(无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡 214072)

0 引言

2009年统计数据表明，步行和自行车交通方式仍是居民出行的主要方式，占总出行方式的60%[1]。尽管近些年随着轨道交通的发展和私家车保有量的提升，步行交通方式的比例有所降低，但仍是城市交通系统中重要的一部分。统计数据表明，在我国发生的交通事故中，由行人违章造成的事故约占15%[2]，在行人交通事故中，行人过街事故是最主要的事故形态，行人过街设施的重要性不言而喻。行人过街设施分人行横道（斑马线）、人行天桥和地道三种主要形式，根据国内外交通专家的研究结论，和立体过街形式相比较，灯控平面形式的过街更受市民欢迎。

现代交通理念提出，在城市道路设计及建设中，要更多地考虑舒适、便捷的人性化，在城市的中心地区，不宜过多关注道路通行能力，片面强调小汽车的通行效率，应把“过街行人免遭伤害”作为主次干路过街设施规划设计的重要目标与依据。因此，笔者分析了现有的三种过街设施，并选取指标进行评价以合理地确定过街设施型式。

1 行人过街设施类型

行人过街设施主要分为三大类，即从时间上对车辆和行人进行隔离的灯控交叉口人行横道线及从空间上对人、车进行隔离的人行天桥和地下通道。

1.1 人行横道线

人行横道指的是在车行道上用斑马线等标线或其他方法标示的规定行人横穿车道的步行范围，是防止车辆快速行驶时伤及行人而在车行道上标线指定需减速让行人过街的地方。对于人行横道线，行人过街是一个“刺激—反应”的过程，当信号相位显示行人可通行时，外部刺激传输至大脑，大脑作出过街的反应。

一般情况下，只要行人和车辆都能够遵守交通规则过街是安全的。但有些路段车辆通行信号与行人通行信号存在重叠的情况，即行人和车辆可同时通行，存在交通冲突点和交通事故发生的可能性，因此，交通参与者应顾及其他参与者的行为。此外，当人行横道超过15 m时，一般应设置安全岛，供不能一次通过马路的行人暂时停留使用[3]。

1.2 人行天桥

人行天桥又称人行立交桥。一般建造在车流量大、行人稠密的地段，或者交叉口、广场及铁路上面。人行天桥只允许行人通过，用于避免车流和人流平面相交时的冲突，保障人们安全的穿越，提高车速，减少交通事故。天桥一般直接裸露在外，当气候恶劣时，行人想尽快到达街对面而不愿绕行，对它的利用率会比较低。

1.3 地下通道

地下通道设置在交通比较拥堵复杂的交通体系中，行人能大量、快速、安全地通过，解决了大城市内的行人交通拥挤和安全问题，同时起到了美化城市的景观作用。但地下通道的通风设备，以及照明状况对行人是否愿意有效地利用起着很大作用。当通风设备较差的时候，通道内往往空气污浊，令人感到很不舒服，或者照明昏暗，使人心理上产生不安全感。这都直接影响行人对地下通道的利用[3]。

行人过街设施在设计及使用中均存在一些不足。设施的不足降低了它们的使用率，增加了行人过街事故率，同时造成资金的浪费。

2 行人过街设施问题分析

在城市交通规划设计时，设计人员往往更多地照顾车辆交通，考虑如何减少行车延误，提升路网服务水平和汽车运行效率，从而忽视了步行交通的重要性，导致行人过街事故频发，具有较大的负面影响。行人过街设施在设置上有很多不合理现象，笔者将从以下几个方面分析行人过街设施所存在的问题。

（1）路段过街设施位置设置不合理。路段行人过街设施在选址时要在调查的基础上进行分析，过街设施应设置在行人过街次数频繁且行人、机动车流量大的路段。对于位置设置不合理的过街设施，行人过街较多地选择直接横穿道路，不仅影响交通流正常通行，且由于设施利用率低造成资金浪费。

（2）人行横道未施画或磨损严重。人行横道线一方面能引导行人安全穿越道路，另一方面警示驾驶员低速行驶，给行人过街提供安全保障。而横道线作为一种涂料，在车辆日常的行驶磨耗下导致标线磨损严重，从而对驾驶员的警示作用下降，存在较大危险。

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（3）信号设计更偏向于车辆交通，导致行人过长的等待。Asaba.M[4]的研究表明，行人过街等待的不耐烦峰值大约为40～45 s，而不耐烦感在21～28 s时即已开始产生。当行人感到不耐烦时，倾向于寻找车流空档过街，由此带来了较多的危险。对于信号控制交叉口，信号相位设计应同时考虑行人和车辆交通，保证通行畅通的情况下，尽可能缩短信号周期。

（4）立体过街设施日常维护少。立体过街设施是行人穿越道路的通道，因此有许多小摊小贩，并带来了较多垃圾，这在一定程度上降低了通道通行能力，降低了吸引力。此外，对于地下通道，若夜间的照明度暗，也会在一定程度上降低行人的选择概率。

（5）缺少行人过街安全岛。对于行人流量大的路段通常设置有行人二次过街信号灯，但过街的设施不完善，如缺失防护栏、安全岛等。这将造成行人二次过街等待时暴露于机动车流之间，对行人的安全性产生很大威胁，同时干扰机动车的行驶，影响路段交通秩序[5]。

3 过街设施评价指标的选取

对行人过街设施的类型进行比较评价并选择较合理的设施型式，首先选取影响型式选择的指标，笔者根据过街设施设置的影响因素，选取了等待时间、绕行距离、安全性、对交通流的影响、舒适性、设施维护难度、经济性、行人的喜好度、综合过街时间、通行能力、夜间照明、对城市景观的影响、是否具备建设梯道条件这13个指标。

上文提出Asaba.M[4]在日本的研究成果表明，行人等待过街的不耐烦时间峰值为40～45 s。宇宙野[6]在日本的交通调查结论表明，行人可接受的绕行距离仅为20 m左右，因而当人行横道间距为40 m左右时，行人更乐于使用人行横道。郭宏伟，熊辉[7]在北京的问卷调查中表明，37.6%的行人可接受绕行距离不大于50 m，60.9%的行人可接受50～200 m，只有1.5%的行人愿意绕行200 m以上。此外，保障行人过街的安全及减少行人过街对交通流的影响是过街设施设置的首要条件。因此，过街设施的选型应首先考虑行人的等待时间、绕行距离、安全性、对交通流的影响这些指标。

此外，舒适性、设施维护难度、经济性、行人的喜好度、综合过街时间、通行能力、夜间照明等指标也在一定程度上影响着行人对过街设施的选择，对设施的选型存在一定影响，因此，笔者将这些指标也作为过街设施型式优选的评价指标。

4 过街设施类型评价及优选

4.1 熵值法概述[8-9]

在信息论中，熵是对不确定性的一种度量。信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小；信息量越小，不确定性越大，熵也越大。根据熵的特性，可以通过计算熵值来判断一个事件的随机性及无序程度，也可以用熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响越大。

设有m个待评方案，n项评价指标，形成原始指标数据矩阵X=（xij）m×n，其中 xij≥0，0≤i≤m，0≤j≤n。对于某项指标，不同方案的指标值xij差距越大，则该指标在综合评价中所起的作用越大；如果某项指标在不同方案里的指标值全部相等，则该指标在综合评价中不起作用。

用熵值法进行综合评价的步骤为：

（1）将各指标归一化，计算第j项指标下第i个方案指标值的比重pij：

（2）计算第j项指标的熵值ej：

（3）计算第j项指标的差异性系数gj：

定义差异性系数gj=1-ej，则当gj越大时，指标越重要。

（4）定义权数 aj：

（5）计算综合评价分值：

4.2 实例分析

重庆市某交叉口未设置过街设施，行人随意横穿道路现象频繁，诱发了大量行人交通事故，因此，拟在此路段规划建设行人过街设施。由于该交叉口车流量、行人流量均较大，且交叉口辐射70 m范围以内建筑物较多，不具备建设梯道条件。

在选定过街设施型式前，邀请了五位交通方面的专家对设施的选址地进行调研，获取车流量、行人流量等数据，进行分析后获得各指标对设施的评价分值，得到平均值见表1所列（以1为分值评判基础，根据方案相对各指标的优劣在1的上下取值，取值区间为[0.5，1.5]）。

按照公式（1）～（5），对以上的数据进行分析，得到各行人过街设施的综合评价分值为S横道=0.299，S天桥=0.367，S地道=0.333。根据以上的计算结果可知，该交叉口区域行人过街设施型式应设置人行天桥。

表1 各指标对过街设施的取值一览表

5 结论

行人交通是我国城市交通的重要组成部分，同样行人过街设施也是城市交通设施的重要组成部分。当前行人过街设施在设置上存在不少问题，这在一定程度上降低了过街设施的使用率，造成建设资金的浪费。本文在分析现存问题的基础上，选取指标应用熵值法对三种类型的过街设施进行综合评价，最后优选出最合适的型式，这能避免过街设施在设置上的一些问题，使用意义大。

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

[2]谢才振.中国尴尬的世界第一[N].北京晨报，2005-11-04.

[3]钟涛.对行人过街设施及事故的研究[J].交通标准化,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]杨亦慧,朱艳茹,李晓蔚.路段行人过街设施问题实证研究[J].交通运输系统工程与信息,2011,11(1):215-220.

[6]易汉文.浅议城市道路人行过街横道的合理布设[J].华中科技大学学报(城市科学版)，1989，6(1)：29-33.

[7]郭宏伟，熊辉.行人过街设施选择偏好研究[A].赵胜川，王生武，胡祥培.交通与物流·第六届(20061交通运输领域国际学术会议论文集[C].大连：大连理工大学出版社，2006：600-605.

[8]游达明,许斐.熵值法在区域旅游业经济效益评价中的应用[J].中南大学学报(社会科学版),2003,9(5):641-643.

[9]冯端,冯步云.熵[M].北京:科学出版社,1992.