城市非機(jī)動(dòng)車出行安全影響因素和改善綜述

杜志剛 劉 婷 焦方通 許富強(qiáng)

(武漢理工大學(xué)交通與物流工程學(xué)院 武漢 430063)

0 引 言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快,城市規(guī)模急速擴(kuò)大、人口向城市聚集,城市交通量呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng),小汽車的數(shù)量出現(xiàn)溢出,擁堵問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重.在此背景下,政府大力發(fā)展綠色交通、公共交通、慢行交通,非機(jī)動(dòng)車(含電動(dòng)自行車和自行車,后文非機(jī)動(dòng)車均指電動(dòng)自行車和自行車)以其靈活、方便、通過(guò)性強(qiáng)的特點(diǎn)占了城市居民出行交通工具很大的比例,也導(dǎo)致非機(jī)動(dòng)車交通安全問(wèn)題日益突出.同時(shí),人們的出行需求與城市原有的交通規(guī)劃、空間利用和交通設(shè)施的不適應(yīng)性增強(qiáng),傳統(tǒng)的解決方案一般為進(jìn)行工程改造或強(qiáng)制執(zhí)法等方式,缺乏一個(gè)統(tǒng)籌考慮的綜合解決方案.

針對(duì)上述問(wèn)題,文中通過(guò)總結(jié)城市非機(jī)動(dòng)車出行的典型問(wèn)題,對(duì)現(xiàn)有措施的綜合評(píng)價(jià),指出非機(jī)動(dòng)車安全改善方向,基于非機(jī)動(dòng)車的出行路徑與出行效率,提出非機(jī)動(dòng)車的交通安全改善方法,以期提高非機(jī)動(dòng)車的出行效率,改善我國(guó)當(dāng)前的城市非機(jī)動(dòng)車的交通出行環(huán)境,提升非機(jī)動(dòng)車的出行安全.

1 非機(jī)動(dòng)車出行安全研究現(xiàn)狀

1.1 非機(jī)動(dòng)車交通事故特性

2017—2020年間,全國(guó)共發(fā)生涉及非機(jī)動(dòng)車的交通事故102 718起,涉及非機(jī)動(dòng)車的交通事故年增長(zhǎng)率為0.65%,這一數(shù)據(jù)明顯高于其他出行方式[1-3].2020年,全國(guó)涉及非機(jī)動(dòng)車的交通事故死亡人數(shù)為4 373人,2017—2020年4年間全國(guó)發(fā)生涉及非機(jī)動(dòng)車的交通事故死亡人數(shù)年增長(zhǎng)率為0.46%,這一數(shù)據(jù)相較于增長(zhǎng)的行人和乘車人數(shù)量明顯居高,而汽車、摩托車、拖拉機(jī)等出行方式的交通事故死亡人數(shù)是在減少的.當(dāng)前涉及非機(jī)動(dòng)車的交通事故死亡量呈現(xiàn)上升趨勢(shì),非機(jī)動(dòng)車正出現(xiàn)高出事率、高致死率的特征.

對(duì)于事故區(qū)域,程波等[4-5]的研究表明:涉及非機(jī)動(dòng)車的交通事故發(fā)生在路口的比例約為36%,發(fā)生在基本路段的比例為45%,發(fā)生在開(kāi)口路段的比例為19%.對(duì)比得出涉及非機(jī)動(dòng)車的交通事故發(fā)生區(qū)域較為平均,但相對(duì)來(lái)說(shuō)多發(fā)生于基本路段.

1.2 非機(jī)動(dòng)車出行典型問(wèn)題

非機(jī)動(dòng)車出行的典型問(wèn)題——強(qiáng)行換道和機(jī)非混行的原因主要體現(xiàn)在交通規(guī)劃者視角和道路使用者視角兩方面,見(jiàn)表1.

表1 非機(jī)動(dòng)車出行典型問(wèn)題體現(xiàn)角度

1.2.1交通規(guī)劃者視角

近年來(lái)我國(guó)共享單車廣泛應(yīng)用,非機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)迅猛,而城市的規(guī)劃、市區(qū)的道路網(wǎng)結(jié)構(gòu),以及道路的配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等相對(duì)滯后,導(dǎo)致非機(jī)動(dòng)車出行相對(duì)易出現(xiàn)更多的安全問(wèn)題.從交通規(guī)劃者的視角來(lái)看非機(jī)動(dòng)車出行的問(wèn)題可歸納為兩個(gè)方面:非機(jī)動(dòng)車的騎行影響干擾因素和交通流參數(shù)特征.

在騎行影響干擾因素方面,Putman等[6]使用了回歸分析的方法分析了是否有電動(dòng)車、自行車專用道路,以及非機(jī)動(dòng)車道寬度等對(duì)非機(jī)動(dòng)車運(yùn)行情況的影響.黃海軍[7]通過(guò)機(jī)非干擾數(shù)據(jù),用延誤、通行能力作為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)機(jī)動(dòng)車對(duì)非機(jī)動(dòng)車的影響進(jìn)行評(píng)價(jià).葉曉飛等[8]建立了計(jì)算機(jī)模型,得到了非機(jī)動(dòng)車的有效寬度對(duì)非機(jī)動(dòng)車的運(yùn)行有正向影響的結(jié)論.Osama等[9]發(fā)現(xiàn)非機(jī)動(dòng)車聯(lián)通度與事故數(shù)為顯著正相關(guān)的關(guān)系,即放射狀、環(huán)狀路網(wǎng)等路網(wǎng)形式比傳統(tǒng)的方格狀路網(wǎng)更安全.Popescu等[10]建立了宏觀安全分析模型,模型以TAZ為研究單元,研究發(fā)現(xiàn)主干道道路長(zhǎng)度與非機(jī)動(dòng)車事故存在顯著正相關(guān)關(guān)系.崔力中[11]對(duì)設(shè)有非機(jī)動(dòng)車待行區(qū)的交叉口進(jìn)行了研究,以TTC作為指標(biāo)側(cè)重于機(jī)非沖突.

在交通流參數(shù)特征方面,景春光等[12]對(duì)機(jī)非沖突的機(jī)理進(jìn)行了研究,包括了非機(jī)動(dòng)車流在交叉口的通過(guò)規(guī)律及劃線隔離路段的機(jī)非沖突問(wèn)題.單曉峰等[13]對(duì)非機(jī)動(dòng)車的騎行速度進(jìn)行了探究,發(fā)現(xiàn)非機(jī)動(dòng)車的騎行速度總是接近正態(tài)分布的趨勢(shì).劉珈銘等[14]研究了非機(jī)動(dòng)車的聚集和消散過(guò)程.王丹[15]以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),研究了不同電動(dòng)車、自行車混合比例下的交通特性.

1.2.2道路使用者視角

從道路使用者的視角出發(fā)看非機(jī)動(dòng)車出行的問(wèn)題,包括非機(jī)動(dòng)車騎行者的騎行行為和非機(jī)動(dòng)車騎行規(guī)劃兩方面.

在騎行者的騎行行為方面,Lin等[16]對(duì)中國(guó)昆明的電動(dòng)車和自行車的速度特性的研究表明:電動(dòng)車比自行車的速度快7 km/h,男騎行者的騎行速度比女騎行者快,年輕人騎行速度比老年人快.Emond等[17]利用Logistic回歸模型探究了騎行者的行為與騎行者性別、受教育程度和社交環(huán)境之間的關(guān)系.張磊等[18]通過(guò)計(jì)劃行為理論,從社會(huì)心理學(xué)的角度對(duì)騎行者的不安全行為進(jìn)行了分析并為不安全行為建立了模型,確定了具有不安全行為的重點(diǎn)人群.Kasm等[19]基于曼哈頓的數(shù)據(jù),建立了三個(gè)模型,結(jié)果發(fā)現(xiàn)逆行和侵入相鄰車道是造成死亡和事故的最重要原因.

在非機(jī)動(dòng)車騎行規(guī)劃方面,馬國(guó)忠等[20]認(rèn)為非機(jī)動(dòng)車的騎行速度越大,騎行者單位時(shí)間內(nèi)接受的信息越多,同時(shí)對(duì)所接受的信息進(jìn)行判斷的時(shí)間也就越少,并且速度越大注意點(diǎn)越遠(yuǎn),更容易形成沖突.梁春巖[21]對(duì)非機(jī)動(dòng)車的集群進(jìn)行了定義,并研究發(fā)現(xiàn)自行車聚集的過(guò)程存在伸縮特性.沈家軍等[22]針對(duì)道路交叉口的機(jī)非沖突問(wèn)題,提出了公式可用于機(jī)非沖突發(fā)生率,得到了機(jī)非沖突發(fā)生率會(huì)隨著非機(jī)動(dòng)車流率的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)的計(jì)算結(jié)果.王曼麗[23]針對(duì)非機(jī)動(dòng)車和騎行者的特性,分析了機(jī)非沖突產(chǎn)生的類型和原因.肖梁等[24]對(duì)自行車的微觀行為進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模,在行為模型層面引入軌跡選擇行為,模擬得到的多主體選擇模型具有合理性.王軼[25]將非機(jī)動(dòng)車超車分為自由超車、延誤超車和鄰近超車三類,并構(gòu)建了機(jī)非混行路段的超車模型.周旦等[26]研究建立了回歸模型,分析了非機(jī)動(dòng)車道的內(nèi)超車次率和電動(dòng)自行車超車次率的顯著影響因素.Petzoldt等[27]分析了自行車和電動(dòng)自行車的交通沖突情況,結(jié)果表明,電動(dòng)自行車在沖突前的速度相較于自行車更高.

1.3 現(xiàn)有安全改善措施

1.3.1法規(guī)管理

由于非機(jī)動(dòng)車靈活、輕便、不確定性大,難以像機(jī)動(dòng)車一樣進(jìn)行有效、完善的管理,上路時(shí)安全隱患較多,我國(guó)多個(gè)城市通過(guò)禁行、劃定限行區(qū),以及限行時(shí)段等策略對(duì)非機(jī)動(dòng)車進(jìn)行安全管理.

1.3.2政策管理

非機(jī)動(dòng)車的宏觀管理是目前最經(jīng)濟(jì)、最普遍且必須的一種改善方式,用于提高非機(jī)動(dòng)車行駛的規(guī)范性與安全性.管理政策的落腳點(diǎn)一般在于頭盔的使用和管理控制方式的發(fā)布.

Osberg等[28]對(duì)美國(guó)和法國(guó)的非機(jī)動(dòng)車騎行情況進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)兩地不同的法律和政策造成了兩地非機(jī)動(dòng)車對(duì)于頭盔和夜間行車燈的使用.Karl等[29]認(rèn)為除了需要進(jìn)行工程措施的改善或提高人們的認(rèn)知外,非常有必要增加頭盔的使用,以此提高道路使用者的安全.

章茵[30]對(duì)南京、常州、銅陵三個(gè)大中小城市分別展開(kāi)調(diào)查,基于多個(gè)影響因子建立了非機(jī)動(dòng)車使用前后的方式選擇模型,根據(jù)不同城市特征下的非機(jī)動(dòng)車出行特征,對(duì)大中小城市分類提出不同的管理辦法,用于提升交通安全.張寧[31]針對(duì)南京市電動(dòng)自行車發(fā)展現(xiàn)狀,分析了電動(dòng)自行車的出行和安全特性,并從騎行者和非騎行者兩種角度提出了管理建議.Kroesen等[32]建立了一個(gè)概念結(jié)構(gòu)方程模型,并使用荷蘭的數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì).結(jié)果顯示,電動(dòng)自行車的極大地減少了傳統(tǒng)自行車的使用,也在較小程度上減少了汽車和公共交通工具的使用,因此得出交通管理方面應(yīng)主要從電動(dòng)自行車的角度出發(fā).Ou等[33]對(duì)有信號(hào)控制的交叉口的非機(jī)動(dòng)車行駛軌跡和交通沖突進(jìn)行了研究,并提出了一種禁止電動(dòng)自行車闖紅燈和逆行的控制方法.

1.3.3工程方面

非機(jī)動(dòng)車交通的特殊性,要求其對(duì)于工程方面的設(shè)施規(guī)劃、幾何設(shè)計(jì)和信號(hào)控制等更加完備有效.工程改造對(duì)于非機(jī)動(dòng)車的交通安全帶來(lái)的影響往往是最直接的,短時(shí)間內(nèi)能看到的成果是最顯著的,這方面的研究往往從交叉口作為重點(diǎn)出發(fā),對(duì)其進(jìn)行工程方面的改造,再對(duì)基本路段進(jìn)行補(bǔ)充延伸.

童蔚蘋等[34]針對(duì)雙向左轉(zhuǎn)信號(hào)控制交叉口,分析了各個(gè)交通方式的運(yùn)行特征,認(rèn)為設(shè)置非機(jī)動(dòng)車專用信號(hào),可以有效減少交叉口的交通沖突.張水潮[35]建立了機(jī)非軟隔離路段跨界行駛流量臨界值模型,當(dāng)非機(jī)動(dòng)車流量超過(guò)臨界值時(shí),可設(shè)置機(jī)非硬隔離設(shè)施提高交通安全.Yang等[36]提出了一種新的風(fēng)險(xiǎn)分析方法,能夠?qū)ψ孕熊囀鹿实膰?yán)重程度進(jìn)行預(yù)測(cè),并提出應(yīng)設(shè)置更多獨(dú)立非機(jī)動(dòng)車道和專用信號(hào)燈.張國(guó)強(qiáng)等[37]分析了有信號(hào)控制交叉口非機(jī)動(dòng)車過(guò)燈規(guī)律,從渠化和信號(hào)控制兩方面給出了方案.顧金剛等[38]研究了適應(yīng)非機(jī)動(dòng)車通行需求的交叉口渠化島的信號(hào)控制通行組織優(yōu)化方法.程振等[39]選取2種渠化方案,以指標(biāo)定量描述T型交叉口的交通運(yùn)行情況,對(duì)方案實(shí)施前后進(jìn)行對(duì)比分析,得到非機(jī)動(dòng)車道出入口彩鋪塊可明確地指引非機(jī)動(dòng)車行駛;機(jī)非隔離護(hù)欄把非機(jī)動(dòng)車侵占機(jī)動(dòng)車道比率下降了29.2%.

1.3.4教育方面

Hooshmand等[40]發(fā)現(xiàn)在不同的學(xué)校及不同的課程中,學(xué)生相對(duì)于不在學(xué)校學(xué)習(xí)都會(huì)獲得更多的非機(jī)動(dòng)車交通安全知識(shí),與指導(dǎo)教師無(wú)關(guān).Assailly[41]使用了標(biāo)志性的論文、交通安全研究機(jī)構(gòu)的合作報(bào)告,以及專家的書(shū)籍作為材料,提出了模擬器在提高危險(xiǎn)感知技能和校準(zhǔn)個(gè)人駕駛能力方面的效率的應(yīng)用領(lǐng)域.Hatfield等[42]基于自然騎行數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估安全騎行,針對(duì)兒童騎車行為提出了騎車安全倡議.季諾亞[43]以建構(gòu)主義理論、費(fèi)曼學(xué)習(xí)法,以及前喻文化理論為基礎(chǔ)為家庭內(nèi)部雙向?qū)W習(xí)制定了應(yīng)用路線,有效提升了兒童的道路危險(xiǎn)感知能力.

2 非機(jī)動(dòng)車出行安全改善研究思路

非機(jī)動(dòng)車出行安全與道路條件、交通流,以及道路使用者有很大的關(guān)系,但是從有效提升安全的角度出發(fā),最簡(jiǎn)潔、最易改善的應(yīng)該為出行條件.因此,需要根據(jù)非機(jī)動(dòng)車車流的特性,通過(guò)分析,重構(gòu)非機(jī)動(dòng)車行駛路徑,提升城市非機(jī)動(dòng)車出行的安全.城市非機(jī)動(dòng)車出行安全改善思路見(jiàn)圖1.

圖1 非機(jī)動(dòng)車出行安全改善研究思路

2.1 非機(jī)動(dòng)車交通流特征

1) 不穩(wěn)定性 當(dāng)前我國(guó)交通規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要考慮對(duì)象為機(jī)動(dòng)車,在目前非機(jī)動(dòng)車數(shù)量激增的情況下,非機(jī)動(dòng)車容易與其他交通混行,特別是沒(méi)有非機(jī)動(dòng)車專用相位的兩相位的信號(hào)交叉口,交通的混行情況更加嚴(yán)重.而且非機(jī)動(dòng)車群體在交通中處于相對(duì)弱勢(shì)的地位,由于害怕和緊張的心理,非機(jī)動(dòng)車易出現(xiàn)不穩(wěn)定的行駛狀態(tài),不能像其它車輛一樣保持穩(wěn)定的行駛路徑.

2) 聚集性 在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)從基本路段駛過(guò)來(lái)的大量非機(jī)動(dòng)車遭遇紅燈停在路口內(nèi),在待行區(qū)并排停車等待,當(dāng)進(jìn)入綠燈周期,停車等待的大量非機(jī)動(dòng)車并排呈群體性的快速駛?cè)虢徊婵趦?nèi),容易給機(jī)動(dòng)車的正常行駛產(chǎn)生嚴(yán)重影響.

3) 個(gè)體差異大 非機(jī)動(dòng)車的騎行者年齡、技術(shù)、知識(shí)素養(yǎng)等都差別較大,同時(shí)非機(jī)動(dòng)車的啟動(dòng)時(shí)間相較于機(jī)動(dòng)車來(lái)說(shuō)較短,且機(jī)動(dòng)靈活.

4) 穿插性 不同方向、不同地域行駛的各種機(jī)動(dòng)車車流、非機(jī)動(dòng)車車流存在合流、分流和交織的情況,由于非機(jī)動(dòng)車車型嬌小、啟動(dòng)快具有靈活性,當(dāng)非機(jī)動(dòng)車與其他車流進(jìn)行交織時(shí)容易尋找到可穿越間隙通過(guò),機(jī)動(dòng)車車流往往被迫中斷.

2.2 非機(jī)動(dòng)車出行安全改善原則

2.2.1專有路權(quán)

專有路權(quán)即非機(jī)動(dòng)車的路權(quán)與其他車輛的路權(quán)分開(kāi),根據(jù)路權(quán)分類可將其分為時(shí)間維度上的專有路權(quán)和空間維度上的專有路權(quán).空間上的專有路權(quán)強(qiáng)調(diào)橫斷面的路權(quán)分配,最好是非機(jī)動(dòng)車道、機(jī)動(dòng)車道、人行道分開(kāi)設(shè)置,非機(jī)動(dòng)車道可設(shè)置兩條車道,方便對(duì)向來(lái)車或同向超車.

目前主要的措施主要集中于空間維度上的專有路權(quán).時(shí)間維度上的措施主要有信號(hào)燈配時(shí)增加非機(jī)動(dòng)車相位;空間維度上的措施主要分為交叉口的專有路權(quán)措施和普通路段的專有路權(quán)措施,交叉口的專有路權(quán)措施為設(shè)置非機(jī)動(dòng)車待行區(qū),普通路段的專有路權(quán)措施有劃線分隔、物理分隔、停車帶分隔和空間分隔.各類做法設(shè)置見(jiàn)圖2.

圖2 專有路權(quán)各類措施

各類型的專有路權(quán)措施的定義、設(shè)置特征以及特點(diǎn)分析見(jiàn)表2.

表2 專有路權(quán)各類措施分析

2.2.2路權(quán)連續(xù)

多數(shù)城市解決交通擁堵的方法集中于擠壓非機(jī)動(dòng)車道及人行道來(lái)為機(jī)動(dòng)車增加道路空間,特別是交叉口、彎道等特殊路段,非機(jī)動(dòng)車易出現(xiàn)意料之外的橫向移動(dòng)、壓實(shí)線行駛,以及強(qiáng)行變道,出現(xiàn)典型的交通失范行為.要減少這種交通失范行為的發(fā)生需要保障非機(jī)動(dòng)車路權(quán)的連續(xù)性,讓非機(jī)動(dòng)車不需要通過(guò)強(qiáng)行變道侵占其他交通的路權(quán)來(lái)保證自己的路權(quán).保證非機(jī)動(dòng)車行駛路權(quán)連續(xù)是提高城市非機(jī)動(dòng)車安全的重要原則之一.

路權(quán)連續(xù)即非機(jī)動(dòng)車的路權(quán)不中斷,交叉口或彎道等特殊路段也保證路權(quán)連續(xù).當(dāng)前主要保證路權(quán)連續(xù)的措施從交叉口等地著手.各類做法見(jiàn)圖3.非機(jī)動(dòng)車導(dǎo)向線和渠化線是從空間路權(quán)的角度實(shí)行路權(quán)連續(xù)的原則,兩階段放行是從時(shí)間路權(quán)的角度實(shí)行路權(quán)連續(xù)的原則.

圖3 路權(quán)連續(xù)各類措施

各類型路權(quán)連續(xù)措施的定義、設(shè)置特征以及特點(diǎn)分析見(jiàn)表3.

表3 路權(quán)連續(xù)各類措施分析

2.2.3共享路權(quán)

交通系統(tǒng)的每一個(gè)參與部分都是重要不可或缺的,在實(shí)行非機(jī)動(dòng)車的安全提高措施時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)各參與部分的平等性.無(wú)法設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道的地方如醫(yī)院、中小學(xué)附近等地,利用共享路權(quán)設(shè)置混合車道.

根據(jù)各部分交通的特點(diǎn),需要保證交通資源的公平性,明確共享主體為交通設(shè)施,共享對(duì)象為用路人,保證非機(jī)動(dòng)車路權(quán)大于機(jī)動(dòng)車路權(quán).主要措施從兩個(gè)方面出發(fā),一方面是提高連通性,措施有斜坡式路緣石,可方便非機(jī)動(dòng)車推行、平面路緣石/柔性交通柱設(shè)計(jì),可為人行道提供隔擋同時(shí)兼顧兩側(cè)聯(lián)系;另一方面需標(biāo)明共享車道,例如混合車道設(shè)置非機(jī)動(dòng)車標(biāo)識(shí).各項(xiàng)措施見(jiàn)圖4.

圖4 共享路權(quán)各類措施

各類型共享路權(quán)措施的設(shè)置特征以及特點(diǎn)分析見(jiàn)表4.

表4 共享路權(quán)各類措施分析

3 結(jié) 論

1) 非機(jī)動(dòng)車交通事故數(shù)量快速上升,且事故的致死率高,事故大多發(fā)生在基本路段,這與非機(jī)動(dòng)車路權(quán)有深層關(guān)系,是交叉作用的結(jié)果.

2) 非機(jī)動(dòng)車出行的典型問(wèn)題總結(jié)為交通規(guī)劃者視角和道路使用者視角兩方面.從交通規(guī)劃者的視角看,非機(jī)動(dòng)車的需求與道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及道路配套設(shè)施不匹配;從道路使用者的視角看,我國(guó)混合交通嚴(yán)重,非機(jī)動(dòng)車使用者缺少規(guī)范系統(tǒng)的培訓(xùn),且在交通事故中處于弱勢(shì),易受到傷害.

3) 提出城市非機(jī)動(dòng)車出行安全綜合改善理論.基于非機(jī)動(dòng)車交通流特征的分析,提出專有路權(quán)、路權(quán)連續(xù)、以及共享路權(quán)三個(gè)方面的原則作為提高城市非機(jī)動(dòng)車出行安全的理論指導(dǎo).本文提出的綜合改善理論主要為理論指導(dǎo),下一步需通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)完善方法并驗(yàn)證其效果.