西安市道路交叉口行人过街步速分析

魏家光，田振鼎，孙一帆

（1.长安大学 公路学院，陕西 西安 710064；2.长安大学 汽车学院，陕西 西安 710064）

引言

步行交通作为道路交通系统中最基本的一种交通方式，与人类的生活密切相关。行人过街速度这一参数对于合理地规划设计行人过街设施，有效地管理道路交叉口行人交通，保障行人安全、方便过街，提高过街的安全性和过街效率至关重要。加拿大学者Coffin 推荐将1.0m/s 作为老年人出入较多区域道路的设计步速[1]。美国《道路通行能力手册》引用了美国联邦公路管理局（FHWA）推荐的速度，将1.22m/s作为行人步速的设计速度；国内学者中，哈尔滨工业大学冯树民等调查并分析了哈尔滨市部分交叉口行人过街的交通流特性，得出当地行人平均过街步速为1.47m/s[2]。同济大学刘光新对上海市交叉口的行人步速进行了调查，得出男性平均步速为1.57m/s，女性1.53m/s[3]。《上海市城市干道行人过街设施规划设计导则》中规定的行人过街设计速度为1.22m/s[4]，但在不同交通环境下与各地的实际行人步行速度有些差异。

本文从行人自身特性和交叉口特性影响分析了行人步行速度特性，重点分析了西安市行人过街步行速度分布特征；最后给出西安市十字信号道路交叉口行人过街设计速度推荐值。

1 研究方法

行人过街速度获取是通过将行人过街的长度与行人过街所用的时间相除获得的。行人过街时间是行人从步入人行横道开始到离开人行横道为止所用的总时间。

1.1 影响因素分析

影响行人过街速度的因素很多，主要包括行人自身的性别、年龄、是否打伞、是否带行李、有无人同行；道路方面包括人行横道长短、车流量、人群数量、有无信号灯控制、信号配时等诸多因素。本研究从中选出了几个对行人过街速度影响较大的因素，并对其逐个进行研究。

1.2 数据采集

根据研究的对象与方向，本研究选取了三个路口进行数据的拍摄和提取，分别是文艺南路南二环路口、翠华路育才路路口、文艺西路与文艺南路路口。下面就各路口的情况作阐述。

1.2.1 文艺南路南二环路口

南二环机动车流量集中，文艺南路机动车流量相比于南二环路较少；文艺南路人行横道宽度较大，且无安全岛；无信号灯控制。

1.2.2 育才路翠华路交叉口

翠华路育才路交叉口为“T”形交叉口，人流量较大，附近居民较多，临近翠华路小学及长安大学的两个校区；信号灯分段控制行人过街过程。

1.2.3 文艺西路与文艺南路交叉口

此交叉口临近西安布匹批发市场，行人较多；非机动三轮车较多；由北向南过人行横道时易与左转车辆冲突，且视距不良。无信号灯控制。

1.3 调查方法

此次调查采用人工调查与视频调查的方法（其中翠华路与育才路交叉口采用视频调查的方法，其余两处为人工调查）。将行人分为男性中青年（18～60）、女性中青年（16～60）、老年（60 岁以上），以及儿童（10岁左右）四种。调查人员要分时刻、分流向记录过街行人的年龄层、性别、过街时间。

2 各影响因素下步行速度特性分析

2.1 性别对行人步行速度特性影响

本研究采用多种分布类型对不同性别行人步速进行拟合，并用 K方法进行拟合优度检验；对比 Kolmogorov－Smirnov 拟合优度检验结果，男性和女性步行速度很好的服从正态分布。图1和图2分别是男性中青年性步行速度分布直方图与分布拟合Q－Q图，图3和图4分别是女性中青年行人的步行速度分布直方图与分布拟合Q－Q 图。

从图中可看出两者分布都具有一定偏态，并且女性的步速最大值、均值均低于男性。这表明一般情况下女性步行速度低于男性，同时速度波动范围也低于男性。从两者的QQ 图上看出期望正态值与观测值具有高度的吻合性。

图1 男性青年步行速度分布直方图

图2 男性中青年步速 分布拟合Q-Q图

图3 女性青年步行速度分布直方图

图4 女性中青年步速图 分布拟合Q-Q

采用K－S方法进行正态分布拟合优度检验的结果见表1，可以看出两种样本的检验显著性水平都大于0.05，符合正态分布。具体统计指标参数见表2。

表1 行人速度分布检验结果

表2 男性与女性行人速度分布 单位：m/s

由表2可见，女性的步行速度的均值约为1.10m/s，变化范围是 0.53～2.00m/s，男性步行速度的均值约为 1.24m/s，变化范围是 0.79～1.66m/s。女性的步行速度均值比男性慢0.14m/s。女性15%位步行速度为0.88m/s，男性15%位步行速度为0.97m/s。

2.2 不同年龄组行人步行速度特性

图5 不同年龄组的行人步速分布箱索图

本研究把行人按照儿童（10岁左右）、中青年人（18～60岁）和老年人（60岁以上）进行分类，不同年龄组的行人速度分布箱索图见图 5，可以看出，按照年龄进行分类，中青年过街速度最快，儿童次之，老年人最慢。

对三种年龄类型的行人步行速度采用多种分布模型进行拟合测试之后，研究发现利用对数正态分布可以很好地拟合数据。采用对数正态分布进行拟合，采用单样本K－S方法进行拟合优度检验，在三种类型下样本的检验显著性水平符合对数正态分布。同时得到具体的统计指标见表3。

表3 不同年龄行人速度分布

由表 3可见，中青年人步行速度的变化范围是 0.53～2.00m/s，均值为 1.17m/s；儿童的步行速度的变化范围是0.73～1.58m/s，均值为1.07；老年人步行速度的变化范围是0.53～1.85m/s，均值为1.06m/s。儿童平均速度比中青年人慢0.10m/s，比老年人快 0.01m/s，老年人的步行速度明显的低于中青年人。标准差表示的是样本数据的离散程度，由3组样本的标准差值可以看出，儿童步行速度离散度最大，老年人步行速度离散度最小，中青年人处于两者之间。

2.3 有无信号灯路段行人步行速度特性

通过对比相同条件下翠华路育才路交叉口（有信号灯控制人行横道）与文艺西路与文艺南路交叉口人行横道（无信号灯控制交叉口）两处行人的步行速度分布数据，发现有信号灯和无信号灯控制下行人步行速度分布有差异。步行速度分布数据如表4所示：

表4 有无信号灯控制下行人步行速度分布

从表4可以发现，有无信号灯控制条件下，不同年龄段人群之间的步行速度相差不大，有信号灯交叉口行人总体的过街步速则相对较高。本研究还对比了不同年龄段行人在有信号灯控制交叉口和没有信号灯控制交叉口行人过街步速，调查发现不同年龄段的行人过街步速差异存在。特殊的是老年人在有信号控制条件下步速仍然较低，但比无信号控制条件下有明显的提高[5]。

3 设计速度推荐值

一般认为行人过街过程中，行人过街条件至少满足85%的行人通过（即设计速度采用速度累计频率分布的15%位速度）[6]。西安市目前未给出明确的信号交叉口行人过街设计速度值，根据统计的观测数据，西安市十字信号交叉口不同影响因素条件下的行人过街设计速度推荐值见表 5。与其它文献比较发现本研究采集到的速度数据偏低，排除误差因素后，考虑不同地区的社会经济发展程度不同，城市生活节奏也有所区别，行人步行速度特性也有所不同。

表5 西安市十字信号交叉口行人过街设计速度推荐值

由表5可知，考虑性别和年龄影响的15%位行人步速值分布在 0.874～0.972m/s之间，而总体行人的 15%位速度值为0.896m/s。为体现以人为本保障弱势群体（特别是老年人和有行走障碍的人士）的原则，保证绝大多数行人安全、顺利地通过交叉口而又不至于造成太大延误。综合考虑，本研究建议西安市十字信号交叉口行人过街设计速度宜取在0.87～0.93m/s之间。

4 结论

本研究从行人自身特性和交叉口特性的影响分析了行人步行速度特性，重点分析了行人过街步行速度分布特征，给出西安市十字信号交叉口行人过街设计速度推荐值。

1）年龄、性别、行人过街步速在数值上的影响方面得出的结论与以前学着研究结果基本相似。

2）拟合和检验结果显示：男性和女性步行速度分布都符合正态分布；不同年龄段行人速度分布符合对数正态分布。

3）对比有信号灯条件下和无信号灯控制条件下的行人速度分布显示：有信号灯控制条件下行人步行速度略高于无信号灯控制条件下行人步行速度。

4）信号交叉口设计中，应根据实际情况确定行人过街设计速度；建议西安市十字信号交叉口行人过街设计速度宜取在0.87～0.93m/s之间。

5）就西安市而言，行人总体的步行速度偏慢，且年龄层次分明，本文的研究工作可为西安市相关规范参数提供理论和数据支持。

[1] Coffin A, Morrall J. Walking speeds of elderly pedestrians at cross-walks[M].1995.

[2] 冯树民,吴阅辛.信号交叉口行人过街速度分析[J].哈尔滨工业大学学报,2004,36(1):76-78.

[3] 刘光新,李克平,倪颖.交叉口行人过街心理及交通行为分析[J].交通科技与经济,2008,10(5):58-61.

[4] SZ-C-B03-2007.上海市城市干道行人过街设施规划设计导则施行[J].

[5] 徐晓文,李凤兰.有/无信号控制交叉口行人过街步速对比分析[J].智能城市,2016(6).

[6] 吴江玲,张生瑞,王秋平,等.信号交叉口行人步行速度特性分析[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2014,38(6):1295-1299.