随着城镇化的快速发展和机动车保有量的快速提升，建成环境作为影响道路交通安全的重要影响因素，对城市规划的优化提升提出了新的要求。以沈阳市主城区2018—2020年发生的交通事故为分析样本，建立影响交通安全的建成环境要素体系，采用网络数据、规划数据、手机信令等多源数据，通过建构广义负二项回归模型探究建成环境对交通安全的影响，并对交通事故高发区域的建成环境特征进行分析和检验，进而提出交通安全视角下的建成环境设计优化策略。
[关键词] 建成环境；交通安全；多源数据；街道安全规划；沈阳市
[文章编号] 1006-0022(2023)09-0047-09
[中图分类号] TU984
[文献标识码] B
[引文格式] 王健宇，程家乐，陈献天，等．建成环境对交通安全的影响及优化策略[J]．规划师，2023(9)：47-55．
随着我国城镇化与机动交通的快速发展，城市交通量快速增长，2021年机动车年平均交通量为14993辆/日，比上年增长4.9％。截至“十三五”规划期末，全国机动车保有量为3.7亿辆，机动车驾驶人达4.6亿，与“十二五”规划期末相比，全国机动车保有量、机动车驾驶人分别增长33.5％、39.3％。2020年全国道路交通事故万车死亡率较2015年下降20％，但道路交通安全工作面临诸多新形势、新任务、新挑战。目前，关于交通安全的研究主要聚焦在“人的行为特征”“车辆特征”“道路特征”“自然环境”“交通管理”“交通设施”等方面。随着我国城市建成区的不断扩张，截至“十三五”规划期末，我国城市建成区面积达6.03万km2①。建成环境作为城市交通事故的重要影响因素之一，在当前多学科交叉融合的背景下，逐渐受到交通、地理和规划等学界的密切关注。但相对而言，已有研究仅少量关注土地利用、功能等方面对城市交通安全的影响。
近年来随着信息通信技术的进步与普及，智能终端、无线传感器等装置及各种网络平台产生的大量数据为城市定量研究提供了新的数据来源，大数据和开放数据推动了城市定量研究的多方面变革。在规划领域，应用基础调查、遥感影像、手机信令、审批管理等时空大数据支撑规划编制的工作也越来越普遍。2023年3月，自然资源部正式发布《国土空间规划城市时空大数据应用基本规定》行业标准，重点规定了手机信令、互联网地图等高频时空大数据的应用。这为研究建成环境对城市交通安全的影响提供了新的研究方法和思路，如利用时空大数据刻画街道建成环境的特征，利用百度兴趣点(POI)数据度量城市建成环境要素，分析建成环境对危险驾驶行为的影响，运用“空间码”技术开展数字国土空间治理的理论探索，基于多源数据融合研究职住空间特征及影响因素等。
本次研究从建成环境的视角出发，以沈阳市主城区为研究对象，利用互联网时空大数据、手机信令、规划数据等数据资源解码建成环境的各类特征，采用广义负二项回归模型，探究建成环境对交通安全的影响，以期为规划与交通安全的融合提供理论依据。
建成环境主要指人为建设和改造的各类建筑物和场地，通常包括土地利用、空间形态、交通组织等。在建成环境测度方面，Cervero等提出包括“密度” (Density)、“混合度”(Diversity)、“设计”(Design)的“3D”建成环境要素体系，Ewing等在“3D”建成环境要素体系的基础上增加了“目的地可达性”(Destination Accessibility)、“到公交距离”(Distance to Transit)，构建了更为全面的“5D”建成环境要素体系。目前，建成环境“5D”模型成为国内外学者测度建成环境的主要依据。在实际的研究过程中，也有学者在“5D”模型的基础上使用如“人口统计特征”“需求管理”“形态设计”等要素来测度建成环境，以满足不同研究的需求。
在建成环境影响交通安全的研究方面，主要在密度、土地利用、道路特征等方面开展了相关研究工作，并进行了指标分类(表1)。在密度研究方面，可以分为人口密度、就业密度、设施密度等研究。在土地利用研究方面，主要集中在土地利用混合度、用地性质、土地开发强度等方面。在道路特征研究方面，主要集中在行人基础设施、道路设计、交通管理设施等方面。此外，也有学者开展了与城市街道模式相关的研究，分析了不同类型街道布局形式下特定街道设计要素对交通事故数量的影响，以及城市住区建成环境中的步行安全需求。
从当前的研究成果来看，建成环境要素指标逐渐从单一或多个要素向体系化发展，在已有的“3D”和“5D”建成环境要素体系基础上，构建了基于交通出行安全的建成环境要素体系，并在建成环境的测度方面广泛运用了多源时空大数据。此外，随着多学科的关注，建成环境对交通安全影响研究的交叉性逐渐增强。
结合已有的关于建成环境影响交通安全的研究，本次研究采用建成环境的“5D”模型，从密度、设计、多样性、交通可达性和目的地可达性5个维度出发，选取道路特征、密度、土地利用3类指标19项因子(图1)，综合测度沈阳市的建成环境，并分析建成环境对交通安全的影响。在19项因子中，道路物理隔离、横断面位置、道路类型为交通事故发生点建成环境要素因子，其余为研究单元建成环境要素因子。
基于分析框架，研究在实证分析部分选取沈阳市主城区作为研究范围，建立1000 m×1000 m的网格作为研究单元。考虑到城市建成区重/特大交通事故相对较少的客观事实，选取研究单元的交通事故受伤总人数作为因变量。交通事故数据来源于沈阳市交通管理部门记录数据，包含每一起涉及人员受伤的交通事故。2018—2020年，沈阳市共发生2 946起道路交通事故，其中1692起发生在主城区，占比为57.4％。见图2。
研究的自变量包含道路特征、密度、土地利用3类建成环境要素指标。道路特征包括快速路密度、主干路密度、次干路密度、支路密度、交叉口数量5项研究单元建成环境要素因子，以及道路物理隔离、横断面位置、道路类型3项交通事故发生点建成环境要素因子；密度包括建筑密度、站点密度、人口密度、设施密度4项因子；土地利用包括开发强度、商业用地、居住用地、工业用地4项因子。见表2。
3 沈阳市主城区建成环境特征及其对交通安全的影响
3.1 沈阳市主城区建成环境测度描述及解析
结合沈阳市主城区建成环境测度的结果(图3)②发现，在道路特征方面，路网密度可以反映当前沈阳市的道路交通体系，快速路呈环状、反射状布置，主干路呈放射状布置，次干路、支路则主要加强城市组团内部的联系，呈现组团化的特征，且中心区域的路网密度偏高。在密度方面，中心区域同样呈现高密度的特征，其中建筑密度相比站点密度、人口密度、设施密度的分布较为平均；总体人口密度、居住人口密度的分布呈现多中心的特征，就业人口密度的分布呈现单中心的特征。在土地利用方面，中心区域开发强度较高，商业用地的配置比较均衡，居住用地比例在中心区域偏高，工业用地比例在外围区域偏高。
结合研究单元交通事故受伤人数分布图(图4)发现，受伤人数的分布结构与支路密度、公交站点密度、总体人口密度、居住人口密度、就业人口密度、居住用地比例6个建成环境要素的特征趋势基本一致。
选取典型交通事故研究单元指标进行解析后可以发现，密度和土地利用方面的指标具有一致性，特别是公交站点密度、地铁站点密度、总体人口密度、居住人口密度、就业人口密度、居住用地比例、工业用地比例7个建成环境要素的特征基本一致。见图5。
3.2 广义负二项回归模型在建成环境对交通安全影响评估中的应用
3.2.1 广义负二项回归模型介绍
在交通事故研究领域，负二项回归模型得到了广泛应用。这种模型比泊松模型更具优势，能够更有效地处理过度离散的数据，并能灵活地考虑试验中不同样本的大小，因此在模型拟合和预测精度上展现出更好的性能。目前，负二项回归模型已广泛应用于识别和量化与交通事故相关因素的研究中。夏萍萍等分析了高速公路交通事故的显著影响因素，提出了“连续下坡累积效应”的概念，构建了基于负二项回归的高速公路交通事故时空分析模型，得出了事故率与路段弯曲比、连续下坡累积效应呈正相关，与平均坡度、大车比例呈负相关，以及大车比例对事故发生率影响程度最大的结论。何庆等利用负二项回归模型分析了北京市某区域的气象条件等对区域内交通事故的影响，得出了日平均气温越低、温度差越大，事故规模会增大，降雨、降雪、结冰等情况以及天气剧烈变化可能导致事故增加等结论。
在负二项回归模型中，广义负二项回归模型(Generalized Negative Binomial Model)在交通事故研究领域日益受到关注。该模型继承了负二项回归模型的优点，并能处理样本大小不同及试验方差差异的问题，在交通事故分析中显示出更大的灵活性，因此能更精确地评估建成环境对交通安全的影响，从而为制定针对性的道路安全干预措施提供依据。基于此，本次研究选用广义负二项回归模型来分析沈阳市主城区建成环境对交通安全的影响。广义负二项回归模型可表示为：
3.2.2 沈阳市主城区建成环境对交通安全的影响评估结果
研究结合所选取的因变量和自变量进行广义负二项回归分析，探究建成环境特征与受伤人数之间的关系。采用广义负二项回归模型进行建模，可以有效解决交通事故死亡人数分布过度离散及大量交通事故死亡人数出现零值的问题。
如表3所示，在建成环境对交通安全的影响评估中，模型1～3逐一检验道路特征、密度、土地利用对交通事故总受伤人数的影响，模型4则反映了全要素街道特征对交通事故的影响。
在道路特征方面，模型1的评估结果显示，建成环境要素中的快速路密度、主干路密度、次干路密度、支路密度、交叉口数量、道路物理隔离、横断面位置、道路类型与交通事故的总受伤人数并没有显著关联。这可能是因为数据样本不足，导致模型未能有效捕捉变量间的真实关系，或者是模型中缺乏其他重要的变量，这些变量可能与交通事故受伤人数有更直接的联系。例如，驾驶员的年龄、驾驶经验、驾驶行为，以及道路状况、天气条件等因素可能对交通事故的受伤人数产生重要影响。同时，不同地区在道路设计、管理水平等方面的差异可能对评估结果产生影响，导致无法得出显著的关联性。
在密度方面，模型2的评估结果显示，就业人口密度、总体人口密度与交通事故受伤人数呈正相关，居住人口密度、建筑密度与交通事故受伤人数呈负相关，地铁站点密度、公交站点密度、设施密度与交通事故受伤人数之间并无显著关联。对于人口密度与交通事故受伤人数呈正相关的情况，通常可以理解为随着人口密度的上升，交通流量亦会增加，从而提高了交通事故的发生率。然而在具体的人口密度中，就业人口密度与交通事故受伤人数呈正相关，居住人口密度却与交通事故受伤人数呈负相关。在居住人口密度较高的地区，居住用地比例较高，这与模型3的评估结果相符。此外，建筑密度与交通事故受伤人数呈负相关可在规划设计中得到解读——提升建筑密度有利于“小街区、密路网”的形成，这在一定程度上降低了交通事故的发生率。
在土地利用方面，模型3的评估结果显示，居住用地比例、工业用地比例与交通事故受伤人数呈负相关，平均容积率、商业用地比例与交通事故受伤人数之间无显著关系。对于居住用地，从规划层面看，居住区规划相比其他区域的规划更加重视交通安全，在规划设计中更加关注人车分流、交通组织及交通安全设施等因素。此外，人们普遍认为居住用地的道路限速更低，在工作时间的人流量和车流量较少，交通事故发生风险相对较低。工业用地通常被认为是对行人不友好的区域，因此人流量会低于其他类型的用地，交通事故发生风险也相对较低。
研究使用模型4进行了全样本弹性分析，以检验建成环境对交通安全影响的差异性。在全样本分析中，就业人口密度、总体人口密度与交通事故受伤人数呈正相关，居住人口密度与交通事故受伤人数呈负相关，其他变量与交通事故受伤人数之间无显著关系。从模型上来看，虽然部分变量与交通事故受伤人数无显著关系，但是实际上各个变量之间存在一定的联系，如平均容积率与交通事故受伤人数没有显著关系，然而在模型2的评估结果中，人口密度在一定程度上也反映了平均容积率的指标。
需要注意的是，在不同的研究中，因为研究区域存在地域差异性，地方经济发展水平也不同，所以不同地区建成环境对交通安全的影响需要结合当地实际情况进行讨论和验证。
4 基于交通安全的沈阳市主城区建成环境优化策略
4.1 针对不同建成环境要素提出设计优化策略
模型评估结果表明，降低总体人口密度、就业人口密度，增加居住人口密度、建筑密度、居住用地比例、工业用地比例将有利于提升沈阳市主城区的街道交通安全水平。针对影响交通安全的不同建成环境要素，研究提出设计优化策略，以提升交通事故密集区域的街道安全性。
(1)降低总体人口密度、就业人口密度，增加居住人口密度。综合评估结果可知，在沈阳市主城区交通事故高发区域，应降低人口密度，特别是就业人口密集区域可适当增加居住人口密度。将人口密度对应到规划层面，关联指标为用地承载的容量，即开发强度(容积率)和用地比例。因此，在规划中可以适当调整优化用地开发强度，确保区域内的人口密度保持在合适的水平，同时要加强规划顶层设计，降低产业类特别是商业商务设施用地的比例和规划容积率，有序疏解就业人口，并综合考虑工作区域的交通组织，提升交通设施的安全水平。
(2)增加建筑密度。建筑密度是规划管控中的关键性指标，其的提升有利于提高路网密度，缩小区块面积，形成“小街区、密路网”的模式。该模式有利于形成良好的步行环境，减少机动车流量及单一流量的集聚，从而降低交通事故发生的风险。因此，在沈阳市主城区交通事故高发区域的规划管控中，应适当提高建筑密度。
(3)提升居住用地比例、工业用地比例。将居住用地比例、工业用地比例等要素对应到规划层面，涉及居住、工业用地的配置问题。在实际中，居住用地比例较高的区域与其他区域相比，通常较重视交通管理。在工业用地比例较高的区域，由于人流量相对较小，通常考虑的是用地配置和容量控制，而合理的用地配置和容量控制也有利于安全交通环境的形成。在未来的规划中，可适当提升沈阳市主城区交通事故高发区域的居住用地比例、工业用地比例，或参考居住区、工业区的建成环境，对其他用地类型的建成环境进行适当优化。
《沈阳市国土空间总体规划(2021—2035年)草案》提出了优化沈阳市中心城区空间结构的规划策略，规划形成“一主三副、一河两岸、一廊两轴”的空间结构(图6)。基于此，研究将沈阳市主城区分为3类区域，即重要城市核心、重要功能节点和产业园区，并结合交通事故高发区域现状及影响建成环境的指标，提出规划响应策略。
(1)在重要城市核心，引导疏解就业人口。重要城市核心包括浑北核心、滨河核心、浑南核心，其中浑北核心为交通事故高发区域。浑北核心的总体人口密度、就业人口密度较高，居住人口密度存在提升空间，居住用地比例、建筑密度在沈阳市处于较高水平，因其不属于工业区，故不建议考虑工业用地比例的影响。作为城市高度建成区，浑北核心应整体疏解人口，且以疏解就业人口为主，开展城市更新行动，采取降低容积率、更新为居住用地等规划措施。
(2)在重要功能节点，保持现有建成环境特征。重要功能节点包括王家湾、东塔、大东、汽车城、首府、皇姑、铁西、上沙、满融。除满融为交通事故高发区域，其他重要功能节点的交通事故发生率较低。整体来看，规划应保持重要功能节点的现有建成环境特征。对于满融，规划将打造集居住、生态、教育、休闲、娱乐、商业于一体的国际化文明新城区，因此不建议考虑工业用地比例的影响。由于其现状人口密度较低，应以提升居住用地比例为主，并在规划管控中适当提高建筑密度。
(3)在产业园区，依据园区类型采取差异化策略。产业园区包括中关村、中德园、沈水科技城、航空城、浑南科技城、沈抚新城、职教城、道义、国际物流港③，其中沈水科技城、中关村、中德园、职教城、道义为交通事故高发区域。虽然产业园区均为人口密度较低的区域，但是由于各园区的功能定位不同，存在产城融合园区(如中关村)和以产业发展为主的园区(如中德园)。产城融合园区可适当提升居住用地比例，以产业发展为主的园区则适当提升工业用地比例，两者在规划管控中均可适当提高建筑密度。沈抚新城、航空城、国际物流港目前没有完全建成，建成环境要素较少，因此可采取交通安全管理措施，降低交通事故发生率，并在未来的发展建设中考虑建成环境的优化。
综上所述，通过对交通安全的影响要素进行优化设计，可以形成更加综合的交通安全改善策略，同时通过建成环境的主动优化，将交通安全贯穿城市规划、建设、管理的过程：通过优化用地布局提升交通安全性；通过城市更新对路网进行优化，改善建成环境；通过对建成环境进行动态测度，结合交通事故监控，动态调整交通管理措施，对重点区域进行管控。当前，应探索“主动式”交通安全改善策略，衔接城市规划和交通工程，构建从宏观规划到微观设计的主动交通体系。基于此，研究提炼了“识别—判定—优化—衔接”的规划设计方法。
(1)交通事故重点区域识别。根据交通管理部门记录的数据，识别交通事故易发生区域，结合当前正在制定的规划及开展的项目，综合判定需要提升交通安全的城市建成区域。
(2)建成环境影响要素判定。根据城市的经济发展水平和实际情况，建立基于交通安全的建成环境要素体系，并运用广义负二项回归模型，对建成环境影响交通安全的要素进行判定。
(3)交通安全规划策略优化。针对交通事故重点区域的建成环境影响要素，合理调整规划策略。宏观层面可以调整路网密度、土地开发强度、交通站点配置和用地比例等指标，微观层面可以优化道路断面设计，调整建筑密度、容积率等规划管控指标。例如，在沈阳市交通事故易发生区域，可以考虑在规划层面降低人口密度，对总体开发强度进行控制，适当提高建筑密度。在影响交通安全的建成环境要素确定后，可根据不同区域的特征及实施的难易程度，综合调整建成环境指标，以指导相关规划策略的制定。见表4。
表4 基于交通安全的不同城市功能区建成环境规划响应指标建议
(4)空间规划成果衔接。根据规划策略，形成对应的规划控制指标和指引，将规划成果纳入法定规划或其他相关规划，作为法定规划或其他相关规划的编制依据，指导后续开发项目或城市更新项目的开发与实施，最终实现交通安全的“主动式”提升。
本次研究尝试建立了基于交通安全的建成环境要素体系，分析了不同要素对交通安全的影响。随后，以沈阳市主城区为研究对象，测度了区域建成环境特征，并结合1692起交通事故分布情况，运用广义负二项回归模型定量检验了建成环境要素中影响交通安全的要素，得出主要影响交通安全的建成环境要素为总体人口密度、就业人口密度、居住人口密度、建筑密度、居住用地比例、工业用地比例，进而对沈阳市主城区的各个功能板块提出具有针对性的规划响应策略，以期能通过建成环境的综合优化减少交通事故的发生。
后续研究主要可以聚焦3个方面：①拓展数据源和要素，继续优化基于交通安全的建成环境要素体系，如完善城市街景、道路交通流量等方面的数据；②针对单个要素或多个要素，结合交通事故受伤人数，进一步分析不同建成环境要素影响交通事故的阈值；③在不同尺度下分析交通事故高发区域的建成环境细节，搭建不同尺度下建成环境要素影响交通安全的分析框架，基于不同的案例研究提出差异化的规划设计优化方案。
【注 释】
①数据来源于《截至“十三五”期末我国城市建成区面积逾6万平方公里》，网址为https：//www.gov.cn/xinwen/2020-12/21/content_5571964.htm。
②本次研究未对道路物理隔离、横断面位置、道路类型3个要素绘制建成环境特征分析图。
③由于沈抚新城、航空城、国际物流港的建成环境要素较少，已将相关数据剔除，在实际分析过程中未开展相关分析工作。
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