行人交通流模式与路段性能评估方法研究

袁佳杨

(湖南省交通规划勘察设计院，湖南 长沙　410008)



行人交通流模式与路段性能评估方法研究

袁佳杨

(湖南省交通规划勘察设计院，湖南 长沙410008)

虽然拥有私家车的居民数量日益增多，但是步行在城市道路交通系统中仍然扮演着重要的角色。为了解决行人出行中的交通问题，提高道路的通行能力，借鉴已有的相对比较成熟的机动车交通流的相关理论，对行人交通流的特点进行研究，定义了交通流量、人流密度、步行速度3个参数，介绍了行人交通流模式的10个步骤，作为后续深入研究的参考。

；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

如今路网密布，交通出行方式种类繁多，无论是汽车、火车、飞机、轮船、高铁出行还是其他的出行方式，无论是长距离出行还是短距离出行，终究免不了步行。

随着外来人口的迁移和城市格局的变化，许多城市人口密集，街道两侧商贩占道严重，中心地区交通秩序混乱。上下班高峰时段，行人众多，拥挤不堪。已有调查资料表明，步行约占我国总出行量的43 %，大型城市中比例约为52 %，而中小城市的比例高达62 % 以上 。目前，我国步行交通中主要存在以下问题：

1) 行人过街安全保护设施不健全，人车相互干扰。

2) 交叉口信号配时不合理，交通管理疏导力度不够。

3) 部分交叉口过街天桥形同虚设，闯红灯现象严重，行人遵守交通规则意识淡薄是影响交通安全的主要原因。

笔者通过对行人交通流和机动车交通流的对比分析，旨在解决城市中行人交通问题以提高道路通行力[1]，提出了相应的方法步骤。

1　行人交通流特点

1.1行人交通的基本特点

相对于机动车和非机动车出行，步行者可以根据自己的意愿自由选择步行路线和步行位置，而且步行者所占空间较小，通达性较高。行人过街时交通事故频发，一方面是由于日益增多的机动车辆，另一方面是因为行人过街时的主观能动性和随意性较大。

1.2行人自由流步行速度分析

步行速度为行人单位时间内行进的距离，一般用m/s，m/min或km/h表示[2]。通常情况下，使用电子秒表对行人过街时间手动观测。平均自由流行人步行速度Spf从行人的角度评价城市街道路段的性能是必不可少的。

结合在下游边界交叉口处引起的延误和沿该长度路段步行所需的时间，行人自由流行走速度是沿该路段行走速度的合计测算。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计算得到。

(1)

式中：STp，seg为通过该路段行人的行走速度，m/s；L为路段长度，m；Sp为行人步行速度，m/s；dpp为平行于该路段步行时的行人延误，s。

研究表明，步行速度受行人的年龄和人行道等级(6级)的影响。如果沿着主路段行走的0%到20%的行人是老年人(即65岁或以上)，平均自由流步行速度采用1.34 m/s的推荐值。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荐值。另外，每增加10%的老年人则减少0.09 m/s的步行速度。

1.3行人步行空间要求

当行人沿着人行道行走时，行人对将他们和其他人以及障碍物分开的间距很敏感。作为行人沿人行道行走时评估路段性能的一个指标，平均步行空间依赖于有效的人行道宽度、人流率和行走速度。

行人在静态和动态两种情况下对空间的要求有很大区别，为了避让前方障碍物，当步行者以正常速度行走时，会在前方预留一个安全空间以适应自己的反应时间。

2　行人交通流基本参数

道路上的人流和车流形成了交通流，交通流定性和定量的特征，称为交通流特性[3]。借鉴机动车交通流特性，可以使用交通流量q、步行速度u和人流密度k这3大参数来表征行人交通流特性，它们三者之间的关系为：q=ku[4]。

上式称为交通流模型，它表示的是一种三维空间关系。为研究方便起见，常用二维的速度-流量模型、速度-密度模型[5]及流量-密度模型来表示两两之间的关系。

2.1交通流量

根据城市规模和人口数量的不同，结合各路段人口密集程度的差异，人行道宽度往往没有固定的标准。因此行人交通流量定义为在单位时间内，通过单位宽度道路上的实际行人数量，单位为 p/(s·m)或 p/(h·m)。

2.2人流密度

参考流量定义，将行人交通流密度定义为，在某瞬间单位面积上存在的行人数，该参数在一定程度上反映了人行道上行人的密集程度。计算公式如下：

(2)

其中，k为人行道上行人交通流密度，p/m2；N为人行道上某一瞬间行走的行人数，p；L为人行道长度，m；W为人行道宽度，m 。

2.3步行速度

为了研究性别、年龄、时段差异与行人步行速度的关系，笔者以西安市科技一路与唐延路交叉口的实际调查数据为参考进行分析总结。

1) 以性别为依据进行分类，得到表1数据。

表1 不同性别行人过街速度统计性别过街速度/(m·s-1)最大值最小值平均值样本容量男2.120.871.5185女1.830.921.4485

从表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。虽然男性身体素质比女性好，在身体条件上占优势，但是精神上容易自由散漫；女性在着装、鞋袜上的限制会对步行速度造成一定的影响。总体来说，女性的速度波动范围要小于男性。

2) 仍以西安市科技一路与唐延路交叉口实际调查数据做为参考，以年龄为依据进行分类，得到表2数据。

表2 不同年龄组行人过街速度统计年龄组过街速度/(m·s-1)最大值最小值平均值样本容量青少年2.121.221.5390中年1.830.971.3860老年1.410.741.0645

不同年龄的行人，身体状况上差别较大 ，随着年龄的增长，身体机能在逐渐退化，因而步行速度在呈现下降趋势。表2数据显示，青少年平均速度最高；中年人次之，老年人步行速度远低于其他两组的平均值。

如今社会人口老龄化加剧，老年人所占比例在逐渐增大，解决好老年人安全过街问题，才是减少交叉口人车冲突的关键。

3) 以时段为依据进行分类，得到表3数据。

表3 不同时段行人过街速度统计时段过街速度/(m·s-1)最大值最小值平均值样本容量06:00—08:002.391.151.576511:00—13:002.060.891.375517:00—19:002.311.091.5265

从表3可见，由于早上和晚上上下班人流较为集中，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，交叉口应合理调整绿信比以适应早晚高峰的人流，避免行人与机动车的冲突。

3　行人交通流模式

该部分介绍了就其对行人服务而言，评估城市街道路段性能的方法。该方法集中对两侧都有信号控制或双向停车控制边界交叉口的路段进行分析。从行人角度来看，城市街道路段的性能需分别对街道的每一侧进行评估。

行人方法是通过在路段服务水平[6]的决定作用下达到顶点的一系列10个步骤实现的。这些步骤在图1中有所说明。

行人方法的第6步(确定连接路段行人服务水平分数)和第7步(确定连接路段服务水平)可用作基于连接路段的行人服务评价的一个独立的过程。它具有数据更少的优势，比全部10个步骤的方法更简洁。当机构正在对大量的道路进行全网评价的时候，它是非常不错的选择。

该方法提供了多种就其对行人服务而言，评估路段性能的措施。每一个措施描述了行人沿该路段远足的不同的方面。其中一项措施就是服务水平分数。这个分数是典型的行人对整体路段行走经历感官的指标。第二项措施是沿路段行驶的平均速度。第三个措施基于概念“流通领域”，它代表了可供行人沿路段步行的人行道的平均数量。表4提供了步行空间的定性描述，它可以在流通领域方面评估人行道的性能。

图1　城市街道路段性能评估步骤

表4 步行空间定性描述步行空间/(0.093m2·p-1)随机流排流说明 >60>530能够在所需的路径移动,不需要改变运动>40～60>90～530偶尔需要调整路径以避免冲突>24～40>40～90经常需要调整路径以避免冲突>15～24>23～40通过速度和通行能力来限制较慢的行人通过>8～15>11～23速度限制,非常有限的通行能力来通过速度更慢的人≤8≤11速度严格限制,与其他使用者经常接触

表4的前两列表示流动状态的灵敏度。随机人流适用于典型的大多数路段，排流适用于具有信号边界交叉口的短路段(例如市中心区域)。

4　结语

无论交通如何发展，步行都是其中必不可少的一环，解决好行人和机动车之间的冲突是减少交通事故，提高道路通行能力的关键之一。笔者以机动车交通流理论为依据，定义了行人交通流流量、人流密度和步行速度3个参数，还介绍了行人交通流模式的10大步骤。

本文以西安市科技一路与唐延路交叉口实际调查数据为例，分析不同性别、年龄、时段等因素对行人过街速度的影响，并以此为依据提出相应改善措施。

相比于国外道路通行能力的分析研究，我国的研究还处于起步阶段。这不仅需要相关理论的丰富和完善，还需要依托大量的试验、观测调查、数据分析、仿真模拟。交通流理论作为一个单独的学科，可以创造性地运用于道路通行能力理论的分析研究中来，以提升其研究的深度和广度。本文只是对其中的一个方面行人交通流通行能力进行了浅析，存在很多不足，需要进一步完善和验证。

[1]任福田，等译，美国交通研究委员会专题报告：道路通行能力手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1991.

[2]徐吉谦.交通工程总论[M].北京：人民交通出版社，2006.

[3]王殿海.交通流理论[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]熊列强，王富，等.混合交通流参数之间的关系[J].华中科技大学学报(自然科学版)，2005，33(7)：97-99.

[5](美)丹尼尔L鸠洛夫，马休.丁休.交通流理论[M].蒋璜，任福田，肖秋生，等译，北京：人民交通出版社，1983.

[6]任福田，等.道路通行能力手册(美1985年版)[M].北京：建筑工业出版社，1986.

2016-03-24

袁佳杨(1978-)，女，工程师，主要从事公路桥梁工程设计以及交通工程设计与规划。

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