信號(hào)控制平面交叉口非機(jī)動(dòng)車交通安全分析＊

張國(guó)強(qiáng) 張清源 亓玉禮

（東南大學(xué)城市智能交通江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1） 南京 210096）

（現(xiàn)代城市交通技術(shù)江蘇高校協(xié)同創(chuàng)新中心2） 南京 210096）

0 引 言

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速，交通量快速增長(zhǎng).道路設(shè)施的不斷增長(zhǎng)仍然無(wú)法滿足日益膨脹的交通需求，造成了許多大城市交通擁擠、事故率上升、尾氣污染嚴(yán)重等問(wèn)題.據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2012年6月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車總保有量達(dá)2.33億輛.其中，汽車1.14億輛、摩托車1.03億輛.全國(guó)機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)诉_(dá)2.47 億人，其中，汽車駕駛?cè)?.86億人［1］.非機(jī)動(dòng)車是混合交通流中的弱勢(shì)群體.當(dāng)非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車發(fā)生碰撞時(shí)，由于缺乏必要的保護(hù)設(shè)施，非機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)送馐車?yán)重的傷害［2］.

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外在交通安全方面開(kāi)展了大量的研究，有非常豐富的研究成果.在交通安全評(píng)價(jià)方面，研究了適合于平面交叉口的交通沖突技術(shù)［3］.在平面交叉口的交通安全改善方面，總結(jié)了交通安全設(shè)計(jì)理論與方法［4-5］，撰寫(xiě)了交通安全設(shè)計(jì)指南［6］.針對(duì)平面交叉口的特點(diǎn)，提出了自行車的交通安全對(duì)策［7］.在交通管理方面，探討了交通安全責(zé)任［8］.此外，還有學(xué)者探討了高速公路交通安全預(yù)警管理系統(tǒng)［9］.本文通過(guò)研究非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車的交通沖突分析非機(jī)動(dòng)車在信號(hào)控制道路平面交叉口的交通安全，研究影響非機(jī)動(dòng)車交通安全的主要影響因素，并提出改善措施.

1 數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)分析方法

交通沖突是在可觀測(cè)的條件下，2 個(gè)或2 個(gè)以上道路使用者在空間和時(shí)間上相互接近，以至于如果任何一方不改變其行駛軌跡，將會(huì)發(fā)生碰撞.在研究中，通過(guò)觀察機(jī)動(dòng)車或者非機(jī)動(dòng)車在運(yùn)行過(guò)程中是否有躲避行為來(lái)判斷交通沖突.此外，記錄非機(jī)動(dòng)車在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)參照點(diǎn)的數(shù)量計(jì)算非機(jī)動(dòng)車的交通流率；記錄前后2輛機(jī)動(dòng)車的前輪通過(guò)參照點(diǎn)的時(shí)間計(jì)算機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距；記錄非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的前輪先后通過(guò)兩個(gè)參照點(diǎn)的時(shí)間，計(jì)算非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車通過(guò)參照點(diǎn)的行駛時(shí)間和行駛速度.

一元線性回歸模型可表示為

式中：X為自變量；Y為因變量；ε為隨機(jī)誤差.

A和B為未知待估的總體參數(shù)，又稱其為回歸系數(shù).由此可見(jiàn)，實(shí)際觀測(cè)值Y被劃分為2個(gè)部分：一是可解釋的肯定項(xiàng)A+BX；二是不可解釋的隨機(jī)項(xiàng)ε.在一些特殊情況下，可以令式（1）中的截距A為0，于是上式就成為

回歸模型的參數(shù)A和B是未知的，如何根據(jù)樣本資料去估計(jì)就成為回歸分析的基本任務(wù).估計(jì)模型參數(shù)的方法有多種，但一般是采用最小平方法.它要求觀察值與估計(jì)值的離差平方和達(dá)到最小值.

用直方圖可以解析出資料的規(guī)則性，比較直觀地看出數(shù)據(jù)特征的分布狀態(tài)，對(duì)于數(shù)據(jù)分布狀況一目了然，以便于判斷其總體的分布情況，發(fā)現(xiàn)某些潛在的規(guī)律.在制作直方圖時(shí)，牽涉統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念，首先要對(duì)資料進(jìn)行分組，因此如何合理分組是其中的關(guān)鍵問(wèn)題，需要根據(jù)數(shù)據(jù)的分布情況確定分組數(shù)和組距.

2 非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車交通沖突調(diào)查分析

2.1 非機(jī)動(dòng)車交通流率

當(dāng)非機(jī)動(dòng)車交通流率為零時(shí)，不會(huì)發(fā)生非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的交通沖突，因此模型中的截距項(xiàng)應(yīng)該為零.根據(jù)這一結(jié)論，運(yùn)用式（2）的回歸模型進(jìn)行分析，建立了非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車交通沖突相對(duì)頻率的回歸模型.回歸分析結(jié)果見(jiàn)表1，回歸分析模型見(jiàn)式（3）.表1中，統(tǒng)計(jì)量R2和R2adjusted都非常接近于1，表明回歸效果是顯著的.

式中：Y為非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車交通沖突相對(duì)頻率，%；X為非機(jī)動(dòng)車交通流率，輛／h.

式（3）可以用來(lái)分析非機(jī)動(dòng)車交通流率對(duì)非機(jī)動(dòng)車交通安全的影響情況.根據(jù)該回歸模型，如果非機(jī)動(dòng)車交通流率增加100輛／h，非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的交通沖突將會(huì)增加3.6%，對(duì)非機(jī)動(dòng)車的交通安全水平的影響比較輕微.如果非機(jī)動(dòng)車交通流率增加200輛／h，非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的交通沖突將會(huì)增加7.2%，這將對(duì)非機(jī)動(dòng)車的交通安全水平產(chǎn)生一定的影響.如果非機(jī)動(dòng)車交通流率增加300輛／h，非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的交通沖突將會(huì)增加10.8%，這將對(duì)非機(jī)動(dòng)車的交通安全水平產(chǎn)生相當(dāng)大的影響.

表1 非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車交通沖突相對(duì)頻率回歸分析模型

2.2 機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距

根據(jù)機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距所得的數(shù)據(jù)，將機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距以0.5s的間距進(jìn)行分段，分析每個(gè)區(qū)間內(nèi)機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車交通沖突的相對(duì)頻率，可以得到交通沖突的頻率分布直方圖，見(jiàn)圖1.

圖1 機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距的交通沖突直方圖

由圖1可見(jiàn)，機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車交通沖突的分布大致呈現(xiàn)正態(tài)分布的特征.當(dāng)機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距在2～2.5s的時(shí)候，最容易發(fā)生非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車之間的交通沖突，非機(jī)動(dòng)車的安全性最差.車頭時(shí)距減少，交通沖突也隨之減少.這是因?yàn)榉菣C(jī)動(dòng)車使用者在通過(guò)交叉口的時(shí)候，一般都會(huì)比較謹(jǐn)慎；當(dāng)機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距很小的時(shí)候，大部分非機(jī)動(dòng)車騎車人會(huì)提前采取避讓行為，減速或停車，避免了沖突的產(chǎn)生.而當(dāng)機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距增大的時(shí)候，非機(jī)動(dòng)車騎車人有更多的時(shí)間通過(guò)沖突點(diǎn)，沖突發(fā)生的次數(shù)因此也會(huì)減少.

2.3 非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的行駛速度

為了分析非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車行駛速度對(duì)非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車交通沖突的影響，分別對(duì)沖突發(fā)生時(shí)機(jī)動(dòng)車的行駛速度和非機(jī)動(dòng)車的行駛速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并繪制了非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車行駛速度交通沖突直方圖，見(jiàn)圖2.

由圖2可見(jiàn)，對(duì)于非機(jī)動(dòng)車的行駛速度而言，交通沖突主要集中地分布在7～13km／h；對(duì)于機(jī)動(dòng)車的行駛速度而言，交通沖突主要集中地分布在8～15km／h.當(dāng)非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的行駛速度同時(shí)落入這2個(gè)區(qū)域時(shí)，交通沖突發(fā)生的可能性將大大增加.

圖2 非機(jī)動(dòng)車和7機(jī)動(dòng)車行駛速度交通沖突直方圖

3 非機(jī)動(dòng)車交通安全的改善措施

信號(hào)控制道路平面交叉口是道路與道路的交叉點(diǎn)，是道路交通的咽喉.交叉口的存在，不可避免的會(huì)有沖突的產(chǎn)生，而非機(jī)動(dòng)車在由各種交通沖突所引發(fā)的交通事故中特別容易受到傷害.因此，減少非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車之間的交通沖突，提高非機(jī)動(dòng)車的交通安全，是改善和提高整個(gè)道路系統(tǒng)交通安全的重要方面.根據(jù)非機(jī)動(dòng)車交通安全的內(nèi)在機(jī)理，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)資料，提出了改善非機(jī)動(dòng)車交通安全的措施如下.

1）設(shè)置非機(jī)動(dòng)車專用轉(zhuǎn)彎車道 如上文所述，非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的交通沖突是影響非機(jī)動(dòng)車交通安全的主導(dǎo)性原因.因此，在信號(hào)控制道路平面交叉口設(shè)置非機(jī)動(dòng)車專用轉(zhuǎn)彎車道，在空間上將非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車分離開(kāi)來(lái)，是解決非機(jī)動(dòng)車交通安全問(wèn)題的根本性措施.具體的設(shè)置方法有：非機(jī)動(dòng)車右轉(zhuǎn)彎專用車道；非機(jī)動(dòng)車左轉(zhuǎn)彎專用車道.在信號(hào)控制道路平面交叉口設(shè)置非機(jī)動(dòng)車專用轉(zhuǎn)彎車道，要求交叉口空間較寬，騎車人嚴(yán)格遵守“各行其道”的規(guī)則.

2）設(shè)置非機(jī)動(dòng)車專用相位 本文有關(guān)非機(jī)動(dòng)車交通流率的研究結(jié)論表明，非機(jī)動(dòng)車交通量（交通流率）是影響信號(hào)控制道路平面交叉口非機(jī)動(dòng)車交通安全的一個(gè)主要因素.隨著非機(jī)動(dòng)車交通量的增加，非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的交通沖突增加，非機(jī)動(dòng)車的交通安全性降低.因此，當(dāng)高峰時(shí)段非機(jī)動(dòng)車交通量暴增時(shí)，建議設(shè)置非機(jī)動(dòng)車專用相位，將非機(jī)動(dòng)車從交通流中分離出來(lái).這樣既可以降低機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車之間的交通沖突，增加非機(jī)動(dòng)車的交通安全性，又可以提高非機(jī)動(dòng)車的通行能力，提高交叉口的運(yùn)行效率和服務(wù)水平.

3）非機(jī)動(dòng)車停車線提前 非機(jī)動(dòng)車具有有成群性，多變性，單行性等特點(diǎn)，啟動(dòng)快且靈活，在非機(jī)動(dòng)車流量不是很大的交叉路口，將非機(jī)動(dòng)車停車線提前正常的停車線3～5m，能夠縮短非機(jī)動(dòng)車通過(guò)交叉口的時(shí)間，同時(shí)也縮短了非機(jī)動(dòng)車到達(dá)沖突區(qū)域的時(shí)間.這樣一來(lái)，非機(jī)動(dòng)車可以在機(jī)動(dòng)車到達(dá)沖突區(qū)前通過(guò)沖突區(qū)域.這樣，既可以減少部分機(jī)動(dòng)車的延誤，又保證了非機(jī)動(dòng)車優(yōu)先機(jī)動(dòng)車通過(guò)沖突區(qū)，提高交叉口非機(jī)動(dòng)車使用者的交通安全性.

4）設(shè)置左轉(zhuǎn)彎非機(jī)動(dòng)車等待區(qū) 在交叉口非機(jī)動(dòng)車進(jìn)口道的前面，設(shè)置左轉(zhuǎn)彎非機(jī)動(dòng)車的等待區(qū)，綠燈時(shí)左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車隨直行非機(jī)動(dòng)車運(yùn)行至對(duì)面的左轉(zhuǎn)彎等待區(qū)內(nèi)，待另一方向的綠燈亮?xí)r再前進(jìn)，即變左轉(zhuǎn)彎為兩次直行.大量的研究表明，在道路平面交叉口，左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車與直行機(jī)動(dòng)車之間的沖突是影響非機(jī)動(dòng)車交通安全的主要沖突形式.通過(guò)設(shè)置左轉(zhuǎn)彎非機(jī)動(dòng)車等待區(qū)，消除了左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車和直行機(jī)動(dòng)車的交通沖突，提高非機(jī)動(dòng)車的交通安全水平，同時(shí)，由于消除了左轉(zhuǎn)彎非機(jī)動(dòng)車的干擾，因而可以提高直行機(jī)動(dòng)車通過(guò)交叉口的運(yùn)行速度及通行能力.等待區(qū)具體措施視其幾何尺寸、交通安全及下一相位機(jī)動(dòng)車行駛軌跡而定.應(yīng)考慮到不影響本方向直行機(jī)動(dòng)車和下一相位對(duì)向左轉(zhuǎn)車流的正常行駛.左轉(zhuǎn)彎等待區(qū)還騰出了原有的停車空間，使非機(jī)動(dòng)車道在路口處不必拓寬為兩個(gè)車道，減小了對(duì)后續(xù)右轉(zhuǎn)車輛的影響.

5）設(shè)置非機(jī)動(dòng)車橫道 在主干道上畫(huà)非機(jī)動(dòng)車橫道線，提示駕駛?cè)俗⒁鈾M向非機(jī)動(dòng)車.如同人行橫道一樣，在非機(jī)動(dòng)車橫道內(nèi)，非機(jī)動(dòng)車是優(yōu)先的.機(jī)動(dòng)車遇到非機(jī)動(dòng)車橫道要減速行駛，當(dāng)橫道內(nèi)有非機(jī)動(dòng)車時(shí)應(yīng)暫停，讓非機(jī)動(dòng)車先通過(guò).非機(jī)動(dòng)車橫道適用于支路（包括胡同、里弄等）與主路或次路相交的平面交叉處，還適用于一些大型建筑物出入口與主路的交叉處.通過(guò)設(shè)置非機(jī)動(dòng)車橫道，規(guī)范了非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的運(yùn)行軌跡，從而避免和減少了兩者發(fā)生交通沖突的可能性，保障了非機(jī)動(dòng)車在信號(hào)控制道路平面交叉口內(nèi)的交通安全.

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了信號(hào)控制道路平面交叉口非機(jī)動(dòng)車的交通安全問(wèn)題.通過(guò)分析非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的交通沖突，研究了信號(hào)控制道路平面交叉口影響非機(jī)動(dòng)車交通安全的各種影響因素.研究結(jié)果表明，非機(jī)動(dòng)車交通流率的增加將導(dǎo)致更多的交通沖突，從而給非機(jī)動(dòng)車的交通安全帶來(lái)負(fù)面影響.機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距也會(huì)影響非機(jī)動(dòng)車的交通安全，當(dāng)機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距在2～2.5s的時(shí)候，最容易發(fā)生非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車之間的交通沖突，非機(jī)動(dòng)車的安全性最差.對(duì)于非機(jī)動(dòng)車的行駛速度而言，交通沖突主要集中地分布在7～13km／h；對(duì)于機(jī)動(dòng)車的行駛速度而言，交通沖突主要集中地分布在8～15km／h.當(dāng)非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車的行駛速度同時(shí)落入這兩個(gè)區(qū)域時(shí)，交通沖突發(fā)生的可能性將大大增加.最后，針對(duì)影響非機(jī)動(dòng)車交通安全的各種影響因素，提出了非機(jī)動(dòng)車交通安全改善措施.如設(shè)置非機(jī)動(dòng)車專用轉(zhuǎn)彎車道；設(shè)置非機(jī)動(dòng)車專用相位；非機(jī)動(dòng)車停車線提前；設(shè)置左轉(zhuǎn)彎非機(jī)動(dòng)車等待區(qū)；設(shè)置非機(jī)動(dòng)車橫道.本文的研究成果對(duì)于改善非機(jī)動(dòng)車的交通安全將發(fā)揮積極的指導(dǎo)作用.

［1］公安部交管局.全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.33億輛駕駛?cè)藬?shù)量達(dá)2.47 億人［EB／OL］.http：∥www.mps.gov.cn／n16／n1252／n1837／n2557／3327565.html

［2］項(xiàng)喬君，盧 川，吳 群.基于沖突嚴(yán)重性劃分的公路平交口安全評(píng)價(jià)［J］.公路交通科技，2008，25（8）：132-135.

［3］張 蘇.中國(guó)交通沖突技術(shù)［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，1998.

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［5］陸 鍵，張國(guó)強(qiáng)，馬永鋒，等.公路交通安全設(shè)計(jì)理論與方法［M］.北京：科學(xué)出版社，2011.

［6］陸 鍵，張國(guó)強(qiáng)，項(xiàng)喬君，等.公路平面交叉口交通安全設(shè)計(jì)指南［M］.北京：科學(xué)出版社，2009.

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