行人過(guò)街交通特性研究綜述

杜先漢

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢430023）

0 引言

行人交通作為城市交通的重要組成部分，其發(fā)展越來(lái)越受到城市建設(shè)管理者的重視，國(guó)家和地方政府都在大力支持“以人為本”的交通設(shè)計(jì)理念。行人作為城市交通中的“弱勢(shì)群體”，容易受到各種機(jī)動(dòng)化交通工具的威脅，特別是在城市交叉口、路段過(guò)街處，若沒(méi)有采用信號(hào)控制設(shè)施對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)和行人進(jìn)行時(shí)空分離，行人極易暴露于危險(xiǎn)中。由于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡性、人口基數(shù)大，即使經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，仍然改變不了城市居民以步行、自行車(chē)等慢速交通出行為主的交通格局，這種狀況不可能在短期內(nèi)發(fā)生根本改變[1]。

因此，在當(dāng)前及未來(lái)的城市交通研究中，關(guān)注行人過(guò)街的交通行為，研究行人過(guò)街的基本特征，設(shè)計(jì)更加符合行人過(guò)街需求的交通設(shè)施，依然會(huì)是城市交通研究的重難點(diǎn)問(wèn)題。本文將對(duì)國(guó)內(nèi)外在行人過(guò)街的心理及交通行為、行人交通流基本特性、行人過(guò)街設(shè)施使用選擇等方面的研究進(jìn)行評(píng)述，以期為我國(guó)開(kāi)展相關(guān)研究提供參考。

1 行人過(guò)街的心理及交通行為

行人過(guò)街心理及行為研究主要集中在不同群體的行人過(guò)街特性、過(guò)街等待的持續(xù)時(shí)間、過(guò)街可接受的間隙等問(wèn)題上。

1.1 行人過(guò)街的影響因素

人的一切行動(dòng)都受控于人的“需要”和“動(dòng)機(jī)”，“需要”和“動(dòng)機(jī)”會(huì)受到外部環(huán)境的影響而發(fā)生快速的變化，因此人的行為變化有高度非線性的特點(diǎn)，可以在極短的時(shí)間和極短的距離內(nèi)變更自己的意志和行動(dòng)。外部環(huán)境千差萬(wàn)別，每個(gè)行人也不一樣，所以導(dǎo)致行人的特點(diǎn)也千變?nèi)f化，即便是相同的外部環(huán)境，由于人的認(rèn)知水平、心里活動(dòng)不同，人對(duì)環(huán)境的反應(yīng)也不一樣。

任煒[2]等通過(guò)對(duì)幾個(gè)典型地域人行橫道處行人的過(guò)街行為進(jìn)行分析，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)方法，得出人行橫道處的過(guò)街行為主要受行人的年齡、地域等影響。此項(xiàng)研究是對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)，是從直觀數(shù)據(jù)來(lái)分析影響因素，而并沒(méi)有挖掘影響的根本機(jī)理。

1.2 行人過(guò)街等待時(shí)間和違章行為研究

英國(guó)N.Rouphailn[3]等人分別對(duì)信號(hào)控制和無(wú)信號(hào)控制交叉口開(kāi)展了研究，包括對(duì)164例交叉口處行人延誤和強(qiáng)行穿越行為進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)男性比女性更容易違章，當(dāng)?shù)厝诉^(guò)街可忍受的極限等待時(shí)間為45～60s。

印度的Geetam Tiwari[4]等成功運(yùn)用生存分析法，選取新德里部分典型交叉口行人過(guò)街的等待時(shí)間與冒險(xiǎn)行為進(jìn)行了研究。生存分析法是研究事物的生存概率的方法，找出影響事物生存的關(guān)鍵因素，建立事物生命周期的數(shù)學(xué)模型。通常，建立的生存分析模型中包括生存率函數(shù)、概率密度函數(shù)和危險(xiǎn)概率函數(shù)，且這3 個(gè)函數(shù)在數(shù)學(xué)上實(shí)際是等價(jià)的，得出任何一個(gè)即可推出另外兩個(gè)。

在生存分析法中，生存函數(shù)記作s（t），表示為：

概率密度函數(shù)記為f（t），表示為：

相應(yīng)的累積分布函數(shù)記為：

危險(xiǎn)概率函數(shù)用h（t）表示，計(jì)算公式為：

回歸方程中的影響因素和危險(xiǎn)率可采用比例風(fēng)險(xiǎn)模型確定。危險(xiǎn)率h（x，β，h0）依賴于“危險(xiǎn)因素”x、待定回歸系數(shù)β和基準(zhǔn)危險(xiǎn)率h0（t），其表達(dá)式如下：

式中：Φ 為x和β之間存在的函數(shù)關(guān)系，符合指數(shù)函數(shù)形式；h0（t）為隨時(shí)間變化的基準(zhǔn)危險(xiǎn)率函數(shù)。

生存分析法研究結(jié)果表明，隨著行人在交叉口等待時(shí)間的增加，對(duì)交叉口信號(hào)控制產(chǎn)生的反感情緒也在增加，當(dāng)?shù)却龝r(shí)間超過(guò)行人的忍受極限時(shí)，其可能會(huì)違章過(guò)街。減少交叉口過(guò)街等待的時(shí)間能極大地降低行人和機(jī)動(dòng)車(chē)的沖突概率。這項(xiàng)研究是基于印度的交通數(shù)據(jù)而展開(kāi)的，而印度的交通狀況與我國(guó)或者其他國(guó)家還是有一定差別的，所以研究的成果具有比較強(qiáng)的地方特點(diǎn)，不具備廣泛適用性。

郭宏偉、高自友[5]等人分別采用參數(shù)形式與非參數(shù)形式的基準(zhǔn)危險(xiǎn)函數(shù)模型框架，對(duì)行人過(guò)街的影響因素，特別是違章行為的影響因素開(kāi)展了分析，發(fā)現(xiàn)非參數(shù)形式的模型能更為精準(zhǔn)地描述行人過(guò)街行為，違章過(guò)街發(fā)生的概率隨等待時(shí)間的增加而上升。盧守峰、王紅茹[6]等人調(diào)查了長(zhǎng)沙市某路段行人過(guò)街的特征，建立了行人過(guò)街等待的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算了老年人、中年人、青年人、少年人等4 組人群的過(guò)街等待時(shí)間生存曲線，同時(shí)建立了不考慮年齡影響因素的整個(gè)人群的過(guò)街等待時(shí)間生存曲線模型，得出該路段行人過(guò)街最大等待時(shí)間為40～50s。這些研究結(jié)果能為交叉口的信號(hào)控制參數(shù)的設(shè)置提供一定的參考，但是研究所考慮的變量比較少，沒(méi)有充分考慮行人的等待時(shí)間、出行目的、道路環(huán)境等因素所產(chǎn)生的影響。

1.3 行人可接受間隙

行人過(guò)街時(shí)，在允許通行的時(shí)間內(nèi)沿著人行橫道行走，直到受到機(jī)動(dòng)車(chē)的威脅而停止前進(jìn)，繼續(xù)等待可穿越間隙。一般情況下，行人會(huì)通過(guò)主觀的經(jīng)驗(yàn)判斷，尋找一個(gè)可穿越的安全間隙。

馮樹(shù)民[7]提出行人過(guò)街的安全間隙計(jì)算公式為：

式中：τ 為行人可安全穿越機(jī)動(dòng)車(chē)的安全間隙；D為一條機(jī)動(dòng)車(chē)道寬度，一般為3.15m；VP為行人過(guò)街的步行速度；R為行人觀察和判斷的時(shí)間，一般取2s；l為車(chē)身長(zhǎng)度通過(guò)的時(shí)間，一般取標(biāo)準(zhǔn)車(chē)0.172s。

孫智勇[8]等通過(guò)對(duì)北京市某交叉口的實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出3類(lèi)不同沖突類(lèi)型行人的可接受間隙為：行人與相鄰進(jìn)口道右轉(zhuǎn)車(chē)輛沖突所需的可接受安全間隙較大，均值為5.31s；而行人與相交進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)輛沖突所需的可接受安全間隙最小，均值為2.65s；行人與相交進(jìn)口右轉(zhuǎn)車(chē)輛沖突所需的可接受安全間隙為3.88s。

2 行人交通流基本特性

2.1 行人過(guò)街穿行的速度特征

行人過(guò)街穿行速度與出行者的出行目的、年齡、性別，交叉口的類(lèi)型以及是否有機(jī)動(dòng)車(chē)的干擾等因素密切相關(guān)。裴玉龍[9]等對(duì)冬夏兩季哈爾濱市的無(wú)信號(hào)交叉口、信號(hào)交叉口、環(huán)形交叉口、路段人行橫道和自由過(guò)街等5種行人的過(guò)街速度開(kāi)展調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)季節(jié)、年齡、性別、行人數(shù)量、人行橫道長(zhǎng)度等對(duì)過(guò)街速度影響較大：行人過(guò)街平均速度夏季小于冬季；不同年齡段的人，平均過(guò)街行走速度也不同，女性過(guò)街速度平均值低于男性；在一定的范圍內(nèi)人行橫道越長(zhǎng)，行人的行走速度越快。研究得出了各種條件下的速度值，這為哈爾濱市行人過(guò)街設(shè)施設(shè)計(jì)提供了一定的參考，但研究仍然只是停留在基于每個(gè)因素的層面，而沒(méi)有研究單個(gè)影響因素之間的綜合作用情況。

2.2 行人過(guò)街延誤

Botma H[10]等提出行人安全穿越所需的臨界穿越間隙模型：

式中：τ 為行人穿過(guò)一條車(chē)道的安全穿越間隙（s）；d為一條機(jī)動(dòng)車(chē)道平均寬度（m）；v為行人過(guò)街步行速度（m/s），一般取1.2m/s；tR為行人觀測(cè)車(chē)流狀況、判斷安全間隙所需的時(shí)間，取tR=2s；t1為車(chē)身長(zhǎng)度通過(guò)的時(shí)間，取標(biāo)準(zhǔn)小客車(chē)t1=0.72s。

當(dāng)車(chē)頭時(shí)距服從負(fù)指數(shù)分布時(shí)，Virkler M[11]等提出車(chē)流干擾延誤模型為：

式中：Dg為車(chē)流干擾延誤（s）；qi為各條車(chē)道車(chē)輛到達(dá)率（veh/s）；n為機(jī)動(dòng)車(chē)道數(shù)。

戴彤宇[12]等人在這兩個(gè)模型的基礎(chǔ)上，考慮交叉口信號(hào)控制方案中將人行信號(hào)與車(chē)行信號(hào)完全分開(kāi)，分別計(jì)算交叉口信號(hào)控制方案和車(chē)流干擾對(duì)行人產(chǎn)生的延誤，同時(shí)建立了無(wú)干擾條件下的行人過(guò)街延誤模型，且通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證了所建立的模型能很好描述行人過(guò)街的延誤行為，具有一定的實(shí)用性。

3 行人過(guò)街設(shè)施使用選擇

行人在過(guò)街過(guò)程中，存在一系列的選擇行為，如過(guò)街的起點(diǎn)、終點(diǎn)、過(guò)街的方式、過(guò)街的時(shí)間選擇等。

Sisiopiku V P[13]等人通過(guò)對(duì)美國(guó)不同城市人行過(guò)街橫道的使用開(kāi)展調(diào)查，應(yīng)用所調(diào)查的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行直觀的分析，發(fā)現(xiàn)影響行人過(guò)街選擇的因素較多。83%的人愿意優(yōu)先選擇無(wú)信號(hào)控制的過(guò)街方式，72%的人愿意遵守過(guò)街的信號(hào)控制，90%的被調(diào)查者認(rèn)為自己的起訖點(diǎn)影響過(guò)街地點(diǎn)的選擇，65%的被調(diào)查者認(rèn)為信號(hào)控制交叉口的中央分隔帶會(huì)影響人們的選擇行為。研究發(fā)現(xiàn)了很多影響行人過(guò)街選擇的因素，能為城市過(guò)街設(shè)施的設(shè)計(jì)提供一定的參考，有一定的實(shí)用價(jià)值，但研究?jī)H僅是定性的研究，缺乏相關(guān)的理論支撐。

熊輝[14]等在中關(guān)村大街人行天橋處開(kāi)展行人過(guò)街問(wèn)卷調(diào)查，且建立了行人過(guò)街的二元選擇非集計(jì)模型，研究結(jié)果表明，影響行人選擇人行天橋還是地面過(guò)街的主要因素是行人的主觀意愿，即行人能否克服過(guò)街設(shè)施帶來(lái)的影響，以達(dá)到自己認(rèn)為的最大效用，而過(guò)街設(shè)施的繞行距離、過(guò)街安全等因素對(duì)選擇結(jié)果影響不大。作者建立的非集計(jì)模型能夠較好地分析行人過(guò)街的選擇行為，但沒(méi)有全面分析行人自身和設(shè)施特征的影響，因?yàn)檫@些參數(shù)將直接影響到選擇的結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，國(guó)內(nèi)外在行人過(guò)街行為研究方面取得了一定的成果，但同時(shí)也存在一些不足：

（1）對(duì)影響行人過(guò)街的單個(gè)因素研究較多，但大部分研究都只是從行人自身角度出發(fā)，并未充分考慮相關(guān)設(shè)施和管理方案等外部交通要素對(duì)行人心理和行為的作用和影響；

（2）對(duì)過(guò)街行人交通流特性的研究結(jié)果有強(qiáng)烈的地方適用性，目前普遍適用的結(jié)果還相對(duì)過(guò)少；

（3）目前的研究都是以交通設(shè)施本身或者是行人為單獨(dú)的出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行研究，來(lái)考慮交通設(shè)施的設(shè)計(jì)，更沒(méi)有將兩者結(jié)合起來(lái)，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)過(guò)街設(shè)施，引導(dǎo)行人的過(guò)街行為，最終最大化地促進(jìn)人和交通的和諧。

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