面向城市交通組織的交通參與者行為特征差異研究

陳瑞祥，劉金廣，朱新宇

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

0 引言

交通參與者行為特征差異屬于交通行為特征范疇，是對交通參與者行為特征差異開展細化系統(tǒng)的研究分析，如：機動車駕駛?cè)嗽谲囁龠x擇上的量值差異、非機動車騎行人在動態(tài)平衡能力上的強弱之分、行人在過街路徑選擇上的差異等，是交通參與者自身個體屬性、交通設施、外界環(huán)境等主、客觀因素綜合作用的結(jié)果，一定程度上反映了其合理的行為需求.研究面向城市交通組織的交通參與者行為特征差異有助于進一步提升交通組織適用性，在保障交通安全的基礎(chǔ)上，堅持以人為本的交通組織優(yōu)化設計原則，制定更加人性化、專門化、精細化的城市交通組織方案，保證城市交通組織方案的實施效果，營造更加安全、高效、舒適的城市道路交通環(huán)境.

目前國內(nèi)外關(guān)于交通組織的研究主要是采用交通控制技術(shù)、交通沖突技術(shù)、交通管理技術(shù)等，在微觀、中觀以及宏觀層面上，對道路交通進行科學合理的流量組織、流速組織、流向組織，多以通行能力、服務水平、延誤等指標衡量交通系統(tǒng)運行效率，并一直將以人為本作為一項基本原則，對交通參與者的部分行為特征差異亦有研究.如：機動車駕駛?cè)朔矫姘ㄜ囁龠x擇[1]、彎道行為特性[2]、停車讓行傾向[3]、超車持續(xù)時間[4]、啟動反應時間[5]和右轉(zhuǎn)準備行為[6]等；非機動車騎行人方面包括對非機動車道位置的選擇[7]、不同騎行群體間的行為差異[8]、分地點與車種的騎行行為效應[9]等；行人方面主要包括步速[10-12]、步幅、啟動速度、使用行人設施的偏好[13-16]等.但當前城市交通組織工作的出發(fā)點仍是在混合交通組織中對交通參與者各自路權(quán)的保障及方便出行，對交通參與者微觀行為特征差異的分析有待細化梳理，交通參與者行為特征差異與城市交通組織工作之間的映射關(guān)系還需進一步強化深入研究.

雖然國內(nèi)外學者對面向交通組織的交通行為特征已有相關(guān)研究，并在交通組織設計工作中提出了針對性的改善措施，但從實踐應用來看，細化量化的交通參與者行為特征差異指標體系有待進一步研究，以更好地支撐以人為本的交通組織設計.

1 交通參與者行為特征差異指標研究

按照交通參與方式的不同，本文將交通參與者分為3類：機動車駕駛?cè)?、非機動車騎行人與行人.不同交通方式參與者的主要交通行為特征有所差異，在部分交通場景中尤為突出，有可能會弱化道路交通組織實施效果.結(jié)合城市道路交通組織典型場景，構(gòu)建不同交通場景的交通行為特征差異指標體系，如表1所示.

表1 不同交通場景下交通參與者的主要行為特征差異指標體系

1.1 機動車駕駛?cè)诵袨樘卣鞑町愔笜?/h3>

機動車駕駛?cè)嗽谕ㄟ^交叉口、換道和超車等11種交通場景下有明顯行為特征差異，這就要求相應的機動車交通組織方案要更加注重人性化及通用性設計[17-25].其行為特征差異主要體現(xiàn)在車速、反應時間、軌跡和操控技能等方面.不同交通場景下機動車駕駛?cè)说男袨樘卣鞑町愔笜巳绫?所示.

1)行車速度與機動車駕駛?cè)藗€人因素有直接關(guān)系，同時也受道路交通環(huán)境影響.駕駛?cè)藗€人因素主要包括性別、年齡、駕齡、性格和受教育程度等.性格和年齡是對駕駛?cè)怂俣冗x擇行為影響最大的個人屬性指標，通常來說低駕齡、外向型的駕駛?cè)烁菀壮賉26].道路交通環(huán)境也時刻影響著機動車駕駛?cè)说男熊囁俣龋嚨涝綄?、轉(zhuǎn)彎半徑越大，通行更自由，駕駛?cè)吮銜x擇更高的速度；路面越粗糙或者在行人通過處安裝速度顯示器則會有效降低行車速度，保障行人安全[27-28].其他車輛的速度也會影響駕駛?cè)说乃俣冗x擇，因為駕駛?cè)藭r刻與其比較并調(diào)整自身速度.我國城市快速路85%位車速多在40～80 km/h[29],個體車速方差整體穩(wěn)定于5～15 km/h[30].

2)反應時間除受駕駛?cè)吮旧砩項l件限制外，也與行駛狀態(tài)及道路交通設施有關(guān).性別對反應時間有較大的影響，女性駕駛?cè)讼啾饶行择{駛?cè)耍磻芰π枰嗟挠柧毚螖?shù)[31].自然老化過程會明顯延長反應時間，通常老齡駕駛?cè)说姆磻獣r間會比青年人和中年人長[32].加減速狀態(tài)的不同也會造成反應時間的不同，減速狀態(tài)下駕駛?cè)俗⒁飧?，一般反應時間比加速狀態(tài)下更短.交通標志標線的視認性方面，由于交通參與者信息加工效率及負荷能力不同，最終在反應時間上會有所差異，通常駕駛?cè)艘曊J反應時間與指路標志路名數(shù)呈顯著線性正相關(guān)[33].另一方面，有研究表明在聲音和圖像2種信息同時發(fā)布的形式下駕駛?cè)说姆磻獣r間普遍更短一些[34].信號控制交叉路口的倒計時設備也會降低駕駛?cè)说膯臃磻獣r間，從而提高信號交叉口的運行效率[35].國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)藛臃磻獣r間范圍一般為0.05～5.00 s，考慮到交通參與者反應時間差異，一般取2 s進行交叉口的信號配時設計.國際道路協(xié)會則在道路規(guī)劃設計中提出6 s規(guī)則以增強道路交通環(huán)境的容錯能力[36].

3)駕駛軌跡與駕駛?cè)藗€體因素有直接關(guān)系，同時也受交通設施及環(huán)境的影響.在城市快速路出口減速匝道上，熟練駕駛?cè)四芨玫乇３诌M入匝道時的橫向位置，非熟練駕駛?cè)藙t偏右[37].冒進型駕駛?cè)藘A向于選擇較小的跟車及制動時距，保守型駕駛?cè)说母嚰爸苿訒r距則較大[38].駕駛?cè)嗽谲嚨肋x擇、車道位置保持等方面也會存在差異，以交叉口左轉(zhuǎn)彎行為為例，同一進口的不同左轉(zhuǎn)車道上周期當量交通量分布存在顯著差異，左轉(zhuǎn)車輛傾向于選擇與進口車道相對應的出口車道和與之相鄰的外側(cè)出口車道[21].伴隨路面老化，路側(cè)邊緣標線磨損，駕駛?cè)送鶗饾u偏離車行道中心線，偏向邊緣線[39].

4)操控技能除受駕駛?cè)俗陨眈{駛技能水平影響外，也與道路和環(huán)境條件有關(guān).如：掉頭、超車、坡道行駛、側(cè)方停車、倒車入庫和加減速等行為在不同駕駛?cè)说牟倏叵掠胁煌谋碚鱗40-41].新手駕駛?cè)说纛^可能需要更大的掉頭半徑，超車需要更大的車間間隙與更長的超車道長度，停車需要更寬敞的車位.造成差異的主要原因是操控技能的準確性，衡量的是駕駛?cè)藢r機的把握.不同駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)彎半徑也不完全一致，但通常不低于3.5 m[42].復雜路段及極端惡劣天氣等因素則會降低駕駛?cè)说牟倏丶寄?，影響駕駛安全.

1.2 非機動車騎行人行為特征差異指標

非機動騎行人在交叉口和路段場景下的行為特征差異明顯，對交叉口及路段的非機動車交通組織提出了更高要求[43-46].其行為差異主要體現(xiàn)在啟動速度、過街路線、橫向間距及易違反的交通規(guī)則等方面.不同交通場景下非機動車騎行人的行為特征差異指標如表3所示.

表3 非機動車騎行人行為特征差異指標

1)非機動車騎行速度與騎行人個人因素密不可分，同時也受道路幾何形狀、道路交通設施的影響.男性和青年人由于體力上的優(yōu)勢，騎行速度一般高于女性和老年人，也更容易超速騎行[47-48].外賣、快遞人員通常以電動車為交通工具，常與機動車、行人爭奪路權(quán)，車速往往更快.類比于機動車駕駛?cè)?，非機動車道越寬、道路線型變化越小，非機動車騎行人的通行更自由，便會選擇更高的騎行車速[49].在僅有劃線隔離路段的非機動車騎行速度較于有物理隔離的路段通常較低，這是因為物理隔離實施的存在減少了其他類型交通參與者對其騎行的干擾[46].由國內(nèi)外非機動車速度的研究可看出，城市道路非機動車的85%車速多在10～30 km/h區(qū)間內(nèi).目前我國規(guī)定電動車自行車最高時速不得超過25 km/h[50]，各城市采用的自行車設計速度多為10～20 km/h.

2)橫向間距與騎行人自身的騎行技能、騎行狀態(tài)及非機動車種類有緊密關(guān)系.騎行人的騎行能力越出色越有可能與他人保持更小的橫向間距，因為他們較少擔心其他參與者帶來的干擾.非機動車騎行人在操控上需要較強的動態(tài)平衡能力，動態(tài)平衡力的存在會造成排隊車輛的膨脹現(xiàn)象，騎行人為了保持平衡性可能選擇加速或蛇形軌跡[51].在交叉口排隊過程中，越靠近交叉口的騎行人因其求快心理往往選擇與他人更小的間距，而越靠后的騎行人選擇的間距則相對較大.非機動車的種類也會影響騎行人橫向間距的選擇，電動車的尺寸大于自行車，其動力輸出更強，因此需要更大的橫向間距[49].我國相關(guān)規(guī)范性文件規(guī)定交叉口非機動車進口道寬度不應小于2.5 m，交叉口內(nèi)通行空間寬度不宜小于3.0 m[52].

3)非機動車騎行人交通違法既與自身行為習慣有關(guān)，也與不合理的交通組織設計相關(guān).當非機動車道過窄，非機動車密度過高時，騎行人不得不侵占機動車道或人行道，造成非機動車的溢出率升高[46].在住宅區(qū)、學校及地鐵樞紐等場所若缺少合理的掉頭組織設計，非機動車騎行人往往會為了方便而逆向行駛，嚴重影響交通安全與效率.

1.3 行人行為特征差異指標

行人在信號控制交叉口、無信號控制交叉口、路段及路段人行橫道這4種交通場景下行為特征差異明顯，給相應的行人交通組織工作帶來挑戰(zhàn)[53-60].其行為特征差異主要體現(xiàn)在步行速度、感知判斷能力、步行路線選擇及易違反的交通規(guī)則等方面[15,60-64].不同交通場景下行人的行為特征差異指標如表4所示.

表4 行人行為特征差異指標

1)步行速度除受性別、年齡和職業(yè)等個體屬性影響外，出行目的、結(jié)伴構(gòu)成與信號配時等因素也會對其造成影響.一般情況下女性步行速度低于男性，同時速度波動范圍也低于男性[63].青年人的步行速度通常最快，中年人其次，兒童和老年人的步行速度一般最慢[64].行人的出行目的的緊迫性也會影響其步速，越緊迫往往走得越快.行人通行時間越短、人行橫道越長、車流量越大都會增加行人過街的壓力從而加快步速.國內(nèi)外研究表明行人步行速度多集中于0.50～2.20 m/s，過街步行設計速度多取0.85～1.20 m/s.

2)步行路線的選擇并非完全基于快捷性需求.通常來說行人為了最低的時間與體力成本都會選擇最短路徑，但并非所有人總是采用最短路徑.大多數(shù)老年人喜歡沿著主要道路確定方向而非許多短路徑連接成的路線[65]；男孩、年齡較小的兒童和認知功能較低的兒童偏向于選擇危險的步行路線[66].因此步行路線的選擇是行人基于其自身的個體性差異，結(jié)合出行目的，在權(quán)衡成本與效益后作出的選擇.

3)過街設施的選擇通常與行人的年齡與性別有關(guān)，同時受到時間及無障礙設計的影響.研究發(fā)現(xiàn)行人普遍不喜歡立體交叉設施，尤其是女性和老年行人，他們十分在意其時間成本及是否存在通行障礙[67].來自印度的研究人員發(fā)現(xiàn)立交橋的使用隨著年齡的增加而減少；女性受訪者十分關(guān)切使用地下通道尤其是在夜間的安全效益[13].

4)過街風格是指行人的過街行為傾向，主要受到行人本身生心理因素的影響.過街風格通常歸類為4種：正常型、中途加快型、中途放慢型、中途停駐型[68].正常型的行人在過街時步速均勻，心態(tài)穩(wěn)定；中途加快型的行人在過街時往往由于穿行過程中遇到的車流呈現(xiàn)先慢后快的特點；中途放慢型的行人在穿行過程中呈現(xiàn)先快后慢的特點；中途停駐型的行人的啟動很大膽，但會因遇到的車流量大猶豫甚至停頓.

2 應用探討

交通組織作為交通管理的重要一環(huán)，目標是使道路交通始終處于安全、有序、高效的運行狀態(tài)，作用對象是全體交通參與者的交通行為[69].對交通參與者行為特征差異的分析服務于道路交通組織優(yōu)化的全過程，對深化交通組織優(yōu)化決策目標、優(yōu)化交通安全評估體系、提升交通安全人因管理水平、規(guī)范交通運行秩序、服務智慧交通建設有積極意義，應用前景廣闊.

2.1 深化交通組織優(yōu)化決策目標

交通組織優(yōu)化的目標通常是更快的出行速度、更低的路網(wǎng)負荷、更短的出行時間與更少的交通沖突等，這些指標多是從宏觀與結(jié)果層面來構(gòu)建的，對交通參與者行為特征差異及其交通體驗的考量有待提升，尚不足以指導人性化交通組織的實施.分析交通參與者的行為特征差異，可深化交通組織優(yōu)化的目標，提升服務質(zhì)量，為交通組織策略的優(yōu)化提供決策支撐.如，在滿足基本的安全與效率需求后，將提高交通參與者行為連續(xù)性、視覺連續(xù)性、對交通規(guī)則的自覺參與度，降低道路平縱線型對駕駛舒適度的影響，緩解紅燈等待時間對行人情緒的壓力等作為下一步的決策目標.

2.2 優(yōu)化交通安全評估體系

交通安全評估是對道路交通系統(tǒng)中潛在或固有的威脅進行評估，評估目的和對象不同,其內(nèi)容和指標也不同[70].交通參與者自身的不可靠性是道路交通系統(tǒng)潛在的威脅之一，對交通參與者行為特征差異的定性與定量分析能豐富交通安全評估的內(nèi)涵，剖析交通組織要素與交通參與者行為特征間的匹配程度.如，老年社區(qū)交叉口行人綠燈通行時間與設計步速的匹配、交叉口非機動車放行方法與騎行人騎行習慣的匹配、彎道半徑與機動車橫向偏距的匹配等.進一步地可提高對交通事故發(fā)生可能性及危險程度評估的準確性，確定適用的改進措施，優(yōu)化交通安全評估體系.

2.3 提升人因安全管理水平

根據(jù)事故致因理論，道路交通系統(tǒng)中人、車輛與道路環(huán)境任一子系統(tǒng)的故障都會引發(fā)交通事故.一方面，弱勢交通參與者的行為特征差異反映了其對道路交通系統(tǒng)較差的適應能力，城市交通組織要重視弱勢交通參與者的安全需求，予以專門化的考慮，如殘疾人群較普通人需要更大更舒適的空間、更明顯的視覺或聽覺導向、更多樣化的設施[71]；另一方面，分析交通參與者處理交通事件能力及冒險交通行為的差異有助于梳理交通事故中的人為因素，把準交通安全源頭脈，提出基于人因的整改措施.如，對處突能力差的機動車駕駛?cè)诉M行專門技能培訓、在交通組織設計中適度延長感知反應時間以構(gòu)建更 “寬容”的道路交通環(huán)境等.

2.4 規(guī)范交通運行秩序

交通組織方案對交通參與者的行為作出了具體規(guī)范，但執(zhí)行效果往往并不理想，如行人未必走過街天橋而選擇直接路面過街、非機動車騎行人侵占機動車道甚至逆向騎行等.排除部分交通參與者自身法律意識淡泊的原因，不合理的交通組織方案也是交通參與者違規(guī)行為的誘因之一.分析交通參與者行為特征差異，尤其是易違反的交通規(guī)則，從中提煉其切實的行為訴求，在交通組織方案制定中予以充分考慮，可降低違法率，規(guī)范運行秩序.如，在保證安全的前提下將左轉(zhuǎn)非機動車二次過街改為同左轉(zhuǎn)機動車同流線，在有條件的路段施劃單側(cè)雙向非機動車道，在空間及信號配時允許的交叉口施劃對角線人行橫道等.

2.5 服務智慧交通建設

智慧交通旨在建立一個全方位、實時準確、高效的綜合運輸系統(tǒng)，通過使用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)模型等技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)性、實時性、信息交流的交互性以及服務的廣泛性[72].交通參與者參與交通活動的過程產(chǎn)生了大量的交通行為特征數(shù)據(jù)，充分利用這些數(shù)據(jù)能幫助設計人員了解交通參與者的行為習慣與偏好，預測交通參與者行為，獲悉其差異化的行為需求，有效協(xié)調(diào)好交通參與者、車輛與道路三者的關(guān)系，服務于智慧交通的建設.如，利用機動車駕駛?cè)诵袨樘卣鲾?shù)據(jù)預測異常駕駛行為，并通過車載設備、路側(cè)互聯(lián)設備、移動設備等媒介進行預警提示等.

3 結(jié)束語

我國的城市道路交通流多以混合交通流為主，交通參與者的數(shù)量大、類型多、行為特征差異顯著，加之交通工具日新月異，給交通組織優(yōu)化工作帶來了巨大的挑戰(zhàn).基于既往研究成果，本文在分析3類交通參與者主要行為特征差異的基礎(chǔ)上，剖析造成差異的各類原因，提煉出相應的行為特征差異指標，初步構(gòu)建了交通參與者的行為特征差異指標體系，為深化城市道路交通組織優(yōu)化提供了理論支撐.下一步將對指標體系的全面性、系統(tǒng)性及科學性進行深化研究，并開展交通參與者行為特征差異與組織策略的量化關(guān)系研究.