信控交叉口非機(jī)動車待行特性

王濤，覃國峰,楊岸磊，裴星朋，楊德勝

(1.桂林電子科技大學(xué)建筑與交通工程學(xué)院，廣西桂林　541004；2.東南大學(xué)交通學(xué)院，江蘇南京　210096)

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信控交叉口非機(jī)動車待行特性

王濤1，2，覃國峰1,楊岸磊1，裴星朋1，楊德勝1

(1.桂林電子科技大學(xué)建筑與交通工程學(xué)院，廣西桂林541004；2.東南大學(xué)交通學(xué)院，江蘇南京210096)

基于實(shí)地觀測，分析信控交叉口非機(jī)動車待行行為特性和影響因素，建立停車線提前和BOX(在人行道前方設(shè)置非機(jī)動車待行區(qū)域,設(shè)置非機(jī)動車和機(jī)動車雙停車線的形式)2種交叉口待行方式下非機(jī)動車待行位置的預(yù)測模型。結(jié)果顯示：BOX待行方式下非機(jī)動車騎行者的趨前性更加明顯、更容易出現(xiàn)待行違章行為，停車線提前方式下非機(jī)動車更容易發(fā)生信號違章；先放左轉(zhuǎn)再放直行的信號相位順序使非機(jī)動車更容易出現(xiàn)違章行為，過街寬度對待行位置分布有顯著影響，不同待行位置的非機(jī)動車違章率差異明顯；在停車線提前待行方式下，左側(cè)直行的機(jī)動車流量與等待區(qū)內(nèi)停車數(shù)量負(fù)相關(guān)，對向直行的機(jī)動車流量與等待區(qū)內(nèi)停車數(shù)量正相關(guān)；在BOX待行方式下，對向左轉(zhuǎn)的機(jī)動車流量與等待區(qū)內(nèi)側(cè)停車數(shù)量正相關(guān)。

信號交叉口；非機(jī)動車；待行位置；停車線提前；BOX

非機(jī)動車是城市交通的重要組成部分，在我國城市交通系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用[1]。自行車靈活方便、占道面積小、無污染、節(jié)省能源，給交通出行帶來了極大方便。電動自行車比自行車省力、快捷、比機(jī)動車方便、經(jīng)濟(jì)，越來越受到人們的歡迎[2]。但非機(jī)動車數(shù)量龐大且難于管理的特點(diǎn)成為引起城市交通秩序混亂的重要原因，同時(shí)在道路設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)對非機(jī)動車考慮不充分，造成非機(jī)動車待行空間不足、待行混亂，進(jìn)一步加劇了城市道路交叉口秩序的混亂，降低了交叉口的通行效率。

文獻(xiàn)[3]對BOX交叉口設(shè)置自行車待行區(qū)域的實(shí)用性進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[4]對BOX交叉口設(shè)置自行車待行區(qū)域前后的自行車待行行為特性進(jìn)行對比，表明設(shè)置BOX待行區(qū)域后自行車的待行位置更加規(guī)范。近幾年針對信號交叉口非機(jī)動車待行位置不規(guī)范的問題，桂林市對大量的交叉口非機(jī)動車待行區(qū)域進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[5]，其中最主要的待行方式為停車線提前[6]和BOX 2種交叉口待行方式。本文基于對桂林市區(qū)5個(gè)信控交叉口非機(jī)動車待行行為的觀測，對停車線提前和BOX 2種交叉口待行方式下非機(jī)動車的待行特性以及影響因素進(jìn)行研究。

1　交叉口待行方式

1)BOX

BOX交叉口待行方式如圖1所示。BOX待行方式是在人行道前方設(shè)置非機(jī)動車待行區(qū)域，設(shè)置非機(jī)動車和機(jī)動車雙停車線的形式。這種待行方式是為了達(dá)到讓非機(jī)動車優(yōu)先于機(jī)動車先行的目的。非機(jī)動車待行區(qū)域位于交叉口人行橫道前，主要適用于左轉(zhuǎn)機(jī)動車流量比較小的平面交叉口。

2)停車線提前

停車線提前交叉口待行方式如圖2所示，在信號交叉口，由于非機(jī)動車的起動比機(jī)動車快，短時(shí)間能越過交叉口，故將非機(jī)動車停車線劃在機(jī)動車停車線之前。這種待行方式下，在信號燈由紅燈變?yōu)榫G燈時(shí)，非機(jī)動車提前于機(jī)動車優(yōu)先駛?cè)虢徊婵?，避免綠燈初期因非機(jī)動車駛出停車線而引起的非機(jī)動車與機(jī)動車之間的沖突與干擾。非機(jī)動車停車線提前為非機(jī)動車騎行者提供了更加良好的視距，同時(shí)避免了非機(jī)動車在機(jī)動車尾氣環(huán)境下停車待行。

圖1　BOX的待行方式示意圖

圖2　停車線提前的待行方式示意圖

本文針對BOX和停車線提前2種交叉口待行方式，以桂林市部分典型交叉口為例，進(jìn)行實(shí)地交通調(diào)查、觀測，分析非機(jī)動車待行方式特性及其待行位置的影響因素。

2　典型交叉口實(shí)地觀測

選取桂林市具有代表性的交叉口，交叉口基本情況如表1所示。采用人工調(diào)查法和視頻調(diào)查法[7-8]，在8：00—8：30、10：00—10：30、15：00—15：30、17：00—17：30 4個(gè)高峰、平峰時(shí)段，對選取的交叉口道路條件、交通環(huán)境、非機(jī)動車待行行為等內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)查、觀測，交叉口如表2所示。

表1　交叉口基本情況

根據(jù)視頻觀察的交叉路口，每15 min統(tǒng)計(jì)1次，共獲取48組待行行為數(shù)據(jù)、8 188個(gè)非機(jī)動車個(gè)體行為樣本，其中有466個(gè)非機(jī)動車違章樣本。

3　非機(jī)動車待行行為特性

1)非機(jī)動車待行位置分布特性

表3為調(diào)查得到的2種待行方式下非機(jī)動車待行位置分布率差異性的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果(t為檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，P為抽樣誤差概率)。由表3可知，兩種待行方式下非機(jī)動車待行位置分布率有顯著差異(P<0.05則表示在95%置信度下樣本有顯著差異)。停車線提前待行方式下非機(jī)動車在等待區(qū)內(nèi)的分布率比例為70.4%，顯著高于BOX方式下的待行區(qū)的分布率38.4%。而在BOX待行方式下，非機(jī)動車在等待區(qū)前的待行分布率為40.9%，高于停車線提前方式下的待行分布率10.0%，表明在停車線提前的待行方式下，非機(jī)動車在等待區(qū)前待行的分布率較低，即停車線提前的待行方式對阻止騎行者不合理停車的約束作用強(qiáng)[9]，而BOX待行方式下非機(jī)動車騎行者的趨前性更加明顯。

表2　觀測內(nèi)容匯總

表3　非機(jī)動車待行位置分布概率差異性檢驗(yàn)

2)非機(jī)動車待行位置違章特性

非機(jī)動車在2種待行方式的待行位置違章率差異性的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。由表4可知，在停車線提前待行方式下，非機(jī)動車待行位置的違章率為29.6%，而在BOX待行方式下非機(jī)動車待行位置違章率為61.6%，2種待行方式下的待行位置違章率存在顯著的差異(t=31.732，P<0.001)，說明非機(jī)動車在BOX待行方式下更容易出現(xiàn)待行違章行為[10]。

表4　2種待行方式的非機(jī)動車待行位置違章率差異性檢驗(yàn)

3)非機(jī)動車待行方式信號違章特性

非機(jī)動車在2種待行方式的信號違章率差異性的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示。由表5可知，在停車線提前的待行方式下，非機(jī)動車平均信號違章率為14.84%，在BOX待行方式下非機(jī)動車平均信號違章率為10.05%，停車線提前方式下非機(jī)動車信號違章率是BOX待行方式下的1.5倍，說明在停車線提前方式下非機(jī)動車更容易發(fā)生信號違章[11]。

表5　2種待行方式的非機(jī)動車信號違章率差異性檢驗(yàn)

以停車線提前的待行方式為例，對非機(jī)動車在不同待行位置時(shí)其信號違章率數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(F為檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量)[12]，檢驗(yàn)結(jié)果如表6所示。由表6可知，待行位置位于待行區(qū)前和待行區(qū)左側(cè)的非機(jī)動車更容易違章；不同待行位置非機(jī)動車違章率差異明顯。

表6　停車線提前待行方式下不同待行位置非機(jī)動車信號違章率單因素方差分析

4　非機(jī)動車待行行為影響因素分析

1)信號相位順序?qū)Ψ菣C(jī)動車待行違章的影響

對不同信號相位順序的非機(jī)動車待行違章數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析[13-15]，結(jié)果如表7所示。由表7可知,檢驗(yàn)的F值為3.510，對應(yīng)的P值為0.046<0.05，信控方式對非機(jī)動車待行違章率的影響是顯著的，且先放左轉(zhuǎn)再直行的信號相位順序更容易使非機(jī)動車出現(xiàn)違章行為。

表7　信號相位順序與待行違章率的相關(guān)性分析

2)過街寬度對非機(jī)動車待行位置的影響

對非機(jī)動車待行位置與過街寬度的相關(guān)性進(jìn)行分析，直接對統(tǒng)計(jì)樣本進(jìn)行分析得到t、p如表8所示。由表8可知：過街寬度對待行位置有顯著影響。過街寬度越大，騎行者急于穿越交叉口的心理越強(qiáng)烈，因此更有可能在待行區(qū)前及左側(cè)聚集；過街寬度越小，騎行者有可能在待行區(qū)內(nèi)及右側(cè)聚集。研究發(fā)現(xiàn)，非機(jī)動車在待行區(qū)后的概率與過街寬度的相關(guān)性不顯著[16](P>0.05)。

3)交通量對待行位置分布的影響

利用線性回歸模型，分析非機(jī)動車待行位置與交叉口機(jī)動車和非機(jī)動車流量的關(guān)系。線性回歸模型側(cè)重于考察變量間的數(shù)量變化規(guī)律，并通過線性表達(dá)式，即線性回歸方程，來描述其關(guān)系，進(jìn)一步確定一個(gè)或幾個(gè)變量的變化對另一個(gè)變量的影響程度。m個(gè)自變量的多元線性回歸方程可表示為

式中：y為因變量；xi為自變量；a、b為回歸系數(shù)[17]。

表8　過街寬度與待行位置的相關(guān)性分析

針對停車線提前和BOX 2種待行方式，分別建立其待行位置分布的數(shù)學(xué)模型。定義變量:y1～y5分別為非機(jī)動車等待區(qū)內(nèi)、等待區(qū)右側(cè)、等待區(qū)左側(cè)、等待區(qū)前及等待區(qū)后停車數(shù)量，x0～x9分別為待行非機(jī)動車總數(shù)、本向直行機(jī)動車流量、本向左轉(zhuǎn)機(jī)動車流量、本向右轉(zhuǎn)機(jī)動車流量、對向直行機(jī)動車流量、對向左轉(zhuǎn)機(jī)動車流量、右側(cè)直行機(jī)動車流量、右側(cè)左轉(zhuǎn)機(jī)動車流量、左側(cè)直行機(jī)動車流量及左側(cè)左轉(zhuǎn)機(jī)動車流量。

利用最小二乘法，采用逐步回歸對2種待行方式下非機(jī)動車待行位置分布回歸模型進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定，并對模型進(jìn)行整體擬合度檢驗(yàn)(R2)、整體顯著性檢驗(yàn)(P)。經(jīng)運(yùn)算預(yù)測模型結(jié)果如表9、10所示(表10中因BOX待行方式待行區(qū)域后方即為機(jī)動車，所以數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)無待行區(qū)后)。由表9、10可知：在停車線提前的待行方式下，左側(cè)直行的機(jī)動車流量x8與非機(jī)動車等待區(qū)內(nèi)停車數(shù)量y1負(fù)相關(guān)，對向直行的機(jī)動車流量x4與等待區(qū)內(nèi)停車數(shù)x8正相關(guān)，即成正比關(guān)系；在BOX待行方式下，左側(cè)左轉(zhuǎn)的機(jī)動車流量x9與等待區(qū)內(nèi)側(cè)停車數(shù)y2正相關(guān)。

表9　停車線提前待行方式待行位置分布回歸模型

表10　BOX待行方式待行位置分布回歸模型

5　結(jié)語

1)分析非機(jī)動車待行位置分布特性、待行位置違章特性、待行方式信號違章特性，并對信號相位順序、過街寬度、交叉口機(jī)動車和非機(jī)動車流量等因素對非機(jī)動車待行行為的影響進(jìn)行研究，研究結(jié)果可以為提高交叉口通行效率、改善交通安全環(huán)境提供理論參考。

2)本文對非機(jī)動車的調(diào)查，沒有考慮騎行的舒適度、騎行者感知的危險(xiǎn)來源、待行區(qū)域是否具有合理性等。針對待行位置分布特性的改進(jìn)建議和措施，缺乏改進(jìn)的可行性效果評估和仿真。這些都是在后續(xù)研究中值得考慮和完善的問題。

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(責(zé)任編輯：楊秀紅)

The Characteristics of Non-Motorized Vehicle in the Signal Intersection

WANGTao1，2,QINGuofeng1,YANGAnlei1,PEIXingpeng1,YANGDesheng

(1.SchoolofArchitectureandTranspertationEngineering,GuilinUniversityofElectronicTechnology,Guilin541004,China; 2.SchoolofTransportation,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

The characteristics and influential factors of the waiting behaviors of the non-motorized vehicle in the signalized intersection based on the real observations is analyzed. Then the prediction model of the waiting area of the non-motorized vehicle in the two waiting modes of the intersection, the advanced stop line and BOX (that is, setting up the waiting area of the non-motorized vehicle in front of the sideroad, the double stop lines of the non-motorized vehicle and the vehicle) is established. The results show that in the BOX waiting mode, the non-motorized riders are more obvious and easier to go ahead and violate the waiting rules while in the advanced waiting mode,and the non-motorized vehicles are easier to be against the signal rules; the phase sequence of left-turn first and going straight makes the non-motorized vehicles easily violating the traffic rules; the distribution of the street width also has the obvious influence on the waiting area that there are the clear differences of breaking the traffic rules in the different waiting areas; in the advanced stop line mode the flow of vehicles going straight on the left is negatively correlated with the number of vehicles stopping in the waiting area, and the opposite flow of vehicles going straight is positively correlated with the number of vehicles stopping in the waiting area; and finally in the BOX waiting mode, the flow of overcoming vehicles turing left is positively correlated with the number of inward vehicles stopping in the waiting area.

signal intersection; non-motorized vehicle; waiting areas; advanced stop line；BOX

2016-04-12

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51408145)；廣西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014GXNSFBA118255)；國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(20140595037)

王濤(1985—)，男，江蘇徐州人，桂林電子科技大學(xué)講師，東南大學(xué)博士研究生，主要研究方向?yàn)榻煌ò踩?、城市交通?guī)劃，E-mail：117564480@qq.com.

10.3969/j.issn.1672-0032.2016.03.線西直門站站臺客流仿真007

U491

A

1672-0032(2016)03-0036-07