路侧停车区域非机动车冲突概率分布

慈玉生，吴丽娜，李潇逸，刘志士

(1.哈尔滨工业大学交通科学与工程学院，150090哈尔滨;2.东北林业大学交通学院，150080哈尔滨;3.黑龙江工程学院汽车与交通工程学院，150050哈尔滨)

路侧停车严重挤压了非机动车出行空间，机动车驶入行为、驶出行为及开门行为等对非机动车骑行构成了巨大威胁.本文通过实地调查获取部分非机动车骑行行为及相关数据，分析得到非机动车避险行为，从而构建路侧停车区域非机交通冲突概率分布模型.

国内外关于路侧停车区域非机动车骑行行为研究处于探索阶段，如Box等［1］首先研究了路侧停车对于交通流和交通安全影响;陈峻等［2-3］将无机非硬性隔离城市次要道路作为研究对象，建立了有无设置路侧停车带的机动车与自行车车速与车流饱和度之间的关系模型;以非机动车集群通行和压缩特性为基础，提出了描述机动车辆停放过程影响条件下的非机动车流减速-跟驰和停车的压缩系数计算方法，建立了非机动车压缩交通波模型;Sener等［4-5］收集了美国德州6 400例自行车路径选择相关数据，研究表明骑行者特性、路侧停车、自行车设施类型、道路特性及交通流特性等对自行车路径选择具有明显影响;郭宏伟等［6］为了衡量路侧停车对非机动车交通行为的影响，提出有效流量概念，并引用寿命分析法对非机动车流量数据和越线行为进行模拟建模;Van Der Horst等［7］利用视频记录分析了荷兰非机动车专用道上的非机动车行为、交通冲突等;文献［8-10］探讨了路侧停车、慢行交通行为及安全评价方面的工作.总体来说，当前研究以机动车的运行和安全为研究重心，忽略了交通中的“弱者”——非机动车，因此本文将着重研究路侧停车对自行车和电动自行车的骑行干扰情况.

1 数据获取

结合人工观测法和摄像法，笔者于2014年3月20日—2014年4月8日高峰时段对哈尔滨市4条路侧停车路段进行数据检测工作，得到路侧停车区域非机动车骑行行为的现场数据，列于表1.

表1 路侧停车区域非机动车骑行行为调查情况

2 非机冲突严重性判别与分析

路侧停车区域非机动车与机动车冲突严重性程度的判别是非机冲突规律中的重要内容，同样也是以交通冲突为基础的非机动车骑行安全性评估的关键问题之一.

2.1 非机冲突严重性界定指标选取

如何科学合理地界定路侧停车区域非机动车严重性冲突主要取决于影响因素的确定.实际情况是影响因素纷繁复杂，如骑行者心理生理状态、骑行者骑行技能、路侧停车状态等.参考相关非机动车行驶理论与方法，可将路侧停车区域非机动车的制动过程划分为以下几个部分:

1)制动停车全过程，指非机动车骑行者从感知到危险信号至制动停车的过程，其停车过程前期车辆运动状态无变化、主要为反应时间.

2)完全制动停车过程，指非机动车骑行者开始按下(踏下)制动手柄(踏板)至完全停车，整个过程前期车辆运动状态无变化、其制动力逐渐增加.

3)非完全制动停车过程，指非机动车的车辆制动器衬片开始压紧至完全停车，其停车过程前期车辆运动状态可见明显变化.

研究认为，在非机动车运动状态处于制动生效的瞬间获得的交通冲突对交通安全具有重要影响.因此，本文选取以非完全制动距离和非完全制动时间作为冲突判定指标;由于距离更有直观性和易获取性，所以本文用非完全制动距离作为判别指标.

2.2 非机冲突严重性判别

上文已将非完全制动距离作为严重冲突的界定指标，下面关键问题就是如何得到路侧停车区域非机动车的非完全制动距离.

调查可知，路侧停车对非机动车平均运行速度影响甚微，自行车直行平均速度约为14 km/h，电动车直行平均速度约为20 km/h;利用ST=0.007 87v2和ST=0.009 84v2公式可分别得到相应的非完全制动距离，分别为1.54 m和3.94 m，本文将其作为相应的临界距离.所以，如果非机动车在采取避险行为时的冲突距离小于相对应的临界距离，则可界定该冲突为严重性冲突，其他冲突则属于非严重性冲突.

2.3 非机冲突数据分析

参照以上标准对调查路段的视频数据进行分析，对比每辆非机动车调查区域调查时段冲突距离与临界距离的大小关系，得到相应的冲突数据并进行分类，数据见表2.

表2 调查路段非机严重冲突次数统计 次

分析可知，四条路段严重性冲突为1 858次，其中以追尾冲突为主、占总数84.2%.数据同时表明，道路断面形式及路侧停车形式对非机动车冲突影响较为明显.

3 非机动车避险行为分析

当非机动车与路侧停驶车辆间发生冲突时，非机动车一方往往会采取相应的避险行为措施.本文开展的4条街道高峰时段非机动车避险行为调查中，非机动车采取避险行为总量为189次，且避险行为以转向+减速、减速、转向等为主.调查路段高峰时段非机动车采用的避险行为数据见表3.

表3 调查路段非机动车避险行为统计 次

从表3可知，调查路段中减速和转向是非机动车采用的主要避险方式;而停车、加速避险只在很少情况下发生.数据同时表明，非机动车会较多地将转向和其他避险行为结合起来，例如转向+减速、转向+停车等.分析认为，之所以采取减速、转向等主要避险行为与非机动车自然属性和行驶特性有关，其具有较高的灵活性且不具备急剧加速等性能.

4 非机动车严重性冲突概率分布模型

4.1 非机动车严重性冲突概率分布模型

非机动车严重性冲突概率分布归结为离散型随机分布并可用离散型概率分布来展开研究.已有研究表明，交叉口机动车交通冲突等可用泊松分布进行分析.因此，本文以单个停车路段进行非机动车严重性冲突分布规律研究.

假设某一路段停车区域，在指定的时空范围内发生非机动车严重性冲突的次数是X．因建模需要，将此路段均分为n段，同时需保证在规定时段内不会发生两次及以上的非机动车严重性冲突的发生，即

式中:Xi为均分的第i段上发生的严重性交通冲突情况．

当Xi=1时，即为第i段出现了一次非机动车严重性冲突且其概率为p;当Xi=0时，即为第i段未出现非机动车严重性冲突且其概率为1-p．因此，路侧停车区域非机动车严重性冲突服从(0-1)分布，分布律为

因此，在分析时空范围内发生的非机动车严重性冲突次数为

由于X1，X2，X3，…，Xn独立同分布，且Xi～B(1，p)，那么在指定时间内该路段发生的非机动车严重性冲突次数之和服从B(n，p)，即

当二项分布的n≫10、p≤0.1时，就可以用泊松分布作为二项分布的近似，而在本文停车路段测得样本量n很大、p很小，正好符合该规律．

即当0＜p≤0.1，且n≫10时，

一般而言，二项分布采用n及p两参数来表征;泊松分布通常采用参数λ=np来刻画，λ是指规定时空范围内理论上发生的非机动车严重性冲突数．事实表明，由于道路属性、路侧停车及骑行者等不同特性造成各停车路段λ值不尽相同;而针对同一路侧停车区段，正常的道路交通条件下可以认为其值处于较为稳定的范围．据此，认为λ值可以表征路侧停车路段非机动车骑行安全水平，即λ值越大说明更容易发生非机动车严重性冲突，非机动车骑行愈加不安全．

4.2 非机动车骑行安全性判定模型

路侧停车区域非机动车严重性冲突概率分布模型的建立是非机动车骑行安全性判定模型构建的前提条件和基础.研究表明，路侧停车区域非机动车冲突及其严重程度反映了非机动车骑行交通安全状况及骑行者的安全感知情况.

路侧停车区域非机动车严重性冲突数服从泊松分布，因此可以利用上式计算得到非机动车严重性冲突数值出现的概率．在分析时空范围内，参考极大似然估计认为λ近似等于X的均值，而X则来自于长期观测数据．同时，在分析确定路侧停车区域非机动车骑行安全水平时，需要找出“临界值”作为分析标准．据此，本文在对单个路侧停车区域开展非机动车骑行安全水平判定时，需引入非机动车严重性冲突概率分布的α分位点，也即选取合理的分位点的冲突值ξ作为相应的判定标准，此ξ值即为“临界冲突值”．

因此，当某一路侧停车区域计算的非机动车严重性冲突值λ大于临界冲突值ξ的概率大于显著水平α时，则表明该路段非机动车骑行安全水平低，即

可见，判定目标路段非机动车骑行安全水平的过程主要为求解非机动车严重性冲突为λ在显著水平α下的临界冲突值的过程．根据中心极限定理可知，路侧停车区域非机动车严重性冲突数X可以表示为任意n个独立随机变量的和且其服从渐进正态分布．通常情况下，路侧停车区域非机动车严重性冲突数X值较大，依据DE Moive-Laplace定理，随机变量z为

可认为Z服从标准正态分布N(0，1)，由于p足够小，故随机变量Z可表示为

基于以上求解，非机动车严重性冲突临界值ξ为

因此，本文选择正态分布函数的90%分位值Z0.05=1.65带入式(9)，也即为观测到的路侧停车区域非机动车严重性冲突值小于ξ的概率为90%，如果某时段观测的非机动车严重性冲突数大于该临界值，即可认为在该路段骑行的非机动车安全水平差，应该对该路段进行相应措施的改进．

4.3 调查路段非机动车骑行安全性评价

以宽城桥路侧停车区域调查数据为例开展非机动车骑行安全性评价.根据极大似然估计理论可以近似以4d高峰时段的非机动车严重性冲突数据调查平均值作为期望冲突值(λ=105次).根据式(9)，取置信度为90%，Z0.05=1.65，临界值为122次．分析可知，宽城桥调查时段非机动车严重性冲突观测数值中无冲突数超过此临界值，认为非机动车在此路段骑行比较安全．

同理，在景阳街的非机动车骑行安全性较好，而在解放路和长江路的调查数据中都有部分严重性冲突观测值大于相应的临界值，因此该两处的非机动车骑行安全水平差，该路段在安全方面需要改善.根据以上计算结果，将调查路段非机动车严重性冲突均值和临界值标准列于表4.

表4 调查路段非机动车严重冲突标准 次

5 结 语

结合哈尔滨市4条路侧停车区域非机动车骑行行为调研数据，开展了路侧停车区域非机动车冲突严重性判别、避险行为及严重性冲突概率分布模型研究.研究提出了以非完全制动距离作为非机动车严重性冲突判别标准，建立了严重性冲突的泊松分布模型、骑行安全性判定模型及临界值计算标准并对调查路段进行了案例分析.

研究结果可用于路侧停车、非机动车道规划、设计及安全性评价等.但由于本文调研规模及数据量局限，在后续研究中继续补充数据、加强路侧停车形式、实际机动车停放状况及交通流状况等对非机动车骑行干扰的相关研究.

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