信号交叉口电动车交通组织方法研究

2019-04-16蒋怀远

政法学刊 2019年5期

蒋怀远

（广东警官学院治安系，广东广州 510232）

一、信号交叉口电动车通行特性和通行现状分析

随着我国城市电动车数量的急剧增加，电动车已成为非机动车交通的最大组成部分。电动车具有速度较快、轻便灵活的特点，其交通特性与普通自行车相比有很大的不同，具有异质性。电动车骑车人往往不遵守交通规则，随意变换运行轨迹，对其他车辆和行人造成了较大干扰，影响了正常的交通秩序。如图1所示。

长期以来，我国城市道路的交叉口设计都是以机动车利益为出发点，忽略了非机动车的交通需求，很多有条件的道路都没有设置专门的非机动车道。非机动车通行十分不便，要么走机动车道，要么走人行道，由此引发交叉口运行秩序混乱，甚至陷入“交通秩序混乱-安全性差和效率低下-延长信号周期-行人与非机动车违法增加-秩序更加混乱”的恶性循环，导致交叉口通行能力下降和很大的安全隐患。

我国现阶段的信号交叉口通行规则，一般没有专用的非机动车专有相位，非机动车通常与机动车一起通过交叉口或者与行人一起通过交叉口。广州目前信号交叉口非机动车的通行方式主要是非机动车与行人一体化模式，这种通行方式导致非机动车与行人混合行驶，这种混合模式致使信号交叉口非机动车通行效率大大降低，不符合人性化通行理念，也会带来很大的安全问题。

2016年7月-2017年3月，笔者分别对广州市的康王北路-中山七路信号交叉口、越秀北路-中山四路信号交叉口、中山七路-荔湾路信号交叉口等的非机动车进行了实地调查，如图2、图3所示。

图1 惠州市区信号交叉口电动车通行现状示例

图2 广州康王北路-中山七路交叉口

图3 广州越秀北路-中山四路交叉口

通过现场调查可得出以下结论：

（一）电动车行驶中具有成群性

易于在信号交叉口停车线处由于红灯而聚集大量的电动车，并在绿灯亮起时，成群地涌入交叉口内，再加上电动车具有多变性以及摇摆性，比较灵活，易于转向、加速或减速，而且电动车驾驶人差异较大，因而电动车的速度和方向常常会突然改变。

（二）在调查中发现，广州大部分非机动车是与行人一起通过信号交叉口

在这个过程中，非机动车与行人会在信号交叉口遇到红灯后，陆陆续续停车排队，在停止线前集结成群，并在绿灯亮起时，一起涌入交叉口内。此时由于行人和非机动车的密度较大，通行随意性较大，在人行横道上非机动车与行人之间会造成较多的冲突，如图4所示。

图4 广州康王北路-中山七路交叉口非机动车与行人的冲突

（三）速度与方向多变，不稳定

通过提取视频软件，自行车与电动车的加速度波动都比较大，加速度变动幅度达到1.4m/s2，体现了电动车的多变性，且易于转向，骑行人差异也较大，因而自行车和电动车的速度和方向常常突然变化。

（四）电动车与自行车左转时的速度比直行时快

这与驾驶人想尽快离开交叉口有关。由于左转弯时路程较长且需要进入交叉口内部，驾驶人的安全受到威胁，故驾驶人欲通过加速来尽快离开交叉口，保障自己的安全。

（五）当电动车与机动车并行时，速度变化较大，原因是两者之间易于产生冲突，容易改变各自的运动轨迹与速度。

（六）当前电动车的数量和比例逐步增加

在多次实地调查后发现广州市信号交叉口非机动车构成中通行的自行车数量是最多的，但是电动车的数量和比例逐步开始增加。

广州禁摩限电使得电动车占比很小，但由于美团等外卖的兴起，电动车有增多的趋势，也有一小部分其它非机动车，比如人力车、残疾人专用车等非机动车在交叉口也时常见到。广州市目前是禁止电动车在城市中心区上路行驶，虽然该规定是从安全的角度出发而制定的，但牺牲了市民的出行效率和出行的便捷，忽略了非机动车的灵活性、便捷性、环保性等优点。广州市应当加快提出对电动车通行规则的改变，以满足非机动车中占比越来越多的电动车的需求。

二、信号交叉口机动车与电动车冲突分析

（一）直行电动车与右转机动车的冲突

当交叉口右转车不受控，或右转车与直行车同时放行时，右转机动车会在行驶至电动车道前端时与直行电动车产生冲突，如图5、图6所示。

图5 直行非机动车与右转机动车冲突示意图

图6 广州越秀北路-中山四路直行电动车与右转机动车间冲突示意图

（二）平面交叉口左转电动车相关的冲突分析

电动车在交叉口内部运行时具有三个特点：一是摇摆性。电动车在交叉口内由于与机动车处于同一运行平面，无任何隔离防护，骑行速度慢，电动车易横向摇摆，容易偏离原骑行轨迹；二是群体性与膨胀性。交叉口信号灯停车线处由于红灯聚集了大量的电动车，在绿灯启亮时刻电动车成群地涌进交叉口内，交叉口短时间内进入的大量电动车对机动车运行产生很大的影响。三是多变性。由于电动车机动灵活，易于转向、加速或减速，而且骑行人差异较大，因而个体电动车车的速度和方向常常突然变化，易于在交叉口内呈散点式通行，如图7所示。

图7 左转非机动车与其他交通流的冲突示意图

左转电动车对直行机动车的影响有以下两种情况，如图8、图9所示。

图8 左转电动车先到达冲突区

图9 直行机动车先到达冲突区

两相位的信号交叉口机非矛盾冲突较多，主要包括：1）左转电动车启动较快，阻挡同方向的直行机动车；2）左转电动车与本进口直行机动车冲突；3）左转电动车与对向直行机动车冲突；4）直行电动车与对向左转机动车冲突。如图10所示。

图10 两相位控制交叉口机非冲突点示意图

信号交叉口电动车通行改善关键是要看电动车与机动车和行人是否有交通冲突，以及交通冲突是如何解决的。

三、交叉口交通冲突的影响因素及判别条件

交叉口几何条件、交通控制条件、上下游交通组织与交通秩序情况、交通管制情况、交叉口交通安全状况、附近人群特征（学校、医院、盲人）等都是交叉口交通冲突能否在同一相位通行的影响因素，如下表1所示。

解析交通冲突是交叉口交通组织研究的关键一步，以上因素和判别条件的不同组合决定了交通组织的不同方式。

在解决行人、非机动车与机动车辆冲突方面，对大中城市中心区来说，重点是提高路口机动车与非机动车的通行能力，右转机动车与电动车和行人保持适当的冲突是可行的。因此在安全允许的范围内，能用两相位的情况，尽量不用三、四相位。而如果是郊区交叉口，车流速度很快，应以交通安全为主，右转车与非机动车、行人可以分相行驶。

表1 交叉口交通冲突在同一相位通行的综合考虑因素及判别条件

一般而言，当非机动车和机动车因为交叉口几何形状导致可视性差、交叉口面积大、非机动车和左转弯交通量较大、转弯车辆速度较高以及有大量的儿童、老年人以及盲人过街时，应考虑分开设置机动车与非机动车相位来解决非机动车与左转弯交通的冲突。

四、信号交叉口电动车交通组织方法

根据电动车的交通运行特性及交叉口处混合交通流的通行条件，对电动车的交通组织应遵循以下规则：

电动车的交叉口交通渠化设计应与信号控制相结合，充分利用交叉口时空资源，实现交通一体化设计；保障电动车在通行及等待时的安全，降低电动车对行人的干扰；

电动车通行应与机动车尽量在时间、空间上进行分离；至少应保证电动车与机动车在交叉口处分道行驶；

为简化驾驶人员在交叉口的观察、思考、判断及采取措施的过程，电动车与机动车交通的冲突点应远离机动车交通之间的冲突点；[1]57

电动车与机动车在交叉口行驶时，应保证相互良好的视认性，特别是电动车进入交叉口时，应确保电动车的行驶路线与方向；

保证电动车以较低的速度有序进入交叉口；

电动车待行区应保证足够的空间，并提供相应的隔离设施以保证电动车的安全。

左转电动车是影响交叉口通行秩序的关键因素之一。从非机动车在交叉口处整个信号周期内的运行特点上，左转电动车在交叉口内部运行距离上，清空速度低，与其他流向交通流的冲突较多。因此，左转电动车的交通组织是交叉口处非机动车交通处理的核心，是减少交叉口处机非冲突、保障电动车出行安全、提高交叉口有序程度的关键。电动车的交通组织方式选择的是否合理，会严重影响交叉口的通行能力与安全，因此需要根据交叉口左转机动车的交通组织和控制情况，合理组织左转电动车通行。

左转电动车交通组织的综合影响因素包括：机动车与电动车的通行能力、延误、交叉口几何条件、交通冲突点的数量与分布、驾驶心理与习惯、左转电动车绕行距离等。交叉口左转电动车的交通组织有以下几种方法：

（一）电动车跟随机动车相位左转（左转电动车一次过街）

左转电动车一次过街指的是在设有机动车双向左转专用相位的交叉口，左转电动车跟随同进口的左转机动车通行。在机动车较少的小型交叉口，也可以采用左转电动车“一次过街”方式。老城区部分小型交叉口可采用此模式。

电动车跟随机动车相位左转时，会存在以下问题：

1.与右转机动车冲突严重。在交叉口进口道附近，直行电动车与右转机动车相冲突，电动车与机动车被迫改变各自的行车轨迹；在出口道附近，电动车与右转机动车相互交织。

2.在无左转专用相位交叉口，左转电动车一次过街，与直行机动车冲突严重。

3.电动车清空时间不足，与下一相位机动车相互冲突。由于电动车行驶速度低于机动车，因此进行交通信号相位切换时会出现下列问题：当以非机动车交通流作为绿灯间隔时间的计算标准时，非机动车的清空速度慢，下一相位机动车进入速度快，导致绿灯间隔时间增加，从而整个交叉口的周期时间显著增加，车辆延误增加；当以机动车交通流作为绿灯间隔时间的计算标准时，非机动车无法在绿间隔时间内完全清空，可能导致与下一相位机动车发生冲突。

4.电动车左转待行区排队溢出。当信号交叉口左转电动车辆较多时，为了提高电动车的行驶效率，可设置电动车左转待行区。调查中发现，当左转电动车出现溢出排队空间时，导致干扰右转机动车的通行。

5.左转电动车通行空间不足。

为了提高交叉口机动车的通行效率，很多大型交叉口都设置了机动车左弯待转区，这使得绿灯初期电动车过早进入交叉口，导致与清空车辆存在冲突，就会导致交叉口通行安全问题。

（二）设置左转电动车待行区（电动车停车线提前）

在左转电动车交通流量较大的情况下，可以在非机动车道前端设置电动车待行区，如图11所示。

由于电动车起动快，骑车人急于通过交叉口，可结合交叉口的实际情况，将非机动车停车线画在前面，机动车停车线画在后面。[2]74在惠州交叉口信号灯采取直左轮放的情况下，红灯期间非机动车先驶入交叉口，待绿灯时再通过交叉口，这样可避免电动车与机动车相互干扰。电动车停车线提前法需对骑车人加强管理与教育，使电动车做到合理停车。

该方法适合左转电动车流量很大的交叉口，两条停车线之间的距离依电动车与机动车流量大小及路口的几何尺寸而定。两条停车线间的距离L主要取决于：电动车交通量，交叉口信号周期与绿信比与交叉口几何尺寸等。

图11 电动车待行区示意图

左转电动车待行区的主要优点在于对于几何尺寸较小的交叉口，该方法能够使电动车停车线提前，减小了交叉口排队车辆的拥挤。同时不增大信号周期，利用消除电动车对机动车饱和流量的影响，增大交叉口的通行能力，减小平均延误。特别是交叉口无机、非分隔带情况下，利用此方法效果更为明显。

此方法的主要缺点为只适用几何尺寸较小的交叉口，并且对驾驶员的遵章觉悟要求较高，在方法实施初期，最好有管理人员协助。另外，增大了机动车在交叉口的行驶距离，同时，由于机动车停车线的后移，给行人不遵章过街提供了方便。在电动车流量很大情况下，使用该方法需要配合两次绿灯法或设置左转电动车专用相位才能完全消除电动车对机动车的影响。

广东省惠州城区江南片区路网结构复杂，大量路口无渠化岛设计，部分道路无非机动车道。因此江南片区交叉口电动车交通组织措施主要为在路口车辆停止线前方设置电动车等候区。

1.惠州市区麦地路-麦地南路电动车交通组织改善方案研究

惠州市区麦地路-麦地南路为十字路口，各进口无渠化岛，改造措施为在各进口增加电动车等候区，方案如图12所示。

图12 麦地路-麦地南路交通组织改善信号示意图

改造后的效果如图13所示。

图13 麦地路-麦地南路效果图

2.麦地路-麦地南路交通流量分析

对麦地路-麦地南路交通流量统计，可得流量对比如图14-16所示。

图14 早高峰流量对比图

图15 平峰流量对比图

图16 晚高峰流量对比图

通过该交叉口交通流量分析可知，南进口左转电动车流量全天均保持在较高数量，东、西进口直行电动车流量早、晚高峰均较大，左转车辆较少。

南进口早高峰期间非机动车流量最大，平均每个周期通过非机动车数为52.5辆，按每辆非机动车占地面积1.5-2m2，因此非机动车等候区面积为78-105m2，即可满足早高峰非机动车等候需求。以单条车道约3m宽计算，南进口车辆停止线需向后移动约6.5-8.7m。

西进口早高峰期间非机动车流量最大，平均每个周期通过非机动车数为50辆，按每辆非机动车占地面积1.5-2m2，因此非机动车等候区面积为75-100m2，即可满足早高峰非机动车等候需求。以单条车道约3m宽计算，西进口车辆停止线需向后移动约6.2-8.3m。

东进口早高峰期间非机动车流量最大，平均每个周期通过非机动车数为40辆，按每辆非机动车占地面积1.5~2m2，因此非机动车等候区面积为60~80m2，即可满足早高峰非机动车等候需求。以单条车道约3m宽计算，东进口车辆停止线需向后移动约5~6.7m。

方案实施后经评估有以下优点：1）路口保持净空，视觉效果较好；2）施工难度较小，改造成本低；3）交通通行规则简单，非机动车驾驶员易于接受。缺点是管理难度较大，路口与路段需分别管理；因路口无非机动车道，左转电动车在接近路口时需提前变道，实施初期要加大管理交通参与者才能逐步适应。

（三）左转电动车二次过街

左转电动车二次过街，指的是在交叉口转角附近设置左转电动车待行区，直行相位绿灯启亮后，左转电动车先跟随直行机动车运行至对面待行区内，待另一方向的绿灯启亮时再前进，即变左转为两次直行。该方法可以有效地减少左转电动车和机动车的冲突，从而保障非机动车出行者的安全。左转非机动车行驶路径如图17所示。

在无机动车左转专用信号相位的交叉口，或者禁止机动车左转的信号控制交叉口，或者实施按进口道轮放的交叉口，当左转电动车流量不大，左转电动车待行区面积可满足电动车停车需要时，可采用左转电动车“二次过街”的交通组织方式，左转电动车按照直行机动车信号通行，进入待行区内等待，并且必须采用适当的信号和标志进行辅助管理。

左转电动车二次过街停等区可根据左转电动车流量的大小进行设置，即当左转电动车流量较小时，可在非机动车道前端施画一片区域供左转电动车停靠，但不能妨碍右转车右转，或禁止红灯右转；当左转电动车流量较大时，可将电动车停等区面积扩大至直行车道前端，但应设置非机动车专用信号，并早启非机动车绿灯，以减少绿灯初期非机动车对直行机动车的阻挡和横向干扰。

对于有转角安全岛的交叉口，电动车二次过街需要上安全岛，需确认安全岛的面积能保证高峰时间电动车的停等需求。确定左转电动车待行区面积时，应以电动车高峰时段内侧向进口道驶入的待行左转车辆停放需求为标准。为充分利用交叉口空间资源，平峰时段也可组织本进口道的直行和左转电动车提前进入待行区内。

电动车左转二次过街的核心在于保证左转电动车安全舒适的通行空间和停等空间。目前常见在左转电动车二次过街将左转电动车停等区设置在交叉口转角附近，直行相位绿灯启亮后，左转电动车先跟随直行机动车运行至对面待行区内，待另一方向的绿灯启亮时再前进，即变左转为两次直行，如图18所示。

左转电动车二次过街通行方式的优点是消除了左转电动车与机动车之间的相互干扰，可以很大幅度提高电动车及机动车通过交叉口的运行速度与通行能力；同时减少了左转电动车与直行机动车流的冲突点，有利于交通安全。但因左转电动车二次过街，其行驶距离略有增加。该模式要求交叉口内部的电动车左转弯候车空间满足停车需求。

图17 左转非机动车二次过街示意图

图18 有转角交通岛时左转电动车二次过街（机动车上岛）

交叉口左转电动车的流量较大且用地条件许可时，宜采用两次过街的方式处理。左转电动车待行区的设计，应在面积上满足电动车停车的需要，位置上应安全，符合电动车行驶轨迹的要求，且不应影响其它各类交通流的通行。

对于交叉口进口只有一条直行车道的情况，当机动车流量较低时，实施二次过街将较大幅度地增加向左转电动车延误；当机动车流量较高时，实施二次过街所致的延误增幅相对较小。随着进口直行车道数的增加，二次过街实施前后的延误总体上逐渐减少。在进口有三条直行车道、机动车饱和度较高的条件下，实施二次过街能够减少左转电动车延误。

以广东惠州市区江北片区为例。该片区路网完善，道路条件较好，主干道均划设有非机动车道，各主要路口均有渠化岛，且该岛经改造后便于电动车通行。因此江北片区改造措施主要为缩减人行斑马线宽度，利用机动车停止线前方区域划设非机动车通道，并在渠化岛对应区域划设为电动车等候区。惠州三新南路-文华一路非机动车交通组织改善方案如下。

三新南路-文华一路为规则十字路口，各进口均有渠化岛，改造方案如图19所示。

采取措施如下：1）各斑马线宽度缩窄至3米，靠车辆停止线一侧约2米更改为非机动车道（橘红色虚线、自行车标线）；2）各渠化岛与新设非机动车道对应区域施划非机动车等候区；3）沉降东进口、西进口二次过街安全岛，摘除非机动车道上四根防护桩。改造后的效果如图20所示。

图19 三新南路-文华一路CAD图

图20 三新南路-文华一路改造效果图

方案实施后经评估有以下优点：1）电动车对机动车干扰少，机动车行车体验得到提升；2）实现电动车在非机动车道上从路口到路段的行车延续；3）管理难度小，通过控制电动车在路口的通行方式即可控制其在路段上驾驶行为。

（四）同一相位两次绿灯法

机动车与非机动车的停车线仍在同一位置上，但考虑到电动车启动较快且成群通过交叉口，可使非机动车信号的绿灯先亮，然后再亮机动车信号的绿灯，左转电动车利用该信号通行。

两次绿灯法适用于几何尺寸较大的交叉口，在改进现有交叉口组织方法时，因为该方法相当于增加了一个非机动车专用相位，增大了信号周期，所以最好应用于两相位或三相位交叉口。此方法的优点在于从时间上分离了电动车和机动车，消除了电动车对机动车的干扰，无需配合其它的管理措施，并且适用的交叉口几何尺寸范围较大，适用于电动车流量很大的交叉口。该方法增大了非机动车的有效绿灯时间，增大了交叉口电动车的通行能力。此方法的缺点为应用于多相位或信号周期较大的交叉口时，会增大信号周期，增加信号相位，组织过程变得复杂，容易给驾驶员造成误会。同时增加了信号周期，会增大机动车的平均延误。

（五）非机动车专用相位

当电动车的交通量增加，电动车和机动车的冲突也增加，电动车的交通安全性降低，因此，电动车高峰时段时，设置专门的非机动车相位，以非机动车流为关键车流设置信号配时方案，将非机动车从交通流中分离出来，这不仅可以提高非机动车和机动车的通行能力，还能大大降低电动车发生交通事故的概率。该方法适用于电动车流量较大，机动车流量较小的交叉口并配合交通标志标线实施。