歷史街區(qū)行人交通特性研究

王秋平， 張 譯， 孫 皓

(1.西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院， 陜西 西安 710055; 2.中國能源建設(shè)集團陜西省電力設(shè)計院有限公司, 陜西 西安 710054)

歷史街區(qū)行人交通特性研究

王秋平1， 張 譯2， 孫 皓1

(1.西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院， 陜西 西安 710055; 2.中國能源建設(shè)集團陜西省電力設(shè)計院有限公司, 陜西 西安 710054)

以西安市歷史街區(qū)為研究對象，采用實地觀測調(diào)查法和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法取得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對歷史街區(qū)行人交通特性進行分析研究，包括行人構(gòu)成，行人到達(dá)歷史街區(qū)的交通方式，行人步速特性及影響因素，行人交通流速度、密度、交通量在早中晚3個時間段和不同觀測點的分布特性；歷史街區(qū)路段和交叉口行人交通流速度、密度和交通量三要素的關(guān)系模型。通過研究，得出歷史街區(qū)行人從微觀到宏觀的交通特性，為研究歷史街區(qū)行人交通問題提供了較好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和有參考價值的結(jié)論。

交通運輸規(guī)劃與管理; 歷史街區(qū); 交叉口; 行人交通特性

0 引言

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、休閑消費的主要場所，服務(wù)的人流量較大，慢行交通問題突出。本文通過對歷史街區(qū)行人交通特性進行研究，為歷史街區(qū)慢行交通的改善和規(guī)劃提供定性和定量的研究基礎(chǔ)。

1 歷史街區(qū)行人交通特性調(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)(見圖1a)，再造歷史街區(qū)的大唐不夜城片區(qū)(見圖1b)和大唐西市片區(qū)(見圖1c)為觀測區(qū)域。

如圖1中3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。

(a)

(b)

(c)

1.2 調(diào)查內(nèi)容及調(diào)查方法

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

① 行人到達(dá)歷史街區(qū)的目的、到達(dá)方式、時間特性。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)行人的步速，行人年齡(小于18歲為兒童和少年，18～35歲為青年，35～55歲為中年，55歲以上為老年人[5])，性別，攜帶行李狀況，結(jié)伴狀況。采用攝影法進行調(diào)查：首先在各調(diào)查點選取大于等于3 m的觀測段，將觀測段內(nèi)行人的步行狀況錄制為視頻；然后隨機選擇150個行人樣本，記錄樣本的性別、攜帶行李數(shù)量、結(jié)伴人數(shù)等；最后統(tǒng)計出這150個樣本在距離段內(nèi)的行走時間，觀測段距離除以行走時間可得到樣本的步速。

③ 路段和交叉口行人交通流的速度、密度、交通量。采用攝影法進行調(diào)查：首先對路段和交叉口行人流的步行狀況錄制視頻，錄制時長為30 min；然后統(tǒng)計視頻中通過觀測點的行人數(shù)量，得出行人交通量，統(tǒng)計時刻末停留在觀測區(qū)域內(nèi)的人數(shù)，除以觀測區(qū)域面積，得到交通流密度，每個行人流行走的距離除以在觀測區(qū)域內(nèi)的行走時間即為行人流速度[6]。

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行調(diào)查。

2 歷史街區(qū)行人交通特性

2.1 歷史街區(qū)行人構(gòu)成

基于歷史街區(qū)實地觀測的7678個行人性別樣本和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查的196個年齡構(gòu)成樣本，進行統(tǒng)計后得圖2和圖3，分析后得出以下結(jié)論：已有和再造歷史街區(qū)的男女比例基本持平，男性所占的比例略大于女性；青年人所占比例最大，達(dá)到歷史街區(qū)行人的40%左右；已有和再造歷史街區(qū)行人年齡結(jié)構(gòu)相似。

圖2 行人性別構(gòu)成比例圖Figure 2 Pedestrian sex proportion chart

圖3 行人年齡構(gòu)成比例圖Figure 3 Pedestrian age proportion chart

2.2 歷史街區(qū)行人的交通特征

① 歷史街區(qū)行人到達(dá)的目的。

通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問卷對前往3個片區(qū)的到達(dá)目的統(tǒng)計結(jié)果如圖4所示，分析可得：歷史街區(qū)行人到達(dá)目的以娛樂、購物、旅游為主；湘子廟片區(qū)出行目的中旅游僅占13%，旅游功能有所弱化，而再造歷史街區(qū)的旅游功能對吸引行人的作用較為明顯。

圖4 各片區(qū)行人到達(dá)目的圖Figure 4 Pedestrians’purpose of each block

② 歷史街區(qū)行人的到達(dá)方式。

對行人到達(dá)歷史街區(qū)主要方式進行調(diào)查后得圖5，可看出： 3大片區(qū)都是公交車(包括地鐵)比例最高；已有歷史街區(qū)的公交系統(tǒng)較為完善，但自行車和步行所占比例較小，而再造歷史街區(qū)的公交系統(tǒng)還有待改善。

③ 行人到達(dá)歷史街區(qū)耗時特性。

行人到達(dá)歷史街區(qū)所消耗時間如圖6所示。從圖中可看出大多數(shù)人前往歷史街區(qū)出行消耗時間為1.5 h以內(nèi)，而0.5 h以內(nèi)到達(dá)的人數(shù)僅占12.3%，可見能在短時間到達(dá)歷史街區(qū)的人較少。

圖6 到達(dá)歷史街區(qū)耗時分布比例圖 Figure 6 Time of reach historical block proportion chart

2.3 歷史街區(qū)行人步速特性

2.3.1 歷史街區(qū)路段行人速度影響因素分析

a. 性別、年齡對行人速度的影響。

根據(jù)觀測到的行人速度數(shù)據(jù)，可得出性別、年齡與行人速度的箱型圖，如圖7。從圖中可看出男性的步行速度更大；青年人的步行速度最快，中年人次之，老年人和兒童最慢。

圖7 性別 — 步速和年齡 — 步速箱型圖Figure 7 Sex-speed and age-speed box plot

b. 攜帶行李對行人速度的影響。

通過對攜帶行李數(shù)量及速度均值的統(tǒng)計，得圖8，圖中x軸為攜帶行李代碼，代碼0：未攜帶行李；代碼1：單手提物；代碼2：雙手提物、背包、單手提物加背包；代碼3：雙手提物加背包、攜帶行李箱等更加繁重的行李。從圖中可以看出不同年齡段的步速均值都隨著攜帶行李的增加有減小的趨勢，以x為攜帶行李代碼，y為步速，對曲線擬合，可得到函數(shù)關(guān)系式見表1，表中函數(shù)R2均大于0.9，擬合度較高，函數(shù)成立。

圖8 不同年齡段攜帶行李的步速曲線圖Figure 8 Curve of different age groups to carry luggage speed

表1 不同年齡段行人攜帶行李代碼-步速函數(shù)式Table1 luggagecode?speedfunctionindifferentages年齡段函數(shù)式R2兒童y=00117x2-00625x+097590929青年y=11167e-00320977中年y=-00125x2+00005x+107550949老年y=10435e-0037x0943

c. 結(jié)伴因素對行人速度的影響。

將獨自1人的狀態(tài)記為代碼為0，2人出行為1，3人及以上為2，得圖9。從圖中可看出： 速度均值隨結(jié)伴人數(shù)的增加而減小，以x為結(jié)伴人數(shù)代碼，y為步速，經(jīng)過指數(shù)擬合得出函數(shù)：

y=1.068 3e-0.045x

指數(shù)函數(shù)擬合的R2= 0.953，擬合度較高，步速與結(jié)伴人數(shù)的指數(shù)關(guān)系顯著。

圖9 結(jié)伴人數(shù) — 步速曲線圖Figure 9 Company number-speed curve

d. 路段內(nèi)行人速度的多元線性回歸分析。

以歷史街區(qū)行人的步行速度作為因變量，建立步行速度與影響因素之間的線性回歸方程。

① 建模:

② 采用逐步分析法進行多元線性回歸分析，從而可以得出模型為：

Y= 0.897+0.042X1+0.047X2-0.036X3-

0.032X4

各影響因素的顯著性均在0.05以內(nèi)，各影響因素影響顯著性較強，擬合函數(shù)的R2=0.892，模型成立。

e. 路段內(nèi)行人速度設(shè)計推薦值。

通過以上研究，可得出歷史街區(qū)路段內(nèi)行人速度的推薦設(shè)計值見表2。綜合考慮，本研究建議西安市歷史街區(qū)路段內(nèi)行人的步行設(shè)計速度宜取在0.95～1.02 m/s。

表2 西安市歷史街區(qū)路段行人設(shè)計速度推薦值Table2 TherecommendeddesignspeedofXi＇anHistoricalBlocksPedestrianRoad類別男性女性兒童青年中年老年所有樣本總體均值1081030911110710210215%位速度值09408908808208207909185%位速度值12411911512412117115推薦值105095089109102102099

2.3.2 歷史街區(qū)信號交叉口行人速度特性分析

a. 交叉口幾何條件。

選取歷史街區(qū)3個典型的信號交叉口為研究對象，交叉口主要情況如表3所示。

b. 交叉口行人步行速度影響因素分析。

本文選取行人性別、年齡、交叉口類型、通過交叉口時所處的綠燈階段這4個影響因素對行人步行速度進行逐個統(tǒng)計分析研究，得到表4。從表4中可得到以下結(jié)論：

① 性別： 男性步行速度大于女性。

② 年齡： 青年的過街速度最快，其次是中年和老年，兒童過街速度最慢。

表3 交叉口基本條件Table3 Thebasicconditionofintersection交叉口名稱相交道路名稱人行橫道長度/m信號燈時長/sGreenRedYellow相交道路等級雁塔南路-雁南一路雁塔南路6070403主干路雁南一路3040703主干路南廣濟街-南院門南廣濟街5060453主干路南院門1045603次干路芙蓉西路-芙蓉東路芙蓉西路1560303次干路芙蓉東路1530603次干路

③ 交叉口類型： 主 — 主交叉口的行人速度均值，略大于主 — 次交叉口行人的速度均值，而主 — 次交叉口行人速度均值略大于次 — 次交叉口的行人速度均值。

④ 綠燈階段： 綠燈信號結(jié)束前的20 s為綠燈后期，其余的綠燈時間為綠燈前期。綠燈后期的行人過街速度較大，因為綠燈后期行人會加快速度爭取在短時間內(nèi)通過人行橫道。

表4 各影響因素下行人速度統(tǒng)計Table4 TheinfluencefactorsofpedestrianspeedStatistics影響因素性別樣本量標(biāo)準(zhǔn)差均值極小值極大值性別女性79014123072148男性71013128091155兒童46013113072111年齡老年27012118103134中年25013121116126青年52011134113155主—主43015128091155交叉口類型主—次50014125100150次—次57012121072145綠燈階段前期77013119072154后期73011133105155

⑤ 交叉口設(shè)計速度推薦值。

根據(jù)以上研究，行人過街推薦設(shè)計速度見表5。綜合考慮，本研究建議西安市歷史街區(qū)信號交叉口行人過街設(shè)計速度宜取在1.05～1.14 m/s。

表5 西安市歷史街區(qū)信號交叉口行人過街設(shè)計速度推薦值Table5 Therecommendeddesignspeedofpedestrian’ssignalinter?sectionstreetinXi＇anhistoricalblocks類別男性女性青年中年老年所有樣本總體均值12812211313012612515%位速度值11410910111311111085%位速度值144139129146143140推薦值115109101113111110

2.4 歷史街區(qū)行人交通流特性

a. 行人交通流參數(shù)的時空分布特征。

對各個觀測點早、中、晚3個時間段交通流的交通量、速度和密度統(tǒng)計，早晨時間段為上午08：00～09:30，中午時間段為14:00～15：30，晚上時間段為17:00～18:30[8]，經(jīng)統(tǒng)計整理可得圖10。

圖10 行人交通流三要素時空分布圖Figure 10 Pedestriantraffic flow elements distribution graph

從上面的柱狀圖中可以得出以下結(jié)論：

① 交通量： 晚上是歷史街區(qū)交通量的高峰期；再造歷史街區(qū)晚上的交通量高，且遠(yuǎn)高于早晨的行人交通量。

② 速度： 已有歷史街區(qū)和再造歷史街區(qū)各個時間段的行人速度都集中在1.10m/s左右；早晨的行人速度大于晚上的行人速度。

③ 密度： 歷史街區(qū)行人流密度晚上最大；再造歷史街區(qū)的行人密度略大于已有歷史街區(qū)。

b. 行人交通流參數(shù)關(guān)系。

行人交通流3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)行人交通流3要素的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析后，繪制各要素之間的散點圖，見圖11和圖12。

圖11 路段行人流3要素關(guān)系散點擬合圖Figure 11 Relationship between three elements of road pedestrian flow chart

② 參照機動車流3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模型等對散點圖進行擬合[9-14]，可得出關(guān)系模型見表6。

③ 采用T檢驗或者F檢驗對模型進行檢驗，檢驗通過后模型成立[15]。

圖12 交叉口行人流3要素關(guān)系散點擬合圖Figure 12 Relationship between three elements of intersection pedestrian flow chart

表中字母含義為：

V為行人流速度，m/min；D為行人流密度，p/m2；F為行人流量，p/min/m。

表6 行人流3要素關(guān)系擬合模型結(jié)果Table6 Pedestrianflowelementsrelationshipmodel關(guān)系名稱擬合模型模型模型檢驗速度—密度Bell?shaped曲線V=90．74e-12D2．39()2T檢驗，成立路段內(nèi)交通量—密度多項式模型F=-52377D3+14858D2+30067D-04741F檢驗，成立交通量—速度多項式模型F=3E-05V3-0004V2-0319V+9760F檢驗，成立速度—密度Bell?shaped曲線V=97．76e-12D2．65()2T檢驗，成立交叉口交通量—密度多項式模型F=-14845D3-08684D2+50364D-21535F檢驗，成立交通量—速度多項式模型F=6E-05V3-0009V2+0009V+1007F檢驗，成立

3 結(jié)語

本文通過對歷史街區(qū)行人交通特性進行研究，得出如下結(jié)論：

① 歷史街區(qū)行人的基本構(gòu)成及行人到達(dá)歷史街區(qū)的目的、時間、時耗等交通特征。

② 歷史街區(qū)行人步速特性；攜帶行李、結(jié)伴因素等的行人速度擬合函數(shù)關(guān)系式；歷史街區(qū)路段和交叉口的行人步速計算公式及設(shè)計速度推薦值。

③ 歷史街區(qū)行人交通流3要素的時空分布特征及擬合檢驗后的3要素之間的函數(shù)關(guān)系模型。

通過定量和定性的研究，為街區(qū)規(guī)劃、設(shè)計和改善提供了重要參考依據(jù)，也為構(gòu)建歷史街區(qū)慢行交通數(shù)據(jù)庫提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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Research on the Historical Block Pedestrian Traffic Characteristics

WANG Qiuping1, ZHANG Yi2, SUN Hao1

(1.School of Civil Engineering , Xi′an University of Architecture and Technology, Xi′an Shanxi 710055, China; 2.China Energy Engineering Group Shanxi Electric Power Design Institute Co., Ltd, Xi′an, Shanxi 710054, China)

Based on historical blocks of Xi’an City, used the field observation survey and network survey methods,this article was studied the pedestrians’ transportation characteristics in historical blocks , including the composition of pedestrians, pedestrians’ pattern of pedestrian arrived in historic blocks, pedestrians speed characteristic and influencing factors, the pedestrian traffic flow velocity, density, distribution characteristics of traffic flow in the morning、noon、afternoon and different district, in the historical block section and intersection traffic flow velocity, density and traffic flow model of the three key elements. This article concluded the micro and macro traffic characteristics of historical block pedestrians, provides a comparatively complete data and the basis of qualitative conclusions for the study of historical block pedestrian traffic problem.

transportation planning and management; historical block; intersection; pedestrian traffic characteristics

2015 — 11 — 10

國家自然科學(xué)基金項目(51278396)

王秋平(1962-)，女，陜西城固人，教授，從事交通運輸規(guī)劃與管理研究。

U 491.2+35

A

1674 — 0610(2016)06 — 0053 — 06