混合交通中自行车交通特性研究

陈绍志，韩志引，张　炜

（潍坊工程职业学院山工机电工程学院，山东　潍坊　262500）

混合交通中自行车交通特性研究

陈绍志，韩志引，张炜

（潍坊工程职业学院山工机电工程学院，山东潍坊262500）

当前我国城市交通的一个重要特点是机动车和非机动车混合行驶并形成混合交通流。我国的非机动车主要是自行车，因此对自行车行驶轨迹进行研究，把握自行车的运动规律，有助于机动车驾驶员更好的判断自行车的运动趋势，做好预判，提高道路交通安全性和通行能力。

混合交通；自行车；交通仿真；蛇形运动轨迹

自行车作为“绿色交通”的一种重要交通工具，具有价格低廉、出行方便、无污染、有利于健康的特点，以及各城市大力发展公共自行车系统，因此复杂的混合交通流在我国多数城市仍将持续。机动车和非机动车构成的混合交通流造成的矛盾突出，机非混合交通流中机非相互干扰比较严重。尤其是在我国城市中机非混行，自行车占用机动车道和侧向贴近机动车，严重干扰了机动车的行驶，影响了道路交通秩序，降低了道路通行能力，引发了交通拥堵、交通事故增加等一系列问题。为避免以上问题的发生，首先对自行车的交通特性进行研究。

1　自行车流的交通特性

机非混合交通流特性是由该环境下的机动车和非机动车的交通特性共同决定的。与纯机动车流在相应的车道行驶相比，混合交通流中的自行车行驶轨迹的随意性强，灵活多变，同时二者在速度、加速度、安全间距、反应时间等方面也存在较大的差异。机非混行交通流特性主要受非机动车流中占主体的自行车流影响，对于纯机动车流交通特性，国内外学者已经做了深入的研究，因此，准确把握自行车交通特性是科学地、合理地运用机非混行交通特性的前提。对前期的研究成果进行概括总结，自行车流具有以下交通特性：

（1）摇摆性。自行车行驶时与地面的接触点只有两个，因此它的平衡稳定性不佳，从而在骑行的过程中其行驶轨迹并不是一条直线，而是向前进轴线两侧左右摇摆，这种情况被称为“蛇行”。同时自行车需要不断转向来保持重心平衡，在行驶中也经常需要超车、让车等行为而产生横向的摆动。

（2）成群性。在路段经常出现多辆自行车成群前进的现象。自行车群行车的原因主要有两个方面，一是共同出行的自行车通常在道路上并排行驶，阻挡了后面骑行较快的自行车超越，形成以自行车群前进的现象；其次是由于上游交叉口的红灯，自行车出现集聚现象。自行车群的产生和消失是动态的，当自行车群中后面期望车速较快的骑行者逐渐找到空当完成超越后，自行车群就会消失，在下游较慢的自行车比较集中地方，将会形成新的自行车群。

（3）单行性。与成群性恰好相反，有些骑行者不愿在陌生人群中骑行，也不愿紧紧尾随在他人之后，往往选择冲到前面与后方自行车拉开一定距离而单独骑行，而有些骑行者选择滞后一段单行，这一点女性尤为显著。

（4）多变性。自行车具有机动灵活和操作（转向、加速或减速等）频繁的特点，因此自行车车速与车头方向经常发生变化。速度较快的骑行者经常会穿插空档行驶。速度与方向变化的频繁程度与自行车流量有关。

（5）潮汐性。自行车车流由于在交叉口受到冲突点和信号控制的影响，需要周期性地经历着截流、集聚和释放的过程，使得路段上的自行车车流像潮汐一样一群一群的向前流动。

2　自行车蛇形行驶运动轨迹分析

机非混行交通特性分析既要研究交通个体之间的相关特性，又要研究交通系统各个要素自身的特性。研究机非混行特性，首先研究自行车的行驶运动轨迹。

自行车作蛇形运动的主要原因：①为保持平衡，骑车人需要不断调整重心位置；②自行车依靠双腿下蹬作为动力，左腿下蹬时，骑车人势必朝向左侧偏移；右腿下蹬将朝右偏移，表现出一左一右的结果；③自行车的转向，主要依靠骑车人的重心的左右移动控制方向；④自行车行驶没有固定的行驶轨道，围绕着前进轴线在左右摇摆作蛇形运动。自行车运行过程中蛇形轨迹的宽度与车速、自行车类型以及骑车人的年龄素质等有关。自行车的自身平衡性不佳，当受到外力干扰时极易倾倒，在自行车行驶过程中还必须要留有一定的侧向安全间距。

在一定的非机动车道宽度和自行车数量的情况下，自行车在非机动车道上行驶的蛇形轨迹宽度将决定自行车的横向占用空间，横向占用空间的不同将直接决定自行车对机动车的干扰程度。自行车行进的动力是由人体发出的，其速度是由骑行者的身体素质决定的。自行车骑行者的身体素质随着年龄逐渐变化的，自行车初学者（主要是中小学生）较弱、青年人基本保持比较强的状态、老年人会逐渐变弱，自行车初学者和老年人身体素质与青年人相比较弱，行驶速度较小。自行车在行驶过程只有两个支点，骑行者要不断转动车把调整重心来保持自行车的平衡，自行车转动车把车头方向与骑行方向的角度一般保持在6°以内。

自行车提高车速需要骑行者加快蹬脚踏板的速度，骑行者调整重心的频率也会增加，因此，车把的转动角度也将有所减小。对自行车的动力特性和蛇形运动特性进行分析，自行车行驶过程中蛇形轨迹的宽度主要与骑行者的身体素质有关，即与年龄素质有关。为简单起见，自行车运行蛇形轨迹的宽度由公式所示：

W=2vt调sinα

式中：W为自行车行驶的蛇形轨迹宽度；v为自行车行驶的速度；t调为自行车骑行者蹬脚踏板时调整重心的时间（假定与转把时间相同）；α自行车转动车把车头方向与骑行方向的角度。自行车的运动具有成群性的特性。在一个自行车群中，只要有一辆自行车的蛇形运动轨迹宽度比较大，将会对其他的自行车产生较大的影响，与该自行车相邻的自行车避免与其碰撞，蛇形运动轨迹宽度也将增加。

3　结语

通过研究自行车交通流的宏观特性和自行车的微观运动轨迹，为深入研究机非混行环境中的驾驶员行为提供了有利依据，也为微观交通流仿真研究提供了理论基础。准确把握自行车特性有利于提高机动车驾驶员的预判能力，从而有效提高道路交通的安全性和道路通行能力。

［1］罗振科.路段机.非混合交通流特性研究及在交通拥堵甄别中的应用［D］.南京：东南大学，2009.

［2］中国公路学会.《交通工程手册》编委会.交通工程手册［M］.北京：人民交通出版社，1998.

The Bicycle Traffic Characteristic Study in Mixed Traffic

CHEN Shao-zhi，HAN Zhi-yin，ZHANG Wei
（Weifang Engineering Vocational College，SEM School of Electromechanical Engineering，Weifang，Shandong 262500，China）

An important characteristic of the current urban traffic in our country is that motor vehicles and non-motor vehicles drive together and form a hybrid traffic flow.Non-motor vehicles in China are mainly bicycles，so the study on the trajectory of bicycle wil help us grasp the movement of the bicycle，help motorists better judge the movement trend of bicycle and improve road traffic safety and traffic capacity.

mixed traffic；bicycle；traffic simulation；snake trajectory

U491.225

A

2095-980X（2015）10-0069-02

2015-09-14

陈绍志（1986-），男，硕士研究生，助教，主要研究方向：机电。