信號控制平面交叉口非機動車交通安全分析＊

張國強 張清源 亓玉禮

（東南大學城市智能交通江蘇省重點實驗室1） 南京 210096）

（現代城市交通技術江蘇高校協同創新中心2） 南京 210096）

0 引 言

近年來，隨著我國城市化進程的加速，交通量快速增長.道路設施的不斷增長仍然無法滿足日益膨脹的交通需求，造成了許多大城市交通擁擠、事故率上升、尾氣污染嚴重等問題.據統計，截至2012年6月底，全國機動車總保有量達2.33億輛.其中，汽車1.14億輛、摩托車1.03億輛.全國機動車駕駛人達2.47 億人，其中，汽車駕駛人1.86億人［1］.非機動車是混合交通流中的弱勢群體.當非機動車和機動車發生碰撞時，由于缺乏必要的保護設施，非機動車駕駛人往往要遭受嚴重的傷害［2］.

當前，國內外在交通安全方面開展了大量的研究，有非常豐富的研究成果.在交通安全評價方面，研究了適合于平面交叉口的交通沖突技術［3］.在平面交叉口的交通安全改善方面，總結了交通安全設計理論與方法［4-5］，撰寫了交通安全設計指南［6］.針對平面交叉口的特點，提出了自行車的交通安全對策［7］.在交通管理方面，探討了交通安全責任［8］.此外，還有學者探討了高速公路交通安全預警管理系統［9］.本文通過研究非機動車與機動車的交通沖突分析非機動車在信號控制道路平面交叉口的交通安全，研究影響非機動車交通安全的主要影響因素，并提出改善措施.

1 數據采集與統計分析方法

交通沖突是在可觀測的條件下，2 個或2 個以上道路使用者在空間和時間上相互接近，以至于如果任何一方不改變其行駛軌跡，將會發生碰撞.在研究中，通過觀察機動車或者非機動車在運行過程中是否有躲避行為來判斷交通沖突.此外，記錄非機動車在單位時間內經過參照點的數量計算非機動車的交通流率；記錄前后2輛機動車的前輪通過參照點的時間計算機動車車頭時距；記錄非機動車和機動車的前輪先后通過兩個參照點的時間，計算非機動車和機動車通過參照點的行駛時間和行駛速度.

一元線性回歸模型可表示為

式中：X為自變量；Y為因變量；ε為隨機誤差.

A和B為未知待估的總體參數，又稱其為回歸系數.由此可見，實際觀測值Y被劃分為2個部分：一是可解釋的肯定項A+BX；二是不可解釋的隨機項ε.在一些特殊情況下，可以令式（1）中的截距A為0，于是上式就成為

回歸模型的參數A和B是未知的，如何根據樣本資料去估計就成為回歸分析的基本任務.估計模型參數的方法有多種，但一般是采用最小平方法.它要求觀察值與估計值的離差平方和達到最小值.

用直方圖可以解析出資料的規則性，比較直觀地看出數據特征的分布狀態，對于數據分布狀況一目了然，以便于判斷其總體的分布情況，發現某些潛在的規律.在制作直方圖時，牽涉統計學的概念，首先要對資料進行分組，因此如何合理分組是其中的關鍵問題，需要根據數據的分布情況確定分組數和組距.

2 非機動車與機動車交通沖突調查分析

2.1 非機動車交通流率

當非機動車交通流率為零時，不會發生非機動車和機動車的交通沖突，因此模型中的截距項應該為零.根據這一結論，運用式（2）的回歸模型進行分析，建立了非機動車與機動車交通沖突相對頻率的回歸模型.回歸分析結果見表1，回歸分析模型見式（3）.表1中，統計量R2和R2adjusted都非常接近于1，表明回歸效果是顯著的.

式中：Y為非機動車與機動車交通沖突相對頻率，%；X為非機動車交通流率，輛／h.

式（3）可以用來分析非機動車交通流率對非機動車交通安全的影響情況.根據該回歸模型，如果非機動車交通流率增加100輛／h，非機動車和機動車的交通沖突將會增加3.6%，對非機動車的交通安全水平的影響比較輕微.如果非機動車交通流率增加200輛／h，非機動車和機動車的交通沖突將會增加7.2%，這將對非機動車的交通安全水平產生一定的影響.如果非機動車交通流率增加300輛／h，非機動車和機動車的交通沖突將會增加10.8%，這將對非機動車的交通安全水平產生相當大的影響.

表1 非機動車與機動車交通沖突相對頻率回歸分析模型

2.2 機動車車頭時距

根據機動車車頭時距所得的數據，將機動車車頭時距以0.5s的間距進行分段，分析每個區間內機動車與非機動車交通沖突的相對頻率，可以得到交通沖突的頻率分布直方圖，見圖1.

圖1 機動車車頭時距的交通沖突直方圖

由圖1可見，機動車與非機動車交通沖突的分布大致呈現正態分布的特征.當機動車車頭時距在2～2.5s的時候，最容易發生非機動車與機動車之間的交通沖突，非機動車的安全性最差.車頭時距減少，交通沖突也隨之減少.這是因為非機動車使用者在通過交叉口的時候，一般都會比較謹慎；當機動車車頭時距很小的時候，大部分非機動車騎車人會提前采取避讓行為，減速或停車，避免了沖突的產生.而當機動車車頭時距增大的時候，非機動車騎車人有更多的時間通過沖突點，沖突發生的次數因此也會減少.

2.3 非機動車和機動車的行駛速度

為了分析非機動車和機動車行駛速度對非機動車與機動車交通沖突的影響，分別對沖突發生時機動車的行駛速度和非機動車的行駛速度進行統計分析，并繪制了非機動車和機動車行駛速度交通沖突直方圖，見圖2.

由圖2可見，對于非機動車的行駛速度而言，交通沖突主要集中地分布在7～13km／h；對于機動車的行駛速度而言，交通沖突主要集中地分布在8～15km／h.當非機動車和機動車的行駛速度同時落入這2個區域時，交通沖突發生的可能性將大大增加.

圖2 非機動車和7機動車行駛速度交通沖突直方圖

3 非機動車交通安全的改善措施

信號控制道路平面交叉口是道路與道路的交叉點，是道路交通的咽喉.交叉口的存在，不可避免的會有沖突的產生，而非機動車在由各種交通沖突所引發的交通事故中特別容易受到傷害.因此，減少非機動車和機動車之間的交通沖突，提高非機動車的交通安全，是改善和提高整個道路系統交通安全的重要方面.根據非機動車交通安全的內在機理，并結合國內外的文獻資料，提出了改善非機動車交通安全的措施如下.

1）設置非機動車專用轉彎車道 如上文所述，非機動車和機動車的交通沖突是影響非機動車交通安全的主導性原因.因此，在信號控制道路平面交叉口設置非機動車專用轉彎車道，在空間上將非機動車與機動車分離開來，是解決非機動車交通安全問題的根本性措施.具體的設置方法有：非機動車右轉彎專用車道；非機動車左轉彎專用車道.在信號控制道路平面交叉口設置非機動車專用轉彎車道，要求交叉口空間較寬，騎車人嚴格遵守“各行其道”的規則.

2）設置非機動車專用相位 本文有關非機動車交通流率的研究結論表明，非機動車交通量（交通流率）是影響信號控制道路平面交叉口非機動車交通安全的一個主要因素.隨著非機動車交通量的增加，非機動車和機動車的交通沖突增加，非機動車的交通安全性降低.因此，當高峰時段非機動車交通量暴增時，建議設置非機動車專用相位，將非機動車從交通流中分離出來.這樣既可以降低機動車和非機動車之間的交通沖突，增加非機動車的交通安全性，又可以提高非機動車的通行能力，提高交叉口的運行效率和服務水平.

3）非機動車停車線提前 非機動車具有有成群性，多變性，單行性等特點，啟動快且靈活，在非機動車流量不是很大的交叉路口，將非機動車停車線提前正常的停車線3～5m，能夠縮短非機動車通過交叉口的時間，同時也縮短了非機動車到達沖突區域的時間.這樣一來，非機動車可以在機動車到達沖突區前通過沖突區域.這樣，既可以減少部分機動車的延誤，又保證了非機動車優先機動車通過沖突區，提高交叉口非機動車使用者的交通安全性.

4）設置左轉彎非機動車等待區 在交叉口非機動車進口道的前面，設置左轉彎非機動車的等待區，綠燈時左轉非機動車隨直行非機動車運行至對面的左轉彎等待區內，待另一方向的綠燈亮時再前進，即變左轉彎為兩次直行.大量的研究表明，在道路平面交叉口，左轉非機動車與直行機動車之間的沖突是影響非機動車交通安全的主要沖突形式.通過設置左轉彎非機動車等待區，消除了左轉非機動車和直行機動車的交通沖突，提高非機動車的交通安全水平，同時，由于消除了左轉彎非機動車的干擾，因而可以提高直行機動車通過交叉口的運行速度及通行能力.等待區具體措施視其幾何尺寸、交通安全及下一相位機動車行駛軌跡而定.應考慮到不影響本方向直行機動車和下一相位對向左轉車流的正常行駛.左轉彎等待區還騰出了原有的停車空間，使非機動車道在路口處不必拓寬為兩個車道，減小了對后續右轉車輛的影響.

5）設置非機動車橫道 在主干道上畫非機動車橫道線，提示駕駛人注意橫向非機動車.如同人行橫道一樣，在非機動車橫道內，非機動車是優先的.機動車遇到非機動車橫道要減速行駛，當橫道內有非機動車時應暫停，讓非機動車先通過.非機動車橫道適用于支路（包括胡同、里弄等）與主路或次路相交的平面交叉處，還適用于一些大型建筑物出入口與主路的交叉處.通過設置非機動車橫道，規范了非機動車和機動車的運行軌跡，從而避免和減少了兩者發生交通沖突的可能性，保障了非機動車在信號控制道路平面交叉口內的交通安全.

4 結束語

本文分析了信號控制道路平面交叉口非機動車的交通安全問題.通過分析非機動車和機動車的交通沖突，研究了信號控制道路平面交叉口影響非機動車交通安全的各種影響因素.研究結果表明，非機動車交通流率的增加將導致更多的交通沖突，從而給非機動車的交通安全帶來負面影響.機動車車頭時距也會影響非機動車的交通安全，當機動車車頭時距在2～2.5s的時候，最容易發生非機動車與機動車之間的交通沖突，非機動車的安全性最差.對于非機動車的行駛速度而言，交通沖突主要集中地分布在7～13km／h；對于機動車的行駛速度而言，交通沖突主要集中地分布在8～15km／h.當非機動車和機動車的行駛速度同時落入這兩個區域時，交通沖突發生的可能性將大大增加.最后，針對影響非機動車交通安全的各種影響因素，提出了非機動車交通安全改善措施.如設置非機動車專用轉彎車道；設置非機動車專用相位；非機動車停車線提前；設置左轉彎非機動車等待區；設置非機動車橫道.本文的研究成果對于改善非機動車的交通安全將發揮積極的指導作用.

［1］公安部交管局.全國機動車保有量達2.33億輛駕駛人數量達2.47 億人［EB／OL］.http：∥www.mps.gov.cn／n16／n1252／n1837／n2557／3327565.html

［2］項喬君，盧 川，吳 群.基于沖突嚴重性劃分的公路平交口安全評價［J］.公路交通科技，2008，25（8）：132-135.

［3］張 蘇.中國交通沖突技術［M］.成都：西南交通大學出版社，1998.

［4］陸 鍵，張國強，項喬君，等.公路平面交叉口交通安全設計理論與方法［M］.北京：科學出版社，2009.

［5］陸 鍵，張國強，馬永鋒，等.公路交通安全設計理論與方法［M］.北京：科學出版社，2011.

［6］陸 鍵，張國強，項喬君，等.公路平面交叉口交通安全設計指南［M］.北京：科學出版社，2009.

［7］柴旭東，劉小明，張 領.平交路口自行車交通安全對策研究［J］.中國公路學報，1995，8（S1）：147-152.

［8］戴行信，段 靜.交通安全責任的缺失與錯位［J］.武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2001，25（2）：128-131.

［9］劉 清，吳燕子.高速公路交通安全預警管理系統的建立［J］.武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2003，27（3）：421-425.