行人交通流模式與路段性能評(píng)估方法研究

袁佳楊

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙　410008)

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行人交通流模式與路段性能評(píng)估方法研究

袁佳楊

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙410008)

雖然擁有私家車的居民數(shù)量日益增多，但是步行在城市道路交通系統(tǒng)中仍然扮演著重要的角色。為了解決行人出行中的交通問題，提高道路的通行能力，借鑒已有的相對(duì)比較成熟的機(jī)動(dòng)車交通流的相關(guān)理論，對(duì)行人交通流的特點(diǎn)進(jìn)行研究，定義了交通流量、人流密度、步行速度3個(gè)參數(shù)，介紹了行人交通流模式的10個(gè)步驟，作為后續(xù)深入研究的參考。

；道路通行能力；交通流量；人流密度；步行速度；行人交通流模式

如今路網(wǎng)密布，交通出行方式種類繁多，無論是汽車、火車、飛機(jī)、輪船、高鐵出行還是其他的出行方式，無論是長(zhǎng)距離出行還是短距離出行，終究免不了步行。

隨著外來人口的遷移和城市格局的變化，許多城市人口密集，街道兩側(cè)商販占道嚴(yán)重，中心地區(qū)交通秩序混亂。上下班高峰時(shí)段，行人眾多，擁擠不堪。已有調(diào)查資料表明，步行約占我國總出行量的43 %，大型城市中比例約為52 %，而中小城市的比例高達(dá)62 % 以上 。目前，我國步行交通中主要存在以下問題：

1) 行人過街安全保護(hù)設(shè)施不健全，人車相互干擾。

2) 交叉口信號(hào)配時(shí)不合理，交通管理疏導(dǎo)力度不夠。

3) 部分交叉口過街天橋形同虛設(shè)，闖紅燈現(xiàn)象嚴(yán)重，行人遵守交通規(guī)則意識(shí)淡薄是影響交通安全的主要原因。

筆者通過對(duì)行人交通流和機(jī)動(dòng)車交通流的對(duì)比分析，旨在解決城市中行人交通問題以提高道路通行力[1]，提出了相應(yīng)的方法步驟。

1　行人交通流特點(diǎn)

1.1行人交通的基本特點(diǎn)

相對(duì)于機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車出行，步行者可以根據(jù)自己的意愿自由選擇步行路線和步行位置，而且步行者所占空間較小，通達(dá)性較高。行人過街時(shí)交通事故頻發(fā)，一方面是由于日益增多的機(jī)動(dòng)車輛，另一方面是因?yàn)樾腥诉^街時(shí)的主觀能動(dòng)性和隨意性較大。

1.2行人自由流步行速度分析

步行速度為行人單位時(shí)間內(nèi)行進(jìn)的距離，一般用m/s，m/min或km/h表示[2]。通常情況下，使用電子秒表對(duì)行人過街時(shí)間手動(dòng)觀測(cè)。平均自由流行人步行速度Spf從行人的角度評(píng)價(jià)城市街道路段的性能是必不可少的。

結(jié)合在下游邊界交叉口處引起的延誤和沿該長(zhǎng)度路段步行所需的時(shí)間，行人自由流行走速度是沿該路段行走速度的合計(jì)測(cè)算。因此，它通常比平均步行速度慢。行人的行走速度使用以下公式計(jì)算得到。

(1)

式中：STp，seg為通過該路段行人的行走速度，m/s；L為路段長(zhǎng)度，m；Sp為行人步行速度，m/s；dpp為平行于該路段步行時(shí)的行人延誤，s。

研究表明，步行速度受行人的年齡和人行道等級(jí)(6級(jí))的影響。如果沿著主路段行走的0%到20%的行人是老年人(即65歲或以上)，平均自由流步行速度采用1.34 m/s的推薦值。如果行人的20%以上是老年人，宜采用1.01 m/s的平均自由流步行速度推薦值。另外，每增加10%的老年人則減少0.09 m/s的步行速度。

1.3行人步行空間要求

當(dāng)行人沿著人行道行走時(shí)，行人對(duì)將他們和其他人以及障礙物分開的間距很敏感。作為行人沿人行道行走時(shí)評(píng)估路段性能的一個(gè)指標(biāo)，平均步行空間依賴于有效的人行道寬度、人流率和行走速度。

行人在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種情況下對(duì)空間的要求有很大區(qū)別，為了避讓前方障礙物，當(dāng)步行者以正常速度行走時(shí)，會(huì)在前方預(yù)留一個(gè)安全空間以適應(yīng)自己的反應(yīng)時(shí)間。

2　行人交通流基本參數(shù)

道路上的人流和車流形成了交通流，交通流定性和定量的特征，稱為交通流特性[3]。借鑒機(jī)動(dòng)車交通流特性，可以使用交通流量q、步行速度u和人流密度k這3大參數(shù)來表征行人交通流特性，它們?nèi)咧g的關(guān)系為：q=ku[4]。

上式稱為交通流模型，它表示的是一種三維空間關(guān)系。為研究方便起見，常用二維的速度-流量模型、速度-密度模型[5]及流量-密度模型來表示兩兩之間的關(guān)系。

2.1交通流量

根據(jù)城市規(guī)模和人口數(shù)量的不同，結(jié)合各路段人口密集程度的差異，人行道寬度往往沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)。因此行人交通流量定義為在單位時(shí)間內(nèi)，通過單位寬度道路上的實(shí)際行人數(shù)量，單位為 p/(s·m)或 p/(h·m)。

2.2人流密度

參考流量定義，將行人交通流密度定義為，在某瞬間單位面積上存在的行人數(shù)，該參數(shù)在一定程度上反映了人行道上行人的密集程度。計(jì)算公式如下：

(2)

其中，k為人行道上行人交通流密度，p/m2；N為人行道上某一瞬間行走的行人數(shù)，p；L為人行道長(zhǎng)度，m；W為人行道寬度，m 。

2.3步行速度

為了研究性別、年齡、時(shí)段差異與行人步行速度的關(guān)系，筆者以西安市科技一路與唐延路交叉口的實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)為參考進(jìn)行分析總結(jié)。

1) 以性別為依據(jù)進(jìn)行分類，得到表1數(shù)據(jù)。

表1 不同性別行人過街速度統(tǒng)計(jì)性別過街速度/(m·s-1)最大值最小值平均值樣本容量男2.120.871.5185女1.830.921.4485

從表1可以看出，男性的平均速度比女性大，最大速度比女性大，而最小速度比女性小。雖然男性身體素質(zhì)比女性好，在身體條件上占優(yōu)勢(shì)，但是精神上容易自由散漫；女性在著裝、鞋襪上的限制會(huì)對(duì)步行速度造成一定的影響。總體來說，女性的速度波動(dòng)范圍要小于男性。

2) 仍以西安市科技一路與唐延路交叉口實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)做為參考，以年齡為依據(jù)進(jìn)行分類，得到表2數(shù)據(jù)。

表2 不同年齡組行人過街速度統(tǒng)計(jì)年齡組過街速度/(m·s-1)最大值最小值平均值樣本容量青少年2.121.221.5390中年1.830.971.3860老年1.410.741.0645

不同年齡的行人，身體狀況上差別較大 ，隨著年齡的增長(zhǎng)，身體機(jī)能在逐漸退化，因而步行速度在呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。表2數(shù)據(jù)顯示，青少年平均速度最高；中年人次之，老年人步行速度遠(yuǎn)低于其他兩組的平均值。

如今社會(huì)人口老齡化加劇，老年人所占比例在逐漸增大，解決好老年人安全過街問題，才是減少交叉口人車沖突的關(guān)鍵。

3) 以時(shí)段為依據(jù)進(jìn)行分類，得到表3數(shù)據(jù)。

表3 不同時(shí)段行人過街速度統(tǒng)計(jì)時(shí)段過街速度/(m·s-1)最大值最小值平均值樣本容量06:00—08:002.391.151.576511:00—13:002.060.891.375517:00—19:002.311.091.5265

從表3可見，由于早上和晚上上下班人流較為集中，早高峰和晚高峰行人的平均步行速度要高于午高峰，早高峰的平均速度略高于晚高峰。所以，交叉口應(yīng)合理調(diào)整綠信比以適應(yīng)早晚高峰的人流，避免行人與機(jī)動(dòng)車的沖突。

3　行人交通流模式

該部分介紹了就其對(duì)行人服務(wù)而言，評(píng)估城市街道路段性能的方法。該方法集中對(duì)兩側(cè)都有信號(hào)控制或雙向停車控制邊界交叉口的路段進(jìn)行分析。從行人角度來看，城市街道路段的性能需分別對(duì)街道的每一側(cè)進(jìn)行評(píng)估。

行人方法是通過在路段服務(wù)水平[6]的決定作用下達(dá)到頂點(diǎn)的一系列10個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的。這些步驟在圖1中有所說明。

行人方法的第6步(確定連接路段行人服務(wù)水平分?jǐn)?shù))和第7步(確定連接路段服務(wù)水平)可用作基于連接路段的行人服務(wù)評(píng)價(jià)的一個(gè)獨(dú)立的過程。它具有數(shù)據(jù)更少的優(yōu)勢(shì)，比全部10個(gè)步驟的方法更簡(jiǎn)潔。當(dāng)機(jī)構(gòu)正在對(duì)大量的道路進(jìn)行全網(wǎng)評(píng)價(jià)的時(shí)候，它是非常不錯(cuò)的選擇。

該方法提供了多種就其對(duì)行人服務(wù)而言，評(píng)估路段性能的措施。每一個(gè)措施描述了行人沿該路段遠(yuǎn)足的不同的方面。其中一項(xiàng)措施就是服務(wù)水平分?jǐn)?shù)。這個(gè)分?jǐn)?shù)是典型的行人對(duì)整體路段行走經(jīng)歷感官的指標(biāo)。第二項(xiàng)措施是沿路段行駛的平均速度。第三個(gè)措施基于概念“流通領(lǐng)域”，它代表了可供行人沿路段步行的人行道的平均數(shù)量。表4提供了步行空間的定性描述，它可以在流通領(lǐng)域方面評(píng)估人行道的性能。

圖1　城市街道路段性能評(píng)估步驟

表4 步行空間定性描述步行空間/(0.093m2·p-1)隨機(jī)流排流說明 >60>530能夠在所需的路徑移動(dòng),不需要改變運(yùn)動(dòng)>40～60>90～530偶爾需要調(diào)整路徑以避免沖突>24～40>40～90經(jīng)常需要調(diào)整路徑以避免沖突>15～24>23～40通過速度和通行能力來限制較慢的行人通過>8～15>11～23速度限制,非常有限的通行能力來通過速度更慢的人≤8≤11速度嚴(yán)格限制,與其他使用者經(jīng)常接觸

表4的前兩列表示流動(dòng)狀態(tài)的靈敏度。隨機(jī)人流適用于典型的大多數(shù)路段，排流適用于具有信號(hào)邊界交叉口的短路段(例如市中心區(qū)域)。

4　結(jié)語

無論交通如何發(fā)展，步行都是其中必不可少的一環(huán)，解決好行人和機(jī)動(dòng)車之間的沖突是減少交通事故，提高道路通行能力的關(guān)鍵之一。筆者以機(jī)動(dòng)車交通流理論為依據(jù)，定義了行人交通流流量、人流密度和步行速度3個(gè)參數(shù)，還介紹了行人交通流模式的10大步驟。

本文以西安市科技一路與唐延路交叉口實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)為例，分析不同性別、年齡、時(shí)段等因素對(duì)行人過街速度的影響，并以此為依據(jù)提出相應(yīng)改善措施。

相比于國外道路通行能力的分析研究，我國的研究還處于起步階段。這不僅需要相關(guān)理論的豐富和完善，還需要依托大量的試驗(yàn)、觀測(cè)調(diào)查、數(shù)據(jù)分析、仿真模擬。交通流理論作為一個(gè)單獨(dú)的學(xué)科，可以創(chuàng)造性地運(yùn)用于道路通行能力理論的分析研究中來，以提升其研究的深度和廣度。本文只是對(duì)其中的一個(gè)方面行人交通流通行能力進(jìn)行了淺析，存在很多不足，需要進(jìn)一步完善和驗(yàn)證。

[1]任福田，等譯，美國交通研究委員會(huì)專題報(bào)告：道路通行能力手冊(cè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1991.

[2]徐吉謙.交通工程總論[M].北京：人民交通出版社，2006.

[3]王殿海.交通流理論[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]熊列強(qiáng)，王富，等.混合交通流參數(shù)之間的關(guān)系[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，33(7)：97-99.

[5](美)丹尼爾L鳩洛夫，馬休.丁休.交通流理論[M].蔣璜，任福田，肖秋生，等譯，北京：人民交通出版社，1983.

[6]任福田，等.道路通行能力手冊(cè)(美1985年版)[M].北京：建筑工業(yè)出版社，1986.

2016-03-24

袁佳楊(1978-)，女，工程師，主要從事公路橋梁工程設(shè)計(jì)以及交通工程設(shè)計(jì)與規(guī)劃。

；1008-844X(2016)03-0198-03

；U 491.1

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