混合交通中自行車交通特性研究

陳紹志，韓志引，張　煒

（濰坊工程職業學院山工機電工程學院，山東　濰坊　262500）

混合交通中自行車交通特性研究

陳紹志，韓志引，張煒

（濰坊工程職業學院山工機電工程學院，山東濰坊262500）

當前我國城市交通的一個重要特點是機動車和非機動車混合行駛并形成混合交通流。我國的非機動車主要是自行車，因此對自行車行駛軌跡進行研究，把握自行車的運動規律，有助于機動車駕駛員更好的判斷自行車的運動趨勢，做好預判，提高道路交通安全性和通行能力。

混合交通；自行車；交通仿真；蛇形運動軌跡

自行車作為“綠色交通”的一種重要交通工具，具有價格低廉、出行方便、無污染、有利于健康的特點，以及各城市大力發展公共自行車系統，因此復雜的混合交通流在我國多數城市仍將持續。機動車和非機動車構成的混合交通流造成的矛盾突出，機非混合交通流中機非相互干擾比較嚴重。尤其是在我國城市中機非混行，自行車占用機動車道和側向貼近機動車，嚴重干擾了機動車的行駛，影響了道路交通秩序，降低了道路通行能力，引發了交通擁堵、交通事故增加等一系列問題。為避免以上問題的發生，首先對自行車的交通特性進行研究。

1　自行車流的交通特性

機非混合交通流特性是由該環境下的機動車和非機動車的交通特性共同決定的。與純機動車流在相應的車道行駛相比，混合交通流中的自行車行駛軌跡的隨意性強，靈活多變，同時二者在速度、加速度、安全間距、反應時間等方面也存在較大的差異。機非混行交通流特性主要受非機動車流中占主體的自行車流影響，對于純機動車流交通特性，國內外學者已經做了深入的研究，因此，準確把握自行車交通特性是科學地、合理地運用機非混行交通特性的前提。對前期的研究成果進行概括總結，自行車流具有以下交通特性：

（1）搖擺性。自行車行駛時與地面的接觸點只有兩個，因此它的平衡穩定性不佳，從而在騎行的過程中其行駛軌跡并不是一條直線，而是向前進軸線兩側左右搖擺，這種情況被稱為“蛇行”。同時自行車需要不斷轉向來保持重心平衡，在行駛中也經常需要超車、讓車等行為而產生橫向的擺動。

（2）成群性。在路段經常出現多輛自行車成群前進的現象。自行車群行車的原因主要有兩個方面，一是共同出行的自行車通常在道路上并排行駛，阻擋了后面騎行較快的自行車超越，形成以自行車群前進的現象；其次是由于上游交叉口的紅燈，自行車出現集聚現象。自行車群的產生和消失是動態的，當自行車群中后面期望車速較快的騎行者逐漸找到空當完成超越后，自行車群就會消失，在下游較慢的自行車比較集中地方，將會形成新的自行車群。

（3）單行性。與成群性恰好相反，有些騎行者不愿在陌生人群中騎行，也不愿緊緊尾隨在他人之后，往往選擇沖到前面與后方自行車拉開一定距離而單獨騎行，而有些騎行者選擇滯后一段單行，這一點女性尤為顯著。

（4）多變性。自行車具有機動靈活和操作（轉向、加速或減速等）頻繁的特點，因此自行車車速與車頭方向經常發生變化。速度較快的騎行者經常會穿插空檔行駛。速度與方向變化的頻繁程度與自行車流量有關。

（5）潮汐性。自行車車流由于在交叉口受到沖突點和信號控制的影響，需要周期性地經歷著截流、集聚和釋放的過程，使得路段上的自行車車流像潮汐一樣一群一群的向前流動。

2　自行車蛇形行駛運動軌跡分析

機非混行交通特性分析既要研究交通個體之間的相關特性，又要研究交通系統各個要素自身的特性。研究機非混行特性，首先研究自行車的行駛運動軌跡。

自行車作蛇形運動的主要原因：①為保持平衡，騎車人需要不斷調整重心位置；②自行車依靠雙腿下蹬作為動力，左腿下蹬時，騎車人勢必朝向左側偏移；右腿下蹬將朝右偏移，表現出一左一右的結果；③自行車的轉向，主要依靠騎車人的重心的左右移動控制方向；④自行車行駛沒有固定的行駛軌道，圍繞著前進軸線在左右搖擺作蛇形運動。自行車運行過程中蛇形軌跡的寬度與車速、自行車類型以及騎車人的年齡素質等有關。自行車的自身平衡性不佳，當受到外力干擾時極易傾倒，在自行車行駛過程中還必須要留有一定的側向安全間距。

在一定的非機動車道寬度和自行車數量的情況下，自行車在非機動車道上行駛的蛇形軌跡寬度將決定自行車的橫向占用空間，橫向占用空間的不同將直接決定自行車對機動車的干擾程度。自行車行進的動力是由人體發出的，其速度是由騎行者的身體素質決定的。自行車騎行者的身體素質隨著年齡逐漸變化的，自行車初學者（主要是中小學生）較弱、青年人基本保持比較強的狀態、老年人會逐漸變弱，自行車初學者和老年人身體素質與青年人相比較弱，行駛速度較小。自行車在行駛過程只有兩個支點，騎行者要不斷轉動車把調整重心來保持自行車的平衡，自行車轉動車把車頭方向與騎行方向的角度一般保持在6°以內。

自行車提高車速需要騎行者加快蹬腳踏板的速度，騎行者調整重心的頻率也會增加，因此，車把的轉動角度也將有所減小。對自行車的動力特性和蛇形運動特性進行分析，自行車行駛過程中蛇形軌跡的寬度主要與騎行者的身體素質有關，即與年齡素質有關。為簡單起見，自行車運行蛇形軌跡的寬度由公式所示：

W=2vt調sinα

式中：W為自行車行駛的蛇形軌跡寬度；v為自行車行駛的速度；t調為自行車騎行者蹬腳踏板時調整重心的時間（假定與轉把時間相同）；α自行車轉動車把車頭方向與騎行方向的角度。自行車的運動具有成群性的特性。在一個自行車群中，只要有一輛自行車的蛇形運動軌跡寬度比較大，將會對其他的自行車產生較大的影響，與該自行車相鄰的自行車避免與其碰撞，蛇形運動軌跡寬度也將增加。

3　結語

通過研究自行車交通流的宏觀特性和自行車的微觀運動軌跡，為深入研究機非混行環境中的駕駛員行為提供了有利依據，也為微觀交通流仿真研究提供了理論基礎。準確把握自行車特性有利于提高機動車駕駛員的預判能力，從而有效提高道路交通的安全性和道路通行能力。

［1］羅振科.路段機.非混合交通流特性研究及在交通擁堵甄別中的應用［D］.南京：東南大學，2009.

［2］中國公路學會.《交通工程手冊》編委會.交通工程手冊［M］.北京：人民交通出版社，1998.

The Bicycle Traffic Characteristic Study in Mixed Traffic

CHEN Shao-zhi，HAN Zhi-yin，ZHANG Wei
（Weifang Engineering Vocational College，SEM School of Electromechanical Engineering，Weifang，Shandong 262500，China）

An important characteristic of the current urban traffic in our country is that motor vehicles and non-motor vehicles drive together and form a hybrid traffic flow.Non-motor vehicles in China are mainly bicycles，so the study on the trajectory of bicycle wil help us grasp the movement of the bicycle，help motorists better judge the movement trend of bicycle and improve road traffic safety and traffic capacity.

mixed traffic；bicycle；traffic simulation；snake trajectory

U491.225

A

2095-980X（2015）10-0069-02

2015-09-14

陳紹志（1986-），男，碩士研究生，助教，主要研究方向：機電。