電動自行車交通安全研究綜述

傅金睿 季晨宸 何 琳

（江蘇省科學技術情報研究所，江蘇 南京 210042）

電動自行車交通安全研究綜述

傅金睿 季晨宸 何 琳

（江蘇省科學技術情報研究所，江蘇 南京 210042）

隨著國家經濟水平的發(fā)展，人們出行需求的增加，電動自行車因為其速度快、價格低、能耗少等特點而受到普通居民的歡迎，社會保有量逐年增加。但是，電動自行車在帶來出行便利的同時，也由于其車速過快、車身過重、蓄電池的環(huán)境污染等因素帶來了交通安全、交通管理、環(huán)境保護的難題。因此，研究電動自行車的交通安全特性、交通管理具有非常重要的現(xiàn)實意義。

電動自行車；交通安全；國內外研究

電動自行車是近年來興起的一種新型的出行交通工具，由于其具有輕便、靈巧、價格低、能耗少、速度快、污染較小等特點，越來越受到普通居民的歡迎，使用電動自行車的群體急劇膨脹。

國外從上世紀70年代對電動自行車開始進行研制，90年代投入市場。受到環(huán)保意識、節(jié)約能源、購買能力等因素的影響，國際市場上電動自行車的需求量逐步上升。許多國家己經把電動自行車看作為未來交通發(fā)展的趨勢，歐盟、日本、美國等國家還制定了相關的法規(guī)，以規(guī)范電動自行車的發(fā)展。在東南亞和我國臺灣省，政府為了減少機動車出行和摩托車數量，將電動自行車作為綠色環(huán)保產品而支持其發(fā)展。

但是，電動自行車自身的技術特性也給騎行人和出行人造成了極大的安全隱患。電動自行車是介于自行車和摩托車之間的一種交通工具，兩輪行駛穩(wěn)定性較差，速度又較自行車快得多，與自行車在非機動車道混合行駛，道路占用面積大于自行車，降低道路通行能力，極易造成交通事故。電動自行車的能量源鉛酸蓄電池也存在著對環(huán)境的污染，生產廠家任意改造電動自行車技術標準，電動自行車質量參差不齊，也成為交通事故增加的因素。

隨著我國電動自行車的擁有量的急劇增加，也給城市交通管理帶來了極大的難度，城市交通問題越來越嚴重，許多的矛盾直接指向了電動自行車。一方面是普通居民對電動自行車的需求逐漸增加，一方面是政府對電動自行車的限制逐步加強。如何平衡、協(xié)調居民的出行需求和交通管理者的管理之間的關系，在今后一段時間內是交通管理者的一大難題。如何減少電動自行車的交通安全事故、確保行駛安全，保障交通暢通，以及減少蓄電池的污染，具有非常實際的現(xiàn)實意義。

1. 電動自行車研究現(xiàn)狀

（1）國內研究現(xiàn)狀

我國的電動自行車絕大部分是采用不需要人力騎行的全電動模式，生產廠家和品牌眾多。目前，我國對于電動自行車的生產和管理還沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標注，對于電動自行車這種交通方式的研究還較少，大多為關于電動自行車管理政策的研究。這也使得我國不同地區(qū)、不同城市對待電動自行車的管理方式不盡相同。

國內關于電動自行車交通安全的研究起步較晚，國內研究電動自行車的學者主要有陳艷艷、王曼麗、馬國忠、石臣鵬、董斌杰等。

2002年，北京工業(yè)大學的陳艷艷等人對電動自行車做了綜合性的研究，從安全、城市交通發(fā)展戰(zhàn)略、環(huán)境等幾個方面考慮，作出了像北京這類大都市不適合發(fā)展電動自行車的結論。

2005年，蘇文杰主要從電動自行車的速度和重量兩個方面進行了可行性分析。根據GB7258-2004 “機動車運行安全技術條件”1.3款：超過20km/h的電驅動二輪車輛即為輕便摩托車（Moped），電動自行車速度突破20km/h不可行。另外，從“以人為本”的設計思維來考慮，重量增加到50kg也是不可行的。

2006年，馬國忠副教授在詳細分析電動自行車發(fā)展影響因素、管理問題、交通特性、安全特性等以及借鑒國外管理政策的基礎上，指出電動自行車的設計時速與單車質量是影響其安全特性的主要因素。同時，馬國忠副教授還強調要實現(xiàn)電動自行車的發(fā)展和管理模式由事后治理型，逐漸向預防型、保障型交通方式轉變。

2007年，重慶交通大學的石臣鵬主要從物理學和法律法規(guī)的角度，對電動自行車的安全特性進行了詳細的分析，并提出了針對電動自行車交通現(xiàn)狀相應的管理對策。另外，清華大學的常玉林等根據馬爾可夫鏈的基本原理建立電動自行車方式分擔預測模型，并結合石家莊市的實際情況，分別在無約束條件、限制條件和適度發(fā)展條件三個場景下，預測電動自行車在石家莊市未來交通結構中所占的比例。無約束條件、限制條件和適度發(fā)展條件三個場景下的預測結果分別為：33%，1%，10%。

2008年，同濟大學的董斌杰對電動助動車的車輛特征、使用人群特征、使用特征和交通流特征進行了深入分析。依據特征分析的研究成果，從出行成本、能源效率、環(huán)境效率、交通效率四個方面對電動助動車進行了相應評價，并從城市管理者的角度，運用層次分析法對小汽車、公交車、電動助動車進行了綜合評價。

2010年，西南交通大學的王曼麗對電動自行車的使用人群特征、車輛特征、電動自行車的道路環(huán)境進行了分析，通過交通沖突技術分析了電動自行車與機動車沖突的類型及原因。根據電動自行車車輛特點、使用者特點，結合我國城市道路交通環(huán)境的實際情況，定性的解釋了電動自行車交通的安全問題。最后從車輛設計、交通管理和交通工程三個方面提出了一些建議。

2011年，蘇州科技學院的朱文婷等運用運動學的相關理論，引用剎車距離的計算公式，通過對電動自行車交通事故與車速和車載關系的試驗和計算，剖析了電動自行車交通風險的成因。得出當車載質量分別為75kg、100kg、125kg及150kg時，電動自行車的最高安全行車速度應當分別限定在28km/h、22km/h、19km/h及16km/h。

（2）國外研究現(xiàn)狀

國外從上世紀70年代開始對電動自行車進行研制，日本雅馬哈公司于1994年率先向市場推出了第一輛電動自行車。受環(huán)保意識、節(jié)約能源等因素的影響，國際市場上電動自行車的需求量逐步上升。

我國臺灣對電動自行車持肯定、支持的態(tài)度，出臺了電動自行車的標準，并從2000年7月1日起對購買電動自行車者給予4000元新臺幣的補助，以推廣普及電動自行車。

日本是世界上電動自行車商品化發(fā)展較早的國家之一，并率先在世界上掀起電動自行車熱潮。但是，日本的相關標準規(guī)定，只允許采用比例助力控制系統(tǒng)，不允許采用全電動模式，即只允許采用智能助力型電動自行車。日本電動自行車一般使用鎳鎘電池、鎳氫電池，車重一般為20kg～28kg。

歐洲國家生產銷售電動自行車也較早，1999年德國和歐洲的電動自行車銷量分別為17000輛和40000輛，電動自行車在歐洲市場的發(fā)展比較平穩(wěn)。歐美電動自行車一般為采用鉛酸蓄電池的智能助力型電動自行車（電動助力車），歐美國家更多的是將電動自行車作為健身娛樂器械，而不是出行交通工具。

美國2001年參議院、眾議院通過關于電動自行車的法令，“所謂‘電動自行車’意指配有完全可以蹬踏并裝有功率小于750W（1馬力）的電動機的兩輪或三輪車輛。它在平坦的鋪砌路面上，載上體重為170磅（77kg）的騎行者，僅用電動機驅動時，最高車速不應小于每小時20英里（32km/h）?！钡绹加蜋C動車占98%，自行車所占比例僅為2%，美國電動自行車更多的是使用智能助力型電動自行車作為健身娛樂器械。

歐美國家由于經濟、城市規(guī)模、公共交通水平等原因，出行以機動化為主要方式，電動自行車數量和人均擁有比例都較小。而且國外的電動自行車也大多為智能助力型電動自行車，必須通過人力騎行，這種電動自行車只能起到節(jié)省體力的功能，行駛速度與普通自行車相差不大。電動自行車大多作為短途出行、健身娛樂器械，而不是主要的出行交通工具。因此，國外的電動自行車交通問題并不突出，一般沒有專門對電動自行車的研究，把電動自行車與普通自行車同作為非機動車進行管理。

2003年，Jan Garrard通過調查分析女性騎自行車出行的個人、社會和環(huán)境屬性，發(fā)現(xiàn)澳大利亞女性騎自行車人數只有男性騎自行車人數近一半的一個重要因素是安全。因此，只要確保騎自行車的環(huán)境是安全并被支持的，就能促使更多的澳大利亞女性參與到騎自行車出行和娛樂的行列中。另外，Rodier等回顧了包括步行、自行車、滑冰、滑板運動、騎摩托車、操作輪椅等在內的行人環(huán)境下的慢行交通方式的安全問題。通過回顧得出了一些結論：使用慢行交通方式受傷的危險性較?。淮蠖鄶德薪煌ǚ绞绞鹿什皇桥c其它慢行交通方式或者機動車的沖突；道路和非道路環(huán)境下的事故頻率與慢行交通方式使用環(huán)境的頻率相關；慢行交通方式事故的主要安全因素包括：道路表面狀況、使用者和機動車輛駕駛員失誤、駕駛員視線遮蔽、慢行交通工具設計特性。

2004年，Parker提出使用自行車、助力車、電動自行車代替私人小汽車出行，是旅客運輸節(jié)約汽油的實際選擇。Parker還指出修改陸地運輸法案以鼓勵像助力車和電動自行車這類綠色交通方式，減少小汽車和石油依賴，是一個風險管理策略。

2005年，Ulrich將私人電動車輛主要子系統(tǒng)的技術評估與車輛性能的技術模型結合起來，估計給定功能要求下車輛的成本和重量。論文主要解決的是私人電動車輛設計方面的技術限制問題。

2006年，Parker在分別介紹日本、中國、澳大利亞、美國等國家電動助力車市場的基礎上，指出電動助力車將至少在兩個方面給澳大利亞帶來好處：一是滿足澳大利亞老年人的出行需要；二是減少澳大利亞持續(xù)增長的對石油的依賴。為了實現(xiàn)這兩個方面的好處，澳大利亞當局首先需要從立法的角度規(guī)范電動助力車的使用。

從2007年開始，美國加利福尼亞大學伯克利分校的Christopher R. Cherry對中國的電動自行車進行了大量的研究。研究主要以中國兩大城市——昆明和上海的電動自行車基礎數據為依據，從流動性、可達性、安全性三個方面對電動自行車的影響進行了分析，同時也闡述了電動自行車對環(huán)境的影響。另外，Cherry還探討了電動自行車禁令的影響，并給出了一些與電動自行車有關的政策建議。

2008年，Weinert等運用力場分析方法研究了中國電動自行車未來技術和市場的演變。作者分析確定了：推進和阻礙未來電動自行車市場增長的主要力量，這些力量背后的根本原因，以及大范圍轉向三輪和四輪電動車輛的聯(lián)系。分析結果表明，推動電動自行車市場增長的主要力量有：因產品批量化和規(guī)?；漠a業(yè)結構帶來的電動自行車和電池技術的進步，強大的地方法規(guī)的支持（表現(xiàn)為使用汽油的機動車輛的限制和關于電動自行車標準的法規(guī)的寬松），以及日益惡化的公共交通服務。阻礙電動自行車市場增長的主要力量包括：對使用汽油的機動車輛的強大靈求以及日益增長的公共交通支持。兩邊平衡后的結果似乎是支持電動自行車市場的增長。

2011年，吳海濤和馬國忠運用出行成本計算模型計算出了電動自行車、公共汽車和私人小汽車的出行成本，通過對比分析，確定了電動自行車在城市交通中的合理地位。吳長旭等人研究了在中國，電動自行車和自行車闖紅燈的比率、有關影響因素和行為特征。

2012年，澳大利亞莫納什大學交通研究學會董事Geoffrey Rose寫了一篇關于電動自行車全球發(fā)展動態(tài)的綜述，Rose從Manheim的“交通系統(tǒng)分析模型（概念模型）”出發(fā)，從電動自行車技術、市場規(guī)模、需求決定因素及其引發(fā)的影響等方面進行了詳細的分析。并將各個國家的關于電動自行車的法規(guī)、條例進行了對比，最后為電動自行車領域的后續(xù)研究提供了方向。

2. 交通沖突技術研究現(xiàn)狀

（1）國內研究現(xiàn)狀

1997年，北京工業(yè)大學的劉小明等分析了交通沖突技術的有效性，根據沖突觀測得到的數據，建立了平面道路交叉口交通沖突概率分布模型，并提出了平面道路交叉口安全評價指標標準的界定方法。另外劉小明和段海林從交通沖突的定義、分類、沖突調查時間、調查地點選擇以及觀測人員選擇、樣本要求等方面，對交通沖突技術在我國平面交叉口交通安全評價上的標準化程序進行了研究。

2003年，長安大學的羅石貴等詳細說明了路段交通沖突調查有關的技術要求，包括：沖突的觀測方式、調査時間的安排、調查地點的選擇、調查人員與觀測范圍的確定，以及沖突調查內容和樣本容量的確定，并將其運用到鄭州黃河公路大橋的安全改善工作中。

2004年，昆明理工大學的成衛(wèi)教授在他的博士學位論文中提出了單個路段事故危險點沖突判定模型，并建立了基于交通沖突技術的模糊C一均值聚類的道路交叉口交通安全評價模型。東南大學的葉凡等確立了ETC系統(tǒng)的安全評價方法，并搭建了ETC系統(tǒng)的評價框架，著重探討了如何在收費區(qū)引入交通沖突技術。

2005年，北京交通大學的王學明在他的碩士學位論文中，首先以交通沖突技術為基礎，按照自行車沖突對象、沖突地點和沖突角度等對自行車沖突進行了分析。然后以自行車沖突類型為基礎，結合模糊綜合評價法和層次分析法，建立了自行車交通安全評價體系。另外，昆明理工大學的成衛(wèi)等人以早高峰、平峰、晚高峰三個典型時段的交通沖突與混合當量交通量的比值（TC/ MPCU）作為評價指標，運用灰色聚類評價方法對昆明市16個道路交叉口進行了安全評價。

2006年，哈爾濱工業(yè)大學的仲媛媛在其導師裴玉龍的指導下，在用判斷矩陣標度法給出權重、用方根法計算得出權重的基礎上，運用模糊綜合評價方法建立了公路平面道路交叉口交通沖突安全評價體系。

2008年，昆明理工大學的林森在他的碩士學位論文中，提出了一種基于視頻的交通流參數采集的思路和方法，并完成了參數采集流程設計和軟件框架實現(xiàn)。另外，林森還利用VC++6.0開發(fā)平臺，結合OpenCV開發(fā)了一套交通流微觀參數采集軟件VedioTrack.同濟大學的張方方在他的碩士學位論文中以平面道路交叉口機動車與機動車之間的交通沖突作為研究對象，利用視頻檢測技術識別出交通沖突現(xiàn)象。具體實現(xiàn)過程是以VC++6.0作為基礎開發(fā)平臺，結合Halcon、OpenCV等圖象處理軟件，采用相關圖象處理算法實現(xiàn)運動目標的提取與跟蹤，提取相關的微觀交通參數，并根據相關參數進行交通沖突的綜合判定與分析。同濟大學的楊曉光等對道路交叉口內部的各類交通沖突類型分別進行沖突分析，再運用歐幾里德貼近度評價法對道路交叉口交通安全進行綜合評價。

2009年，重慶交通大學的李洋等從不同角度對城市道路中的交通沖突進行了分類，在最有利于觀察者觀察的時間和距離兩個方面提出了判別方法，并通過汽車非安全制動模型，總結出了沖突時間與距離和車速之間的關系。

（2）國外研究現(xiàn)狀

迄今為止，全世界研究交通沖突的約20余個國家絕大部分為西方工業(yè)國，其研究方向自20世紀80年代后期開始由理論研究轉入應用階段，主要表現(xiàn)在由交通沖突定義、測量途徑的研究轉入交通沖突的自動記錄及判別技術的研究嘗試，其研究對象由城市道路交叉口轉向公路的危險路段，如橋梁、坡道及彎道等。研究內容也由單一的機動車之間的交通沖突轉向機動車與非機動車、機動車與行人的交通沖突。此外，其研究范圍也有所擴大，由單純的沖突過程研究轉向了更為廣闊的交通行為、交通心理、車輛構造、交通法規(guī)等綜合性應用研究。

文獻研究表明，雖然西方各國對交通沖突技術的研究方向與應用側重上不盡相同，各具特色，但是在沖突測量與判別的基礎測量標準上卻趨于明顯一致。

① 沖突測量標準

研究表明，由于各國交通沖突技術（TCT）均選擇了車輛制動作為避險行為的主要方式，由此導出的沖突測量標準中具有一定的代表性的為：TAS （Time of Avoid Start）測量標準。TAS是指“沖突當事方開始采取避險行為的瞬間至肇事點的時間”為沖突測量的始點與終點。由于TAS包含了車輛制動停車的全過程，故我們將此稱為“完全制動水平時間（Tb）”的沖突測量標準。

② 沖突判別標準

研究表明，由于目前TCT的研究與應用范圍主要限于各西方工業(yè)國，因此，各國TCT的沖突判別標準受其特定的交通條件影響較大，即沖突判別標準的制定均建立在單一路面（高級鋪裝道路）上、單一的交通流組成（小汽車）、單一的交通管制（道路交叉口信號燈控制）的基礎上，并大多忽略了氣候差異且只選擇了單一的天氣（晴天），因而，目前西方各國幾乎都毫無例外地選擇了單一的Tb曲線作為沖突判別標準。

資料研究表明，西方各國TCT主要用于以下四個方面：間接評價交通安全；分析事故成因；研究改善措施，提高道路環(huán)境的質量；利用交通改善前后的沖突調查，檢驗與評價交通安全改善措施的效果。

迄今為止，大多數國家是將TCT用于分析某一特定地點，如道路交叉口等處的交通安全問題，所采用的方法大多是定點觀測。

③ 沖突觀測

荷蘭是采用跟隨兒童、行人的方法記錄沖突，以便改善居民內兒童的交通安全。

奧地利采用跟車觀測沖突的方法，即記錄員坐在駕駛員旁跟車往返行駛在研究路線上，及時記下沖突并將沖突與該駕駛員以前的事故記錄作比較，發(fā)現(xiàn)雖然對于單個的駕駛員來說，沖突與事故的關系并不明顯，但是對所有被調查的駕駛員和所有研究的路線來說，沖突與事故的關系很明顯。

④ 沖突應用

美國應用TCT研究不安全道路交叉口的各種問題，據此設計各種減少交通事故的措施，從而提高安全性；分析道路交叉口信號相位與所對應交通流的關系；評價有問題道路交叉口的幾何設計要素。

英國用TCT分析道路交叉口等道路設施的設計問題以及快速評價各種設計的安全效果。瑞典用TCT評價交通安全措施，如對學校附近的限速措施（如減速丘）的效果及道路交叉口重新改造的效果評價等。荷蘭用TCT研究居民小區(qū)道路交通的布局及交通安全設施設置的效果評價。奧地利用TCT研究各種新穎斑馬線線紋的作用以及兒童的交通行為，近年來也用TCT評價城市交叉口的安全問題。日本應用TCT研究公路彎道安全性及危險道路交叉口安全評價等問題。

3. 結語

隨著我國電動自行車的擁有量的急劇增加，也給城市交通管理帶來了極大的難度，城市交通問題越來越嚴重，許多的矛盾直接指向了電動自行車。一方面是普通居民對電動自行車的需求逐漸增加，一方面是政府對電動自行車的限制逐步加強。如何平衡、協(xié)調居民的出行需求和交通管理者的管理之間的關系，在今后一段時間內是交通管理者的一大難題。如何減少電動自行車的交通安全事故、確保行駛安全，保障交通暢通，以及減少蓄電池的污染，具有非常實際的現(xiàn)實意義。

［1］陳艷艷，劉曉明，洪峰等.電動自行車在北京發(fā)展策略研究［J］.道路交通與安全.2002（4）：14-17.

［2］朱文婷，許聰，石劍榮，韋保仁.電動自行車交通風險與車載、車速的關系研究［J］.交通信息與安全.2011 （5）：92-95

［3］Jan Garrard. Healthy revolutions： promotion of cycling among worn en ［J］. Health Promot. 2003（3）：213-215.

編輯：何 琳