1、本科毕业论文（20 届）平面交叉口自行车交通安全特性研究The Safety of Bicycle Transportation at Grade Crossing所在学院 专业班级 交通工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘 要自行车交通是我国大多数城市的主要交通方式之一。在平面交叉口，自行车与机动车经常发生交通冲突，严重影响交通安全。因此，有必要对平面交叉口自行车交通特性进行研究，找出问题所在，以便采取适当的措施提高自行车交通的安全水平。本文总结了国内外自行车交通的研究成果，阐述了自行车交通的基本特点。从交通流量、运行特性等方面，对交叉口自行车交通的特性进行了详细的研究
2、和分析。论文重点研究了平面交叉口交通冲突，根据交叉口混合交通各自的流量，运用概率理论，通过建立交叉口混合交通冲突概率模型，对交叉口处的机非冲突类型冲突类型进行研究。其中，以北京市车公庄大街三里河路交叉口的实地调研数据为例，对直行自行车与右转机动车的交通冲突进行了计算，并运用 EXCEL和 SPSS 统计软件分析得出了自行车到达率与机非冲突概率、综合流量的关系模型，为改善交叉口自行车交通安全提供了定量分析的依据。根据交叉口冲突分析的结果，提出了机动车与非机动车及机动车在交叉口存在冲突的解决方法,并针对典型信号交叉口存在的混合交通冲突问题提出了相应的改善措施。关键词：平面交叉口；自行车；安全；交通
3、冲突；措施 AbstractBicycle transportation is the main traffic mode in most of our cities. Traffic accidents often happen between bicycles and vehicles at grade crossing, which is seriously impaired traffic safety. So it is special necessary to study the bicycle traffic characteristics at grade crossing,
4、find the key problem, and take proper measures to improve the safety level of bicycle transportation. Domestic and international experience is summarized in the paper, the basic characteristics of bicycle transportation. Then, from the aspect of traffic volume, operating characteristics etc, the bic
5、ycle traffic characteristics are researched and analyzed in detail at grade crossing. The traffic conflict at grade crossing is mainly studied, According to the respective flow of intersection mixed traffic and probability theory, the probability model of traffic conflict between bicycles and vehicl
6、es is set up. Using the data collected from field survey at Che Gong Zhuang StreetSan Li He Road grade crossing in Beijing, the traffic conflict probability between the straight going bicycle and right turning vehicles is calculated, by the means of the software SPSS and EXCEL, the relational model
7、between bicycle arrival rate and traffic conflict probability, mixed volume is established, which .provides a quantitative analysis base to improve bicycle transportation safety at grade crossing.According to the analysis of the conflict intersection，the dissertation propose the conflict solution ab
8、out the motor vehicles and nonmotor vehicles. Based on the existent problems for mixed traffic conflict in the typical intersection，the improvement measures are put forward.Keywords：Grade crossing;Bicycle;Safety;Traffic conflict;Measures目 录摘 要 .3Abstract .41 绪论 .11.1 研究背景与意义 .11.2 研究目的与内容 .22 混合交叉口处
9、自行车交通特性 .22.1 自行车的流量特性 .22.1.1 自行车交通流在时间上的变化特征 .22.1.2 自行车交通流的饱和流量 .32.2 自行车交通流的运行特性 .32.3 电动自行车在交叉口的特殊性 .42.3.1 交通量时间分布特性 .42.3.2 交通量空间分布特性 .53 交叉口自行车交通冲突特性分析 .53.1 冲突类型分析 .53.2 典型三相位交叉口自行车与机动车的冲突分析 .63.3 冲突概率模型分析 .73.4 数据采集与调查 .104 机非冲突应用研究 .114.1 同口直行自行车与右转机动车的冲突 .114.1.1 数据整理分析 .114.1.2 小结 .154.
10、2 直行自行车与右口右转机动车的冲突 .154.2.1 数据整理分析 .164.2.2 小结 .185 减少冲突的改善措施 .195.1 自行车与机动车冲突改善方法综述 .195.2 典型三相位交叉口冲突改善方案 .215.3 车公庄大街 三里河路交叉口冲突改善方案 .225.3.1 自行车停车线靠后 .225.3.2 转移冲突区 .235.3.3 安全教育 .246 结论与建议 .256.1 研究结论 .256.2 研究建议 .26参考文献 .27致 谢 .2811 绪论1.1 研究背景与意义我国至今人均自行车拥有量依然居世界首位。目前，中国自行车总量约为5.4 亿辆，全国平均 2.5 人拥
11、有一辆自行车，许多大城市几乎每人拥有一辆自行车。同时，随着我国经济的发展，城市机动车数量也急剧增加，自行车交通与机动车交通在城市道路上相互干扰，成为城市交通问题产生的主要根源之一。在平面交叉口上，自行车与其它车辆为了争夺时空资源，自行车与其它车辆以及行人相互之间产生交通冲突，并且往往引起交叉口交通堵塞，甚至酿成交通事故，这对城市交通产生严重的不良影响。但目前因自行车拥有量大，以及自行车安全性能差，难以管理等特点，自行车交通安全已成为一个相当棘手的问题。此外，由于自行车骑车人在交通事故中常常处于弱势地位，一旦与机动车发生交通事故，很容易受到伤害。因此，正确处理自行车交通与其它车辆交通之间的关系，
12、妥善解决交叉口自行车交通冲突，是改善我国城市交通面貌的关键问题。发达国家由于道路上基本是单一的机动车交通流，自行车很少，混合交通引发的问题不多，因此对于机动车与自行车冲突的研究很少。总结美国道路通行能力研究成果的道路通行能力手册(Highway Capacity Manual)只用很少篇幅描述自行车的交通流特性，内容简单，实用性差，而且没有提到机非混行的交通流问题，而总结国际上交通流理论成果和进展的美国权威专著交通流理论专著(Monogrph Of Traffic Flow Theory)一书也没有题及自行车交通流和机非混行交通流理论 1。发达国家交通流以机动车为主，自行车所占比重不大，所以对
13、混合交通研究并不多，而且发达国家的交通状况与我国差异较大，很多结论并不能直接用于我国的交通管理与实践，必须根据我国的道路交通状况对其进行检验和修正。王国华教授在机动车和自行车的相互影响基础上，对直行自行车和左转自行车分别考虑，讨论了右转机动车和自行车以及左转自行车和机动车的冲突，同时也对信号控制交叉口自行车交通流和行人交通流的交通特性以及形成原因进行了分析。景春光教授在对机非混行交叉口机非冲突调查的基础上，分析了交叉口自行车流的运行特性，利用交通冲突技术研究了机非冲突对交叉口行驶安全性的影响。在此基础上，以提高信号交叉口的运行效率，降低交通冲突数为目的，提出了一些解决交叉口机非冲突的交通组织改
14、善措施。随着电动自行车拥有量的急剧增加，给城市交通管理带来了新的难度，一方面是普通居民对电动自行车的需求逐渐增加，另一方面与电动自行车相关的安全2事故也逐年上升。如何平衡、协调居民的出行需求和交通管理者的管理之间的关系，如何减少电动自行车的交通安全事故、确保行驶安全，保障交通畅通，成为今后一段时间内交通管理者需要深入思考的问题。有关电动自行车安全方面，马国忠教授分析了电动自行车的安全事故，指出速度与单车质量是影响电动自行车骑行者安全的主要因素，并对不同速度下的事故率及事故伤亡率之间的关系进行了研究。1.2 研究目的与内容根据我国城市道路交通的现实情况和发展趋势，本论文的研究目的是：探索城市自行
15、车交通在交叉路口的交通特性，研究自行车在交叉路口的交通冲突及其不安全因素，使自行车交通能够与其它交通有机配合，从而提高道路通行能力，增加交叉口安全系数，以期解决平面交叉口的控制问题，使城市交通处于良好的状态，其中，电动自行车的研究归为自行车研究范畴。本文重点研究城市平面信号交叉口处混合交通流的冲突概率状况。通过对北京市典型平面交叉口混合交通冲突情况进行调研，结合实际数据，建立交通冲突概率模型。在模型的基础上，重点分析研究了自行车到达率与冲突概率间的关系和冲突概率与综合流量间的关系，通过对到达率与冲突概率，冲突概率与综合流量之间关系的研究，指出了交叉口自行车与机动车间存在的冲突问题，对于不同的冲
16、突问题，提出了相应的冲突解决方案，提高平面交叉口安全特性，改善路口行车秩序，交叉口规划、为管理和设计提供可靠的理论依据。论文研究技术路线如图 1 所示。自行车交通特性 自行车交通流特性交叉口自行车交通冲突特性分析自行车交通冲突应用机理自行车交通冲突改善措施电动自行车交通特性平面交叉口非机动车交通特性图 1 研究的技术路线2 混合交叉口处自行车交通特性2.1 自行车的流量特性2.1.1 自行车交通流在时间上的变化特征3分析信号交叉口自行车在全天各时段的出行分布对于城市交通规划、交叉口设计特别是自行车道路的规划设计具有重要的指导意义。交叉口自行车交通量出行呈现明显的早晚高峰性。自行车的高峰时段主要
17、集中在早高峰 7:009:00，晚高峰 17:0018:00，且早高峰流量要比晚高峰流量要大。在该时段，我国居民出行目的主要表现在上班、上学等。这说明自行车流量的时间分布同居民的出行目的密切相关。实际上，自行车交通已成为我国大城市居民的一种主要出行方式，正是如此，才会在早晚上、下班和上、下学期间，出现自行车高峰流量。2.1.2 自行车交通流的饱和流量1. 对于无信号交叉路口，影响自行车饱和流量的主要因素为：机动车、交叉口进口道数等。2. 对于信号交叉口处，自行车的饱和流量，主要受以下因素影响：1）右转机动车右转机动车流量较大时，由于自行车是弱势群体，机动车在行驶上具有优先权，当自行车流密度较大
18、时，会出现右转机动车截断自行车流的现象，使自行车流分成两段，从而增加自行车通过交叉口的时间。但当自行车为非饱和流时，右转机动车干扰一般不会引起整体流量下降。2）交叉口信号控制方式通常情况下，设有专门的非机动车信号相位的交叉口，由于减小了机动车与自行车之间的影响，流量会比没有非机车相位流量大。2.2 自行车交通流的运行特性通过对交叉口自行车运行状况的观测研究，发现交叉口内自行车的的运行特性主要有 2：1. 集团的散布与迭加绿灯亮后自行车以集群形式驶出交叉口，随着行驶距离的推移，速度快的自行车超车前行，速度慢的自行车逐渐掉队，呈现出明显的离散趋势。当下一周期绿灯驶出的快速自行车追上本周期驶出的慢速
19、自行车时，自行车集群又呈现出局部的迭加趋势，但从整体来看，自行车离散的趋势大于迭加的趋势。2. 车速的自我调节自行车骑行人在行驶过程中，会受到前方交叉口信号灯的提示作用而自行调节行驶速度，以便尽量不停车通过交叉口，从而形成了一种车速自我调节的机制。虽然随着流量的增大，这种调节机制有所减弱，但仍然非常显著。3. 启动损失时间小自行车绿灯初期的启动损失时间很小，完全可以忽略不计，尤其是当红灯时4间较长，自行车流量较大时，自行车驾驶员似乎比机动车驾驶员更不愿忍受一个较长的红灯时间，往往在绿灯启亮前就迫不及待地冲出交叉口。由以上分析可以看出，由于自行车集群的离散趋势较大，且骑车者对车速的自我调节机制较
20、强。因此，通常相邻交叉口间自行车的信号协调比较困难。对于自行车来说，由于启动损失时间通常可以忽略不计，因而其绿灯损失时间很小，可以认为周期长度的变化对自行车流饱和度的影响不大，因此对于自行车来说应尽量采用短周期。这样不仅能让骑车者充分发挥对车速的自我调节机制，减少停车次数，还能减少骑车者的等待延误时间，避免因闯红灯抢行造成交叉口交通秩序混乱。2.3 电动自行车在交叉口的特殊性电动自行车的省力，行驶灵活，几乎不受道路拥堵的影响，准时性高、存车方便省地等特点，在道路拥堵的城市里受到广大市民的喜爱。随着电动自行车数量急剧增加和“轻摩化”电动自行车成为主流，电动自行车交通事故数量逐年上升，也给城市道路
21、交通带来日益严重的问题。以北京、上海、成都等城市为代表，积极应对电动自行车的问题，承认电动自行车的合法性，纳入非机动车管理范畴;不断的规范各种法则，管理控制电动自行车的发展。电动自行车由于其交通特性与自行车的相似，对于交通工程管理措施，多数也是以非机动车为对象的。2.3.1 交通量时间分布特性1. 电动自行车交通量峰值高，时间集中早晨高峰小时电动自行车出行人次约占全日出行总人次的 20%25%，并且常集中在 30 分钟左右通过，最集中的15 分钟电动自行车交通量约占高峰小时自行车交通量的 1/3，其峰值很大，这点与机动车高峰情况不大相同 3。2. 电动自行车高峰与机动车高峰错时发生，一般电动自
22、行车交通高峰的发生时间，由于行驶速度较机动车低，早高峰往往比机动车高峰超前 1530 分钟，城市规模越大，超前越多，而晚高峰又比机动车的晚高峰要晚。在城市出入口道路上，电动自行车高峰与机动车高峰没有明显的错峰现象。在城市中，行人交通与非机动车交通高峰一般不会重迭。3. 城市电动自行车交通流量的时间分布 4：1)文化、商业区车流量的集中，是随文化、商业中心的时间表而变化的。在特大城市高峰小时主、次干道上流量的流向，因上地功能布局的影响，呈现出相对稳定的规律性。2)在市区和各工矿企业为主的区域内，早高峰通勤交通流量十分集中，是城市电动自行车交通最不利时期。3)在城市纵、横断面，流量在定时定向上有较
23、明显的规律性。54)一般早高峰时期流量集中 30%以上，而 22:305:30 小时流量一般不超过全天流量的 5%。2.3.2 交通量空间分布特性城市电动自行车交通流量的空间分布各区域随人口密度的大小而异，同时当地的公交服务水平对其有一定的影响。一般在小区内以及小区间的支路与次干道交叉口处，电动自行车高峰小时交叉口流量不会大于 5000 辆/小时，而在特大城市以及大城市的主干道上，高峰小时一个交叉口进口处可高达 1000024000辆/小时，但一般在高峰小时中超过万辆的交叉口，大多集中在城市市区和重要的工业点，其他交叉口均在 5000 辆/小时左右波动 5。3 交叉口自行车交通冲突特性分析3.
24、1 冲突类型分析汇入交叉口的各方向车流，在直行或转向运行时，相互之间容易发生冲突，根据研究的需要，本文将交叉口的交通冲突类型，按照发生冲突行为者的行驶方向之间的夹角 0,180，分成以下三类冲突，如图 2 所示，图中实线表示机动车行驶轨迹，虚线表示自行车行驶轨迹 6。图 2 车流冲突类型1. 正向冲突冲突角 135,180时的交通冲突称为正向冲突，主要表现为冲突车辆以相反的方向相互逼近，是车头与车头之间的冲突碰撞。2. 追尾冲突冲突角 0,45时的交通冲突称为追尾冲突，主要表现为冲突车辆以相同的方向相互逼近，是车头与车尾之间的冲突碰撞。3. 交叉冲突冲突角 45,135时的交通冲突称为交叉冲突，主要表现为冲突车辆以
