面向城市交通组织的交通参与者行为特征差异研究

陈瑞祥，刘金广，朱新宇

(1.中国人民公安大学，北京 100038；2.公安部道路交通安全研究中心，北京 100062)

0 引言

交通参与者行为特征差异属于交通行为特征范畴，是对交通参与者行为特征差异开展细化系统的研究分析，如：机动车驾驶人在车速选择上的量值差异、非机动车骑行人在动态平衡能力上的强弱之分、行人在过街路径选择上的差异等，是交通参与者自身个体属性、交通设施、外界环境等主、客观因素综合作用的结果，一定程度上反映了其合理的行为需求.研究面向城市交通组织的交通参与者行为特征差异有助于进一步提升交通组织适用性，在保障交通安全的基础上，坚持以人为本的交通组织优化设计原则，制定更加人性化、专门化、精细化的城市交通组织方案，保证城市交通组织方案的实施效果，营造更加安全、高效、舒适的城市道路交通环境.

目前国内外关于交通组织的研究主要是采用交通控制技术、交通冲突技术、交通管理技术等，在微观、中观以及宏观层面上，对道路交通进行科学合理的流量组织、流速组织、流向组织，多以通行能力、服务水平、延误等指标衡量交通系统运行效率，并一直将以人为本作为一项基本原则，对交通参与者的部分行为特征差异亦有研究.如：机动车驾驶人方面包括车速选择[1]、弯道行为特性[2]、停车让行倾向[3]、超车持续时间[4]、启动反应时间[5]和右转准备行为[6]等；非机动车骑行人方面包括对非机动车道位置的选择[7]、不同骑行群体间的行为差异[8]、分地点与车种的骑行行为效应[9]等；行人方面主要包括步速[10-12]、步幅、启动速度、使用行人设施的偏好[13-16]等.但当前城市交通组织工作的出发点仍是在混合交通组织中对交通参与者各自路权的保障及方便出行，对交通参与者微观行为特征差异的分析有待细化梳理，交通参与者行为特征差异与城市交通组织工作之间的映射关系还需进一步强化深入研究.

虽然国内外学者对面向交通组织的交通行为特征已有相关研究，并在交通组织设计工作中提出了针对性的改善措施，但从实践应用来看，细化量化的交通参与者行为特征差异指标体系有待进一步研究，以更好地支撑以人为本的交通组织设计.

1 交通参与者行为特征差异指标研究

按照交通参与方式的不同，本文将交通参与者分为3类：机动车驾驶人、非机动车骑行人与行人.不同交通方式参与者的主要交通行为特征有所差异，在部分交通场景中尤为突出，有可能会弱化道路交通组织实施效果.结合城市道路交通组织典型场景，构建不同交通场景的交通行为特征差异指标体系，如表1所示.

表1 不同交通场景下交通参与者的主要行为特征差异指标体系

1.1 机动车驾驶人行为特征差异指标

机动车驾驶人在通过交叉口、换道和超车等11种交通场景下有明显行为特征差异，这就要求相应的机动车交通组织方案要更加注重人性化及通用性设计[17-25].其行为特征差异主要体现在车速、反应时间、轨迹和操控技能等方面.不同交通场景下机动车驾驶人的行为特征差异指标如表2所示.

1)行车速度与机动车驾驶人个人因素有直接关系，同时也受道路交通环境影响.驾驶人个人因素主要包括性别、年龄、驾龄、性格和受教育程度等.性格和年龄是对驾驶人速度选择行为影响最大的个人属性指标，通常来说低驾龄、外向型的驾驶人更容易超速[26].道路交通环境也时刻影响着机动车驾驶人的行车速度，车道越宽、转弯半径越大，通行更自由，驾驶人便会选择更高的速度；路面越粗糙或者在行人通过处安装速度显示器则会有效降低行车速度，保障行人安全[27-28].其他车辆的速度也会影响驾驶人的速度选择，因为驾驶人会时刻与其比较并调整自身速度.我国城市快速路85%位车速多在40～80 km/h[29],个体车速方差整体稳定于5～15 km/h[30].

2)反应时间除受驾驶人本身生理条件限制外，也与行驶状态及道路交通设施有关.性别对反应时间有较大的影响，女性驾驶人相比男性驾驶人，反应能力需要更多的训练次数[31].自然老化过程会明显延长反应时间，通常老龄驾驶人的反应时间会比青年人和中年人长[32].加减速状态的不同也会造成反应时间的不同，减速状态下驾驶人注意更集中，一般反应时间比加速状态下更短.交通标志标线的视认性方面，由于交通参与者信息加工效率及负荷能力不同，最终在反应时间上会有所差异，通常驾驶人视认反应时间与指路标志路名数呈显著线性正相关[33].另一方面，有研究表明在声音和图像2种信息同时发布的形式下驾驶人的反应时间普遍更短一些[34].信号控制交叉路口的倒计时设备也会降低驾驶人的启动反应时间，从而提高信号交叉口的运行效率[35].国内外研究发现驾驶人启动反应时间范围一般为0.05～5.00 s，考虑到交通参与者反应时间差异，一般取2 s进行交叉口的信号配时设计.国际道路协会则在道路规划设计中提出6 s规则以增强道路交通环境的容错能力[36].

3)驾驶轨迹与驾驶人个体因素有直接关系，同时也受交通设施及环境的影响.在城市快速路出口减速匝道上，熟练驾驶人能更好地保持进入匝道时的横向位置，非熟练驾驶人则偏右[37].冒进型驾驶人倾向于选择较小的跟车及制动时距，保守型驾驶人的跟车及制动时距则较大[38].驾驶人在车道选择、车道位置保持等方面也会存在差异，以交叉口左转弯行为为例，同一进口的不同左转车道上周期当量交通量分布存在显著差异，左转车辆倾向于选择与进口车道相对应的出口车道和与之相邻的外侧出口车道[21].伴随路面老化，路侧边缘标线磨损，驾驶人往往会逐渐偏离车行道中心线，偏向边缘线[39].

4)操控技能除受驾驶人自身驾驶技能水平影响外，也与道路和环境条件有关.如：掉头、超车、坡道行驶、侧方停车、倒车入库和加减速等行为在不同驾驶人的操控下有不同的表征[40-41].新手驾驶人掉头可能需要更大的掉头半径，超车需要更大的车间间隙与更长的超车道长度，停车需要更宽敞的车位.造成差异的主要原因是操控技能的准确性，衡量的是驾驶人对时机的把握.不同驾驶人的转弯半径也不完全一致，但通常不低于3.5 m[42].复杂路段及极端恶劣天气等因素则会降低驾驶人的操控技能，影响驾驶安全.

1.2 非机动车骑行人行为特征差异指标

非机动骑行人在交叉口和路段场景下的行为特征差异明显，对交叉口及路段的非机动车交通组织提出了更高要求[43-46].其行为差异主要体现在启动速度、过街路线、横向间距及易违反的交通规则等方面.不同交通场景下非机动车骑行人的行为特征差异指标如表3所示.

表3 非机动车骑行人行为特征差异指标

1)非机动车骑行速度与骑行人个人因素密不可分，同时也受道路几何形状、道路交通设施的影响.男性和青年人由于体力上的优势，骑行速度一般高于女性和老年人，也更容易超速骑行[47-48].外卖、快递人员通常以电动车为交通工具，常与机动车、行人争夺路权，车速往往更快.类比于机动车驾驶人，非机动车道越宽、道路线型变化越小，非机动车骑行人的通行更自由，便会选择更高的骑行车速[49].在仅有划线隔离路段的非机动车骑行速度较于有物理隔离的路段通常较低，这是因为物理隔离实施的存在减少了其他类型交通参与者对其骑行的干扰[46].由国内外非机动车速度的研究可看出，城市道路非机动车的85%车速多在10～30 km/h区间内.目前我国规定电动车自行车最高时速不得超过25 km/h[50]，各城市采用的自行车设计速度多为10～20 km/h.

2)横向间距与骑行人自身的骑行技能、骑行状态及非机动车种类有紧密关系.骑行人的骑行能力越出色越有可能与他人保持更小的横向间距，因为他们较少担心其他参与者带来的干扰.非机动车骑行人在操控上需要较强的动态平衡能力，动态平衡力的存在会造成排队车辆的膨胀现象，骑行人为了保持平衡性可能选择加速或蛇形轨迹[51].在交叉口排队过程中，越靠近交叉口的骑行人因其求快心理往往选择与他人更小的间距，而越靠后的骑行人选择的间距则相对较大.非机动车的种类也会影响骑行人横向间距的选择，电动车的尺寸大于自行车，其动力输出更强，因此需要更大的横向间距[49].我国相关规范性文件规定交叉口非机动车进口道宽度不应小于2.5 m，交叉口内通行空间宽度不宜小于3.0 m[52].

3)非机动车骑行人交通违法既与自身行为习惯有关，也与不合理的交通组织设计相关.当非机动车道过窄，非机动车密度过高时，骑行人不得不侵占机动车道或人行道，造成非机动车的溢出率升高[46].在住宅区、学校及地铁枢纽等场所若缺少合理的掉头组织设计，非机动车骑行人往往会为了方便而逆向行驶，严重影响交通安全与效率.

1.3 行人行为特征差异指标

行人在信号控制交叉口、无信号控制交叉口、路段及路段人行横道这4种交通场景下行为特征差异明显，给相应的行人交通组织工作带来挑战[53-60].其行为特征差异主要体现在步行速度、感知判断能力、步行路线选择及易违反的交通规则等方面[15,60-64].不同交通场景下行人的行为特征差异指标如表4所示.

表4 行人行为特征差异指标

1)步行速度除受性别、年龄和职业等个体属性影响外，出行目的、结伴构成与信号配时等因素也会对其造成影响.一般情况下女性步行速度低于男性，同时速度波动范围也低于男性[63].青年人的步行速度通常最快，中年人其次，儿童和老年人的步行速度一般最慢[64].行人的出行目的的紧迫性也会影响其步速，越紧迫往往走得越快.行人通行时间越短、人行横道越长、车流量越大都会增加行人过街的压力从而加快步速.国内外研究表明行人步行速度多集中于0.50～2.20 m/s，过街步行设计速度多取0.85～1.20 m/s.

2)步行路线的选择并非完全基于快捷性需求.通常来说行人为了最低的时间与体力成本都会选择最短路径，但并非所有人总是采用最短路径.大多数老年人喜欢沿着主要道路确定方向而非许多短路径连接成的路线[65]；男孩、年龄较小的儿童和认知功能较低的儿童偏向于选择危险的步行路线[66].因此步行路线的选择是行人基于其自身的个体性差异，结合出行目的，在权衡成本与效益后作出的选择.

3)过街设施的选择通常与行人的年龄与性别有关，同时受到时间及无障碍设计的影响.研究发现行人普遍不喜欢立体交叉设施，尤其是女性和老年行人，他们十分在意其时间成本及是否存在通行障碍[67].来自印度的研究人员发现立交桥的使用随着年龄的增加而减少；女性受访者十分关切使用地下通道尤其是在夜间的安全效益[13].

4)过街风格是指行人的过街行为倾向，主要受到行人本身生心理因素的影响.过街风格通常归类为4种：正常型、中途加快型、中途放慢型、中途停驻型[68].正常型的行人在过街时步速均匀，心态稳定；中途加快型的行人在过街时往往由于穿行过程中遇到的车流呈现先慢后快的特点；中途放慢型的行人在穿行过程中呈现先快后慢的特点；中途停驻型的行人的启动很大胆，但会因遇到的车流量大犹豫甚至停顿.

2 应用探讨

交通组织作为交通管理的重要一环，目标是使道路交通始终处于安全、有序、高效的运行状态，作用对象是全体交通参与者的交通行为[69].对交通参与者行为特征差异的分析服务于道路交通组织优化的全过程，对深化交通组织优化决策目标、优化交通安全评估体系、提升交通安全人因管理水平、规范交通运行秩序、服务智慧交通建设有积极意义，应用前景广阔.

2.1 深化交通组织优化决策目标

交通组织优化的目标通常是更快的出行速度、更低的路网负荷、更短的出行时间与更少的交通冲突等，这些指标多是从宏观与结果层面来构建的，对交通参与者行为特征差异及其交通体验的考量有待提升，尚不足以指导人性化交通组织的实施.分析交通参与者的行为特征差异，可深化交通组织优化的目标，提升服务质量，为交通组织策略的优化提供决策支撑.如，在满足基本的安全与效率需求后，将提高交通参与者行为连续性、视觉连续性、对交通规则的自觉参与度，降低道路平纵线型对驾驶舒适度的影响，缓解红灯等待时间对行人情绪的压力等作为下一步的决策目标.

2.2 优化交通安全评估体系

交通安全评估是对道路交通系统中潜在或固有的威胁进行评估，评估目的和对象不同,其内容和指标也不同[70].交通参与者自身的不可靠性是道路交通系统潜在的威胁之一，对交通参与者行为特征差异的定性与定量分析能丰富交通安全评估的内涵，剖析交通组织要素与交通参与者行为特征间的匹配程度.如，老年社区交叉口行人绿灯通行时间与设计步速的匹配、交叉口非机动车放行方法与骑行人骑行习惯的匹配、弯道半径与机动车横向偏距的匹配等.进一步地可提高对交通事故发生可能性及危险程度评估的准确性，确定适用的改进措施，优化交通安全评估体系.

2.3 提升人因安全管理水平

根据事故致因理论，道路交通系统中人、车辆与道路环境任一子系统的故障都会引发交通事故.一方面，弱势交通参与者的行为特征差异反映了其对道路交通系统较差的适应能力，城市交通组织要重视弱势交通参与者的安全需求，予以专门化的考虑，如残疾人群较普通人需要更大更舒适的空间、更明显的视觉或听觉导向、更多样化的设施[71]；另一方面，分析交通参与者处理交通事件能力及冒险交通行为的差异有助于梳理交通事故中的人为因素，把准交通安全源头脉，提出基于人因的整改措施.如，对处突能力差的机动车驾驶人进行专门技能培训、在交通组织设计中适度延长感知反应时间以构建更 “宽容”的道路交通环境等.

2.4 规范交通运行秩序

交通组织方案对交通参与者的行为作出了具体规范，但执行效果往往并不理想，如行人未必走过街天桥而选择直接路面过街、非机动车骑行人侵占机动车道甚至逆向骑行等.排除部分交通参与者自身法律意识淡泊的原因，不合理的交通组织方案也是交通参与者违规行为的诱因之一.分析交通参与者行为特征差异，尤其是易违反的交通规则，从中提炼其切实的行为诉求，在交通组织方案制定中予以充分考虑，可降低违法率，规范运行秩序.如，在保证安全的前提下将左转非机动车二次过街改为同左转机动车同流线，在有条件的路段施划单侧双向非机动车道，在空间及信号配时允许的交叉口施划对角线人行横道等.

2.5 服务智慧交通建设

智慧交通旨在建立一个全方位、实时准确、高效的综合运输系统，通过使用数据挖掘、数据模型等技术实现系统性、实时性、信息交流的交互性以及服务的广泛性[72].交通参与者参与交通活动的过程产生了大量的交通行为特征数据，充分利用这些数据能帮助设计人员了解交通参与者的行为习惯与偏好，预测交通参与者行为，获悉其差异化的行为需求，有效协调好交通参与者、车辆与道路三者的关系，服务于智慧交通的建设.如，利用机动车驾驶人行为特征数据预测异常驾驶行为，并通过车载设备、路侧互联设备、移动设备等媒介进行预警提示等.

3 结束语

我国的城市道路交通流多以混合交通流为主，交通参与者的数量大、类型多、行为特征差异显著，加之交通工具日新月异，给交通组织优化工作带来了巨大的挑战.基于既往研究成果，本文在分析3类交通参与者主要行为特征差异的基础上，剖析造成差异的各类原因，提炼出相应的行为特征差异指标，初步构建了交通参与者的行为特征差异指标体系，为深化城市道路交通组织优化提供了理论支撑.下一步将对指标体系的全面性、系统性及科学性进行深化研究，并开展交通参与者行为特征差异与组织策略的量化关系研究.