歷史街區(qū)自行車交通特性研究

王秋平，張 譯，孫 皓

(西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，陜西 西安 710055）

歷史街區(qū)是指具有一定規(guī)模，能夠反映一定歷史階段的傳統(tǒng)風(fēng)貌、社會文化、民俗特色的街區(qū)[1-4]．歷史街區(qū)分為已有歷史街區(qū)和再造歷史街區(qū)．已有歷史街區(qū)是指對原有的歷史街區(qū)遺跡進(jìn)行保留不變或小范圍修復(fù)改造的歷史街區(qū)；再造歷史街區(qū)是在歷史遺址之上興建的仿古街區(qū)．歷史街區(qū)是人們旅游、休閑消費(fèi)的主要場所，服務(wù)的人流量較大，慢行交通問題突出．在傳統(tǒng)的自行車交通流特性研究中，韓寶睿等人針對電動自行車的交通流特性進(jìn)行研究，以交通調(diào)查為基本手段, 深入研究電動自行車的有關(guān)交通特性；單曉峰等對非擁擠路段自行車交通流特性進(jìn)行研究，確定車道寬度與密度的關(guān)系，并建立車道寬度-密度回歸模型；梁春巖深入對自行車交通流的集群特性進(jìn)行深入研究，建立了停車波交通波模型，并對機(jī)非混行信號控制交叉口信號配時進(jìn)行研究；黃海軍驗證了自行車交通流的基本模型，說明了自行車流基本三參數(shù)關(guān)系；王丹針對路段非機(jī)動車交通特性進(jìn)行了研究，對路段非機(jī)動車的基本特征、交通流三參數(shù)的特性、時空分布特性、速度特性及橫向分布特性進(jìn)行闡述[5-9]．已有關(guān)于自行車交通流特性的研究大多針對城市的一般道路，并沒有專門針對歷史街區(qū)內(nèi)的自行車交通特性進(jìn)行相關(guān)研究．因歷史街區(qū)內(nèi)的道路類型、自行車騎行特性及自行車流、出行者出行特征等都與一般城市道路不同，因此應(yīng)對歷史街區(qū)的自行車交通特性進(jìn)行專門研究，本文通過交通調(diào)查、建立分析模型，得到歷史街區(qū)自行車交通特性的相關(guān)數(shù)據(jù)和相關(guān)關(guān)系模型，為歷史街區(qū)自行車交通的規(guī)劃和改善提供定性和定量的依據(jù)．

1 歷史街區(qū)自行車交通特性調(diào)查

1.1 調(diào)查點選取

本文選取西安市歷史街區(qū)為研究對象，選取已有歷史街區(qū)的湘子廟片區(qū)(如圖 1(a))，再造歷史街區(qū)的大唐不夜城片區(qū)(如圖1(b))和大唐西市片區(qū)(如圖1(c))為觀測區(qū)域．

圖1 調(diào)查片區(qū)以及調(diào)查點Fig.1Survey area and survey point

如圖1中三個圖中的標(biāo)記點為觀測點，湘子廟片區(qū)觀測點如圖分別為：湘子廟街、大車家巷、粉巷、竹笆市、西木頭市、馬坊門、南院門．大唐不夜城觀測點如圖分別為雁塔南路(北段)、雁南一路、雁塔南路(南段)、雁南二路．大唐西市觀測點如圖分別為西市南街、西市西街、西市北路、西市南路．

1.2 調(diào)查內(nèi)容及調(diào)查方法

歷史街區(qū)自行車交通特性調(diào)查的主要內(nèi)容及相應(yīng)方法如下：

(1)自行車到達(dá)歷史街區(qū)的時耗、距離、到達(dá)時間．采用網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查法，共收回208份，有效問卷為196份．

(2)歷史街區(qū)內(nèi)自行車的速度．采用攝影法進(jìn)行調(diào)查：首先在各調(diào)查點選取大于等于 10米的觀測段，將觀測段內(nèi)自行車運(yùn)行狀況錄制為視頻；然后根據(jù)年齡、性別、不同道路類型隨機(jī)選取樣本；最后統(tǒng)計出樣本在距離段內(nèi)的時間，觀測段距離除以時間可得到樣本的速度．

(3)路段和交叉口自行車交通流的速度、密度、交通量．采用攝影法進(jìn)行調(diào)查：首先對路段和交叉口自行車流的狀況錄制視頻，錄制時長為 30min；然后統(tǒng)計視頻中通過觀測點的自行車數(shù)量，得出自行車交通量，統(tǒng)計時刻末停留在觀測區(qū)域內(nèi)的自行車，除以觀測區(qū)域面積，得到交通流密度，每個自行車流行走的距離除以在觀測區(qū)域內(nèi)的行走時間即為自行車流速度[10]．

(4)歷史街區(qū)道路的路寬，橫斷面形式，交叉口紅綠燈設(shè)置等交通條件，采用實地觀測記錄法進(jìn)行調(diào)查．

2 歷史街區(qū)自行車到達(dá)特征

到達(dá)歷史街區(qū)的自行車有著獨(dú)特的特性，通過調(diào)查分析后可以得到以下四方面特征：

（1）自行車騎行者年齡特征

通過196份網(wǎng)上調(diào)查問卷可得騎行者年齡段分布圖2，可以看出歷史街區(qū)騎行者主要年齡為青年，占調(diào)查人數(shù)的近一半．

（2）歷史街區(qū)自行車到達(dá)時間段特性

通過對已有歷史街區(qū)和再造歷史街區(qū)的大唐不夜城片區(qū)的觀測點進(jìn)行觀測，從早晨7點到晚上21點對交通量進(jìn)行統(tǒng)計，繪出趨勢圖如圖 3．可以看出：已有歷史街區(qū)的自行車交通量高峰期在早晨 8點和晚上 18點左右；再造歷史街區(qū)的自行車交通量高峰期在晚上17點以后．

圖2 不同年齡段騎行者人數(shù)柱狀圖Fig.2Histogram of different age rider number

圖3 歷史街區(qū)不同時間段自行車交通量折線圖Fig.3 Line chart of different time bicycle traffic in historical block

(3)歷史街區(qū)自行車到達(dá)距離特性

通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查對到達(dá)歷史街區(qū)的騎行距離進(jìn)行調(diào)查后可得下圖 4．可以看出：已有歷史街區(qū)到達(dá)距離集中在1km～3 km，再造歷史街區(qū)到達(dá)距離集中在2km～4 km；可以得出 2～4 km是騎行者前往歷史街區(qū)的最佳出行距離．

圖4 到達(dá)歷史街區(qū)騎行距離的人數(shù)分布圖Fig.4 The number of arrive at historical block distance distribution

圖5 到達(dá)歷史街區(qū)耗時曲線圖Fig.5 Time curve of reach the historical block

(4)歷史街區(qū)自行車到達(dá)時耗特性

通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查對騎自行車前往歷史街區(qū)的時間統(tǒng)計后得圖 5．可以看出已有歷史街區(qū)騎行耗時在30min內(nèi)的騎行者較多，再造歷史街區(qū)騎行耗時在40min內(nèi)的騎行者較多，前往已有歷史街區(qū)耗時更?。?/p>

3 歷史街區(qū)自行車速度特性

自行車速度主要受出行目的、年齡、性別、道路狀況、天氣等因素的影響，本文對年齡、性別、道路類型3個因素進(jìn)行統(tǒng)計分析：

(1)騎行者年齡對自行車速度的影響

通過對歷史街區(qū)各個觀測點的騎行者速度進(jìn)行統(tǒng)計，隨機(jī)抽取兒童、青年、中年、老年騎行者各30個的速度，可以得到速度與年齡的箱型圖6．可以看出，自行車騎行速度主要集中在 11～15 km/h；青年騎行者的速度快，老年騎行者的速度較慢．

(2)性別對自行車速度的影響

通過對歷史街區(qū)各個觀測點的騎行者速度進(jìn)行統(tǒng)計，隨機(jī)抽取男性和女性騎行者各 50組的騎行速度，可以得到速度與性別的箱型圖 7，可以看出，男性騎行者的速度集中在12.5～15.3 km/h，女性騎行者的速度集中在 12.1～14.3 km/h，男性的速度略大于女性．

圖6 年齡-速度箱型圖Fig.6 Age-speedbox plot

圖7 性別-速度箱型圖 Fig.7 Sex-speedbox plot

(3)不同道路類型對自行車速度的影響

通過對歷史街區(qū)中機(jī)-非隔離道路、機(jī)-非混行的雙車道和四車道的道路上的自行車速度進(jìn)行統(tǒng)計，三種道路類型分別隨機(jī)抽取 30個速度樣本，可得到速度-道路類型的箱型圖8．

圖8 道路類型-速度箱型圖Fig.8 Road type-speed box plot

可以看出，有專用非機(jī)動車道的路面上自行車的速度顯著大于無專用非機(jī)動車道，路面更寬為四車道的自行車速度高于雙車道上的自行車速度．

對歷史街區(qū)三種不同道路類型上的騎行者的年齡段進(jìn)行記錄，將四個年齡段的騎行速度求得平均值，可得出三種道路類型上不同年齡段速度的曲線圖如圖9．可以看出，機(jī)-非隔離路段的各個年齡段速度都大于機(jī)非混行四車道上的速度，機(jī)非混行四車道上各個年齡段的騎行速度都大于機(jī)非混行雙車道．

圖9 三種道路類型上不同年齡段速度的曲線圖Fig.9 Velocitycurve of three road type of different age

4 歷史街區(qū)自行車交通流特性

歷史街區(qū)自行車交通流的主要參數(shù)包括自行車流交通量、速度、密度，機(jī)非隔離路段內(nèi)的自行車流所受干擾較小，對其進(jìn)行研究可以了解歷史街區(qū)中純自行車流的交通特性．自行車交通流三要素之間的關(guān)系模型構(gòu)建步驟為：

①通過對歷史街區(qū)自行車交通流三要素的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析后，繪制各要素之間的散點圖，如圖10．

②參照機(jī)動車流三要素之間的關(guān)系模型，如Bell-shaped模型、Edie分段組合模型、多項式模型、Greenshields模型等對散點圖進(jìn)行擬合[6-11]，可得出關(guān)系模型如表1．

③采用T檢驗或者F檢驗對模型進(jìn)行檢驗，檢驗通過后模型成立[17]．

表中字母含義為：V為自行車流速度(m/min)，D為自行車流密度(veh/m2)，Q為自行車流量(veh/min/m) ．

圖10 自行車流三要素關(guān)系散點擬合圖Fig.10 Relationship between three elements of road bicycle flow chart

表1 自行車流三要素關(guān)系擬合模型結(jié)果Tab.1 Bicycle flow elements relationship model

5 歷史街區(qū)混合交通流中機(jī)動車-自行車干擾特性

對于歷史街區(qū)尤其是已有歷史街區(qū)，道路中單幅路較多，沒有專用非機(jī)動車道，所以機(jī)動車和自行車混合交通流較多，機(jī)動車對自行車的行進(jìn)就產(chǎn)生了干擾，在路段內(nèi)主要體現(xiàn)為摩擦干擾[18]，在交叉口主要體現(xiàn)為右轉(zhuǎn)車輛對自行車過街的干擾．

5.1 路段內(nèi)機(jī)非摩擦干擾分析

歷史街區(qū)自行車在摩擦干擾下速度的影響因素取決于三個參數(shù)：自行車與最靠近的機(jī)動車間隔、機(jī)動車速度和機(jī)動車流量．通過前述調(diào)查方法，得到三個影響因素與自行車速度散點圖11、12、13，擬合后如圖，擬合模型如表2．

圖11 機(jī)非間距-自行車速度散點圖Fig.11 Space -bicycle speed scatter diagram

圖12 機(jī)動車速度-自行車速度散點圖Fig. 12 Vehicle speed-bicycle speed scatter diagram

從表中可以看出R2均大于0.9，模型擬合度較高，模型成立．從上圖中和上表中還可以得出以下結(jié)論：

①機(jī)非間距較小時，自行車速度較慢，隨著距離的增大，機(jī)動車對自行車的速度影響變小，自行車速度逐漸變大．

②機(jī)動車速度較小時，自行車的速度大，趨近于自由流當(dāng)機(jī)動車速度變大時，對自行車的速度影響變大，自行車速度下降．

③當(dāng)機(jī)動車流量較小時，自行車的速度大，趨近于自由流，當(dāng)機(jī)動車流量增大時，對自行車的速度影響變大，自行車速度下降．

④摩擦干擾下各影響因素自行車速度的多元線性回歸分析．

圖13 機(jī)動車流量-自行車速度散點圖Fig.13 Flow of vehicles-bicycle speed scatter diagram

表2 自行車流三要素關(guān)系擬合模型結(jié)果Tab.1 Bicycle flow elements relationship model

以自行車道外側(cè)自行車速度V為因變量，影響自行車的機(jī)動車速度v、流量q和機(jī)非間距L為自變量，建立回歸方程V=a+bv+cL+dq[14]．

采用逐步分析法進(jìn)行多元線性回歸，得到公式：V=18.052-0.152v+3.920L-0.630q．

模型的擬合系數(shù)R2=0.919，在顯著性水平α=0.05下對模型進(jìn)行F檢驗，回歸方程統(tǒng)計量F=98.635＞2.98=F0.95(3,26)通過檢驗，模型成立．

5.2 信號交叉口右轉(zhuǎn)機(jī)動車對自行車干擾分析

以歷史街區(qū)信號交叉口右轉(zhuǎn)機(jī)動車對直行過街自行車的干擾為研究對象，將直行過街自行車分為兩種情況：一種是自行車流通過交叉口，一種是單輛自行車通過交叉口．對交叉口這兩種情況下的自行車干擾特性進(jìn)行研究：

(1)右轉(zhuǎn)機(jī)動車對直行自行車過街速度的干擾分析

對自行車流在有干擾和無干擾兩種情況下自行車流速度各50個樣本，可得出百分比柱狀圖14，從圖中可以得出以下結(jié)論：

①在有干擾情況下的交叉路口，速度分布主要集中在 2～8 km/h，而無干擾情況下分布在 6～10 km/h．有干擾的低速度自行車流所占比例更大，無干擾的高速自行車流所占比例更大．

②有干擾的自行車流平均速度(5.39 km/h)小于無干擾的自行車流的平均速度(8.67 km/h)．右轉(zhuǎn)機(jī)動車對自行車流的速度影響較大．

圖14 有干擾和無干擾下自行車流速度所占百分比圖Fig.14 Ratio diagram of jamming and interference free bicycle flow velocity

圖15 有干擾和無干擾下單輛自行車速度分布箱型圖Fig.15 Box plot of single bicycle speed distribution in jamming and interference free place

圖16 不同機(jī)動車車型對自行車流過街耗時箱型圖Fig.16 Box plot of bike flow pass street time-consuming whenjamming from different type of vehicles

對單輛自行車在有干擾和無干擾兩種情況下過街速度各50個樣本統(tǒng)計分析后得出圖15，從圖中可以看出，①單輛自行車在有機(jī)動車干擾下的速度小于無干擾情況下的速度．②單輛自行車通過交叉口時，因為可以穿越機(jī)動車間隙，所以通過交叉口的平均速度大于自行車流通過的平均速度．

(2)對自行車流耗時的干擾分析

對自行車流通過交叉口時無干擾，有右轉(zhuǎn)小轎車，有右轉(zhuǎn)公交車三種情況下的耗時進(jìn)行觀測記錄，統(tǒng)計分析后可得圖16．

從圖和數(shù)據(jù)分析后可以得出：公交車對自行車流穿越交叉口的干擾強(qiáng)度大于小轎車，干擾強(qiáng)度幾乎是小轎車的2倍．

對單輛自行車通過交叉口時無干擾，有右轉(zhuǎn)小轎車，有右轉(zhuǎn)公交車三種情況下的耗時進(jìn)行觀測記錄，統(tǒng)計分析后可得圖17．從上圖和上表可以得出以下結(jié)論：

圖17 不同車型對單輛自行車過街速度影響的箱型圖Fig.17 Box plot of single bike pass street time consuming when jamming from different type of vehicles

①右轉(zhuǎn)公交車對直行單輛自行車的速度干擾大于小轎車，干擾強(qiáng)度遠(yuǎn)大于小轎車對直行自行車的干擾強(qiáng)度．

②單輛自行車在小轎車和公交車的干擾下過街時耗小于自行車流在干擾下的過街時耗．

6 結(jié)語

本文通過對歷史街區(qū)自行車交通特性研究，得出如下結(jié)論：

(1)分析得到歷史街區(qū)自行車到達(dá)時間、距離及時耗特性．

(2)歷史街區(qū)自行車速度特性．自行車騎行速度在11～15 km/h；男性騎行者的速度為12.5～15.3 km/h，女性騎行者的速度為12.1～14.3 km/h．在各個年齡段機(jī)-非混行的四車道的騎行速度都大于機(jī)-非混行雙車道的自行車速度．

(3)擬合檢驗得出歷史街區(qū)自行車交通流及機(jī)非混合交通流三要素之間的函數(shù)關(guān)系．

(4)分析得到信號交叉口右轉(zhuǎn)機(jī)動車對自行車的干擾特性．

通過對自行車流的定量和定性研究，其成果為街區(qū)及路網(wǎng)規(guī)劃、改善設(shè)計、交通組織提供參考依據(jù)，對進(jìn)一步構(gòu)建歷史街區(qū)自行車交通數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)．

References

[1]吳良鏞. 關(guān)于北京市舊城區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃的幾點意見[J].城市規(guī)劃, 1998(2): 6-9.WULiangyong.Some opinions aboutthe old towncontrolled detailed planning of Beijing City[J].City planning Review, 1998( 2): 6-9.

[2]陸翔. 北京 25片歷史文化保護(hù)區(qū)保護(hù)方法初探[J].北京規(guī)劃建設(shè), 2009(1): 25-28.LU Xiang.Beijing 25 historical and cultural protection method ofreserve［J］．Beijing planning and construction，2009( 1): 25-28.

[3]楊新海. 歷史街區(qū)的基本特性及其保護(hù)原則[J].人文地理, 2005( 5): 48-50.YANG Xinhai. The true nature and the preservation principles for the historical blocks[J].Human Geography,2005(5): 48-50.

[4]杜瑩. 歷史街區(qū)保護(hù)改造與舊城更新的區(qū)別和聯(lián)系[J].山西建筑, 2008, 34(11):36-37.DU Ying. Differences and relations in conservation and rehabilitation for historic district and urban renewal[J].Shanxi Architecture, 2008, 34(11):36-37.

[5]韓寶睿, 馬健霄, 仲小飛. 電動自行車的交通特性研究[J]. 森林工程, 2008, 24(6): 29-32.HAN Baorui, MA Jianxiao, ZHONG Xiaofei. Research on traffic characteristic of the electric bicycle[J].Forest Engineering, 2008, 24(6): 29-32.

[6]單曉峰,王煒,王昊，等.非擁擠路段自行車交通流特性研究[J].交通與計算機(jī),2006,24(6):41-43.SHAN Xiaofeng,WANG Wei, WANG Hao. Properties of bicycle flow in non-congested Road[J]. Computer and Communications,2006,24(06):41-43.

[7]梁春巖.自行車交通流特性及其應(yīng)用研究[D].長春:吉林大學(xué),2007.LIANG Chunyan.Study on characteristics and application of aicyle traffic flow[D]. Changchun：Jilin University,2007.

[8]黃海軍.混合行駛狀態(tài)下機(jī)動車對自行車交通影響分析[D].北京:北京交通大學(xué),2012.HUANG Haijun. The impact of motor vehicles on bicyclesin mixed traffic condition[D].Beijing:Beijing Jiaotong University,2012.

[9]王丹. 路段非機(jī)動車交通流特性研究[D].西安:長安大學(xué),2014.WANG Dan. Research on characteristics of non-motor vehicle traffic flow on road section[D].Xi'an:Chang'an University,2014.

[10]史建港.大型活動行人交通特性研究[D].北京:北京工業(yè)大學(xué),2007.SHI Jiangang.Research on pedestrian traffic characteritics in special events[D].Beijing:Beijing University of Technology, 2007.

[11]KNOBLAUCH R L, PIETRUCHA M T, NITZBURG M.Field studies of pedestrian walking speed and start up time[R].In Transportation Research Record 1538, TRB ,National Research Council,Washington. DC,1996: 27-38.

[12]Transportation Research Board. 2000 Highway Capacity Manual[R].National Research Council, Washington. DC,2000.

[13]SISIOPIKUV P,AKIN D.Pedestrian behaviors at and perceptions townrds various pedestrian facilities: an exam ination based on observation and survey data[J].Transportation Research PartF 2003:249, 274.

[14]張力為. 城市干道無信號控制人行橫道行人過街特性分[J].大連海事大學(xué)學(xué)報,2006(5): 80-83.ZHANG Liwei. Characteristic analysis of pedestrian crossing unsignalized crosswalks at urban arteries[J].Journal of Dalian Maritime University,2006(5): 80-83.

[15]賈洪飛, 楊麗麗, 唐明,等. 綜合交通樞紐內(nèi)部行人微觀特性及建模需求研究[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息,2009(4): 18-21.JIA Hongfei, YANG Lili, TANG Ming, et al. Microcharacteristics and modeling requirement of pedestrians in muti-modal transport hub[J].Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2009,(4): 18-21.

[16]王凱英,廖明軍,孟憲強(qiáng),等.上海地鐵站內(nèi)行人樓梯交通特性[J].上海海事大學(xué)學(xué)報,2009(3): 70-73.WANG Kaiying, LIAO Mingjun, MENG Xianqiang.Stair traffic characteristics of underground station in Shanghai[J].Journal of ShanghaiMaritime University, 2009(3):70-73.

[17]葉建紅.行人交通行為與交通流特性研究[D].上海: 同濟(jì)大學(xué),2009.YE Jianhong. Pedestrian traffic behavior and traffic flow characteristics study[D]. Shanghai: Tongji University,2009.

[18]賈順平, 彭宏勤, 尹相勇. 機(jī)非混行路段上自行車對機(jī)動車行駛的摩擦干擾影響分析[J].北京交通大學(xué)學(xué)報,2006, 30(6):2-3.JIA Shunping, PENG Hongqin, YIN Xiangyong. Analysis of bicycles friction interference on motor vehicles driving in mixed traffic [J].Journal of Beijing Jiaotong University，2006,30(6):2-3.

[19]王蓉, 張仁陟, 陳英. 基于多元回歸分析和灰色模型的康樂縣城鄉(xiāng)建設(shè)用地預(yù)測[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，47(1):134-139.WANG Rong, ZHANG Renzhi, CHEN Ying. Forecast of urban and rural construction land based on the multiple regression analysis and gray model in Kangle Country[J].Journal of GanSu Agricultural University, 2012,47(1):134-139.