信号控制平面交叉口非机动车交通安全分析＊

张国强 张清源 亓玉礼

（东南大学城市智能交通江苏省重点实验室1） 南京 210096）

（现代城市交通技术江苏高校协同创新中心2） 南京 210096）

0 引 言

近年来，随着我国城市化进程的加速，交通量快速增长.道路设施的不断增长仍然无法满足日益膨胀的交通需求，造成了许多大城市交通拥挤、事故率上升、尾气污染严重等问题.据统计，截至2012年6月底，全国机动车总保有量达2.33亿辆.其中，汽车1.14亿辆、摩托车1.03亿辆.全国机动车驾驶人达2.47 亿人，其中，汽车驾驶人1.86亿人［1］.非机动车是混合交通流中的弱势群体.当非机动车和机动车发生碰撞时，由于缺乏必要的保护设施，非机动车驾驶人往往要遭受严重的伤害［2］.

当前，国内外在交通安全方面开展了大量的研究，有非常丰富的研究成果.在交通安全评价方面，研究了适合于平面交叉口的交通冲突技术［3］.在平面交叉口的交通安全改善方面，总结了交通安全设计理论与方法［4-5］，撰写了交通安全设计指南［6］.针对平面交叉口的特点，提出了自行车的交通安全对策［7］.在交通管理方面，探讨了交通安全责任［8］.此外，还有学者探讨了高速公路交通安全预警管理系统［9］.本文通过研究非机动车与机动车的交通冲突分析非机动车在信号控制道路平面交叉口的交通安全，研究影响非机动车交通安全的主要影响因素，并提出改善措施.

1 数据采集与统计分析方法

交通冲突是在可观测的条件下，2 个或2 个以上道路使用者在空间和时间上相互接近，以至于如果任何一方不改变其行驶轨迹，将会发生碰撞.在研究中，通过观察机动车或者非机动车在运行过程中是否有躲避行为来判断交通冲突.此外，记录非机动车在单位时间内经过参照点的数量计算非机动车的交通流率；记录前后2辆机动车的前轮通过参照点的时间计算机动车车头时距；记录非机动车和机动车的前轮先后通过两个参照点的时间，计算非机动车和机动车通过参照点的行驶时间和行驶速度.

一元线性回归模型可表示为

式中：X为自变量；Y为因变量；ε为随机误差.

A和B为未知待估的总体参数，又称其为回归系数.由此可见，实际观测值Y被划分为2个部分：一是可解释的肯定项A+BX；二是不可解释的随机项ε.在一些特殊情况下，可以令式（1）中的截距A为0，于是上式就成为

回归模型的参数A和B是未知的，如何根据样本资料去估计就成为回归分析的基本任务.估计模型参数的方法有多种，但一般是采用最小平方法.它要求观察值与估计值的离差平方和达到最小值.

用直方图可以解析出资料的规则性，比较直观地看出数据特征的分布状态，对于数据分布状况一目了然，以便于判断其总体的分布情况，发现某些潜在的规律.在制作直方图时，牵涉统计学的概念，首先要对资料进行分组，因此如何合理分组是其中的关键问题，需要根据数据的分布情况确定分组数和组距.

2 非机动车与机动车交通冲突调查分析

2.1 非机动车交通流率

当非机动车交通流率为零时，不会发生非机动车和机动车的交通冲突，因此模型中的截距项应该为零.根据这一结论，运用式（2）的回归模型进行分析，建立了非机动车与机动车交通冲突相对频率的回归模型.回归分析结果见表1，回归分析模型见式（3）.表1中，统计量R2和R2adjusted都非常接近于1，表明回归效果是显著的.

式中：Y为非机动车与机动车交通冲突相对频率，%；X为非机动车交通流率，辆／h.

式（3）可以用来分析非机动车交通流率对非机动车交通安全的影响情况.根据该回归模型，如果非机动车交通流率增加100辆／h，非机动车和机动车的交通冲突将会增加3.6%，对非机动车的交通安全水平的影响比较轻微.如果非机动车交通流率增加200辆／h，非机动车和机动车的交通冲突将会增加7.2%，这将对非机动车的交通安全水平产生一定的影响.如果非机动车交通流率增加300辆／h，非机动车和机动车的交通冲突将会增加10.8%，这将对非机动车的交通安全水平产生相当大的影响.

表1 非机动车与机动车交通冲突相对频率回归分析模型

2.2 机动车车头时距

根据机动车车头时距所得的数据，将机动车车头时距以0.5s的间距进行分段，分析每个区间内机动车与非机动车交通冲突的相对频率，可以得到交通冲突的频率分布直方图，见图1.

图1 机动车车头时距的交通冲突直方图

由图1可见，机动车与非机动车交通冲突的分布大致呈现正态分布的特征.当机动车车头时距在2～2.5s的时候，最容易发生非机动车与机动车之间的交通冲突，非机动车的安全性最差.车头时距减少，交通冲突也随之减少.这是因为非机动车使用者在通过交叉口的时候，一般都会比较谨慎；当机动车车头时距很小的时候，大部分非机动车骑车人会提前采取避让行为，减速或停车，避免了冲突的产生.而当机动车车头时距增大的时候，非机动车骑车人有更多的时间通过冲突点，冲突发生的次数因此也会减少.

2.3 非机动车和机动车的行驶速度

为了分析非机动车和机动车行驶速度对非机动车与机动车交通冲突的影响，分别对冲突发生时机动车的行驶速度和非机动车的行驶速度进行统计分析，并绘制了非机动车和机动车行驶速度交通冲突直方图，见图2.

由图2可见，对于非机动车的行驶速度而言，交通冲突主要集中地分布在7～13km／h；对于机动车的行驶速度而言，交通冲突主要集中地分布在8～15km／h.当非机动车和机动车的行驶速度同时落入这2个区域时，交通冲突发生的可能性将大大增加.

图2 非机动车和7机动车行驶速度交通冲突直方图

3 非机动车交通安全的改善措施

信号控制道路平面交叉口是道路与道路的交叉点，是道路交通的咽喉.交叉口的存在，不可避免的会有冲突的产生，而非机动车在由各种交通冲突所引发的交通事故中特别容易受到伤害.因此，减少非机动车和机动车之间的交通冲突，提高非机动车的交通安全，是改善和提高整个道路系统交通安全的重要方面.根据非机动车交通安全的内在机理，并结合国内外的文献资料，提出了改善非机动车交通安全的措施如下.

1）设置非机动车专用转弯车道 如上文所述，非机动车和机动车的交通冲突是影响非机动车交通安全的主导性原因.因此，在信号控制道路平面交叉口设置非机动车专用转弯车道，在空间上将非机动车与机动车分离开来，是解决非机动车交通安全问题的根本性措施.具体的设置方法有：非机动车右转弯专用车道；非机动车左转弯专用车道.在信号控制道路平面交叉口设置非机动车专用转弯车道，要求交叉口空间较宽，骑车人严格遵守“各行其道”的规则.

2）设置非机动车专用相位 本文有关非机动车交通流率的研究结论表明，非机动车交通量（交通流率）是影响信号控制道路平面交叉口非机动车交通安全的一个主要因素.随着非机动车交通量的增加，非机动车和机动车的交通冲突增加，非机动车的交通安全性降低.因此，当高峰时段非机动车交通量暴增时，建议设置非机动车专用相位，将非机动车从交通流中分离出来.这样既可以降低机动车和非机动车之间的交通冲突，增加非机动车的交通安全性，又可以提高非机动车的通行能力，提高交叉口的运行效率和服务水平.

3）非机动车停车线提前 非机动车具有有成群性，多变性，单行性等特点，启动快且灵活，在非机动车流量不是很大的交叉路口，将非机动车停车线提前正常的停车线3～5m，能够缩短非机动车通过交叉口的时间，同时也缩短了非机动车到达冲突区域的时间.这样一来，非机动车可以在机动车到达冲突区前通过冲突区域.这样，既可以减少部分机动车的延误，又保证了非机动车优先机动车通过冲突区，提高交叉口非机动车使用者的交通安全性.

4）设置左转弯非机动车等待区 在交叉口非机动车进口道的前面，设置左转弯非机动车的等待区，绿灯时左转非机动车随直行非机动车运行至对面的左转弯等待区内，待另一方向的绿灯亮时再前进，即变左转弯为两次直行.大量的研究表明，在道路平面交叉口，左转非机动车与直行机动车之间的冲突是影响非机动车交通安全的主要冲突形式.通过设置左转弯非机动车等待区，消除了左转非机动车和直行机动车的交通冲突，提高非机动车的交通安全水平，同时，由于消除了左转弯非机动车的干扰，因而可以提高直行机动车通过交叉口的运行速度及通行能力.等待区具体措施视其几何尺寸、交通安全及下一相位机动车行驶轨迹而定.应考虑到不影响本方向直行机动车和下一相位对向左转车流的正常行驶.左转弯等待区还腾出了原有的停车空间，使非机动车道在路口处不必拓宽为两个车道，减小了对后续右转车辆的影响.

5）设置非机动车横道 在主干道上画非机动车横道线，提示驾驶人注意横向非机动车.如同人行横道一样，在非机动车横道内，非机动车是优先的.机动车遇到非机动车横道要减速行驶，当横道内有非机动车时应暂停，让非机动车先通过.非机动车横道适用于支路（包括胡同、里弄等）与主路或次路相交的平面交叉处，还适用于一些大型建筑物出入口与主路的交叉处.通过设置非机动车横道，规范了非机动车和机动车的运行轨迹，从而避免和减少了两者发生交通冲突的可能性，保障了非机动车在信号控制道路平面交叉口内的交通安全.

4 结束语

本文分析了信号控制道路平面交叉口非机动车的交通安全问题.通过分析非机动车和机动车的交通冲突，研究了信号控制道路平面交叉口影响非机动车交通安全的各种影响因素.研究结果表明，非机动车交通流率的增加将导致更多的交通冲突，从而给非机动车的交通安全带来负面影响.机动车车头时距也会影响非机动车的交通安全，当机动车车头时距在2～2.5s的时候，最容易发生非机动车与机动车之间的交通冲突，非机动车的安全性最差.对于非机动车的行驶速度而言，交通冲突主要集中地分布在7～13km／h；对于机动车的行驶速度而言，交通冲突主要集中地分布在8～15km／h.当非机动车和机动车的行驶速度同时落入这两个区域时，交通冲突发生的可能性将大大增加.最后，针对影响非机动车交通安全的各种影响因素，提出了非机动车交通安全改善措施.如设置非机动车专用转弯车道；设置非机动车专用相位；非机动车停车线提前；设置左转弯非机动车等待区；设置非机动车横道.本文的研究成果对于改善非机动车的交通安全将发挥积极的指导作用.

［1］公安部交管局.全国机动车保有量达2.33亿辆驾驶人数量达2.47 亿人［EB／OL］.http：∥www.mps.gov.cn／n16／n1252／n1837／n2557／3327565.html

［2］项乔君，卢 川，吴 群.基于冲突严重性划分的公路平交口安全评价［J］.公路交通科技，2008，25（8）：132-135.

［3］张 苏.中国交通冲突技术［M］.成都：西南交通大学出版社，1998.

［4］陆 键，张国强，项乔君，等.公路平面交叉口交通安全设计理论与方法［M］.北京：科学出版社，2009.

［5］陆 键，张国强，马永锋，等.公路交通安全设计理论与方法［M］.北京：科学出版社，2011.

［6］陆 键，张国强，项乔君，等.公路平面交叉口交通安全设计指南［M］.北京：科学出版社，2009.

［7］柴旭东，刘小明，张 领.平交路口自行车交通安全对策研究［J］.中国公路学报，1995，8（S1）：147-152.

［8］戴行信，段 静.交通安全责任的缺失与错位［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2001，25（2）：128-131.

［9］刘 清，吴燕子.高速公路交通安全预警管理系统的建立［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2003，27（3）：421-425.