西安市道路交叉口行人過街步速分析

魏家光，田振鼎，孫一帆

（1.長安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064；2.長安大學(xué) 汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

引言

步行交通作為道路交通系統(tǒng)中最基本的一種交通方式，與人類的生活密切相關(guān)。行人過街速度這一參數(shù)對(duì)于合理地規(guī)劃設(shè)計(jì)行人過街設(shè)施，有效地管理道路交叉口行人交通，保障行人安全、方便過街，提高過街的安全性和過街效率至關(guān)重要。加拿大學(xué)者Coffin 推薦將1.0m/s 作為老年人出入較多區(qū)域道路的設(shè)計(jì)步速[1]。美國《道路通行能力手冊(cè)》引用了美國聯(lián)邦公路管理局（FHWA）推薦的速度，將1.22m/s作為行人步速的設(shè)計(jì)速度；國內(nèi)學(xué)者中，哈爾濱工業(yè)大學(xué)馮樹民等調(diào)查并分析了哈爾濱市部分交叉口行人過街的交通流特性，得出當(dāng)?shù)匦腥似骄^街步速為1.47m/s[2]。同濟(jì)大學(xué)劉光新對(duì)上海市交叉口的行人步速進(jìn)行了調(diào)查，得出男性平均步速為1.57m/s，女性1.53m/s[3]?！渡虾Ｊ谐鞘懈傻佬腥诉^街設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》中規(guī)定的行人過街設(shè)計(jì)速度為1.22m/s[4]，但在不同交通環(huán)境下與各地的實(shí)際行人步行速度有些差異。

本文從行人自身特性和交叉口特性影響分析了行人步行速度特性，重點(diǎn)分析了西安市行人過街步行速度分布特征；最后給出西安市十字信號(hào)道路交叉口行人過街設(shè)計(jì)速度推薦值。

1 研究方法

行人過街速度獲取是通過將行人過街的長度與行人過街所用的時(shí)間相除獲得的。行人過街時(shí)間是行人從步入人行橫道開始到離開人行橫道為止所用的總時(shí)間。

1.1 影響因素分析

影響行人過街速度的因素很多，主要包括行人自身的性別、年齡、是否打傘、是否帶行李、有無人同行；道路方面包括人行橫道長短、車流量、人群數(shù)量、有無信號(hào)燈控制、信號(hào)配時(shí)等諸多因素。本研究從中選出了幾個(gè)對(duì)行人過街速度影響較大的因素，并對(duì)其逐個(gè)進(jìn)行研究。

1.2 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)研究的對(duì)象與方向，本研究選取了三個(gè)路口進(jìn)行數(shù)據(jù)的拍攝和提取，分別是文藝南路南二環(huán)路口、翠華路育才路路口、文藝西路與文藝南路路口。下面就各路口的情況作闡述。

1.2.1 文藝南路南二環(huán)路口

南二環(huán)機(jī)動(dòng)車流量集中，文藝南路機(jī)動(dòng)車流量相比于南二環(huán)路較少；文藝南路人行橫道寬度較大，且無安全島；無信號(hào)燈控制。

1.2.2 育才路翠華路交叉口

翠華路育才路交叉口為“T”形交叉口，人流量較大，附近居民較多，臨近翠華路小學(xué)及長安大學(xué)的兩個(gè)校區(qū)；信號(hào)燈分段控制行人過街過程。

1.2.3 文藝西路與文藝南路交叉口

此交叉口臨近西安布匹批發(fā)市場，行人較多；非機(jī)動(dòng)三輪車較多；由北向南過人行橫道時(shí)易與左轉(zhuǎn)車輛沖突，且視距不良。無信號(hào)燈控制。

1.3 調(diào)查方法

此次調(diào)查采用人工調(diào)查與視頻調(diào)查的方法（其中翠華路與育才路交叉口采用視頻調(diào)查的方法，其余兩處為人工調(diào)查）。將行人分為男性中青年（18～60）、女性中青年（16～60）、老年（60 歲以上），以及兒童（10歲左右）四種。調(diào)查人員要分時(shí)刻、分流向記錄過街行人的年齡層、性別、過街時(shí)間。

2 各影響因素下步行速度特性分析

2.1 性別對(duì)行人步行速度特性影響

本研究采用多種分布類型對(duì)不同性別行人步速進(jìn)行擬合，并用 K方法進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)；對(duì)比 Kolmogorov－Smirnov 擬合優(yōu)度檢驗(yàn)結(jié)果，男性和女性步行速度很好的服從正態(tài)分布。圖1和圖2分別是男性中青年性步行速度分布直方圖與分布擬合Q－Q圖，圖3和圖4分別是女性中青年行人的步行速度分布直方圖與分布擬合Q－Q 圖。

從圖中可看出兩者分布都具有一定偏態(tài)，并且女性的步速最大值、均值均低于男性。這表明一般情況下女性步行速度低于男性，同時(shí)速度波動(dòng)范圍也低于男性。從兩者的QQ 圖上看出期望正態(tài)值與觀測值具有高度的吻合性。

圖1 男性青年步行速度分布直方圖

圖2 男性中青年步速 分布擬合Q-Q圖

圖3 女性青年步行速度分布直方圖

圖4 女性中青年步速圖 分布擬合Q-Q

采用K－S方法進(jìn)行正態(tài)分布擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的結(jié)果見表1，可以看出兩種樣本的檢驗(yàn)顯著性水平都大于0.05，符合正態(tài)分布。具體統(tǒng)計(jì)指標(biāo)參數(shù)見表2。

表1 行人速度分布檢驗(yàn)結(jié)果

表2 男性與女性行人速度分布 單位：m/s

由表2可見，女性的步行速度的均值約為1.10m/s，變化范圍是 0.53～2.00m/s，男性步行速度的均值約為 1.24m/s，變化范圍是 0.79～1.66m/s。女性的步行速度均值比男性慢0.14m/s。女性15%位步行速度為0.88m/s，男性15%位步行速度為0.97m/s。

2.2 不同年齡組行人步行速度特性

圖5 不同年齡組的行人步速分布箱索圖

本研究把行人按照兒童（10歲左右）、中青年人（18～60歲）和老年人（60歲以上）進(jìn)行分類，不同年齡組的行人速度分布箱索圖見圖 5，可以看出，按照年齡進(jìn)行分類，中青年過街速度最快，兒童次之，老年人最慢。

對(duì)三種年齡類型的行人步行速度采用多種分布模型進(jìn)行擬合測試之后，研究發(fā)現(xiàn)利用對(duì)數(shù)正態(tài)分布可以很好地?cái)M合數(shù)據(jù)。采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布進(jìn)行擬合，采用單樣本K－S方法進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，在三種類型下樣本的檢驗(yàn)顯著性水平符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布。同時(shí)得到具體的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)見表3。

表3 不同年齡行人速度分布

由表 3可見，中青年人步行速度的變化范圍是 0.53～2.00m/s，均值為 1.17m/s；兒童的步行速度的變化范圍是0.73～1.58m/s，均值為1.07；老年人步行速度的變化范圍是0.53～1.85m/s，均值為1.06m/s。兒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顯的低于中青年人。標(biāo)準(zhǔn)差表示的是樣本數(shù)據(jù)的離散程度，由3組樣本的標(biāo)準(zhǔn)差值可以看出，兒童步行速度離散度最大，老年人步行速度離散度最小，中青年人處于兩者之間。

2.3 有無信號(hào)燈路段行人步行速度特性

通過對(duì)比相同條件下翠華路育才路交叉口（有信號(hào)燈控制人行橫道）與文藝西路與文藝南路交叉口人行橫道（無信號(hào)燈控制交叉口）兩處行人的步行速度分布數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有信號(hào)燈和無信號(hào)燈控制下行人步行速度分布有差異。步行速度分布數(shù)據(jù)如表4所示：

表4 有無信號(hào)燈控制下行人步行速度分布

從表4可以發(fā)現(xiàn)，有無信號(hào)燈控制條件下，不同年齡段人群之間的步行速度相差不大，有信號(hào)燈交叉口行人總體的過街步速則相對(duì)較高。本研究還對(duì)比了不同年齡段行人在有信號(hào)燈控制交叉口和沒有信號(hào)燈控制交叉口行人過街步速，調(diào)查發(fā)現(xiàn)不同年齡段的行人過街步速差異存在。特殊的是老年人在有信號(hào)控制條件下步速仍然較低，但比無信號(hào)控制條件下有明顯的提高[5]。

3 設(shè)計(jì)速度推薦值

一般認(rèn)為行人過街過程中，行人過街條件至少滿足85%的行人通過（即設(shè)計(jì)速度采用速度累計(jì)頻率分布的15%位速度）[6]。西安市目前未給出明確的信號(hào)交叉口行人過街設(shè)計(jì)速度值，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的觀測數(shù)據(jù)，西安市十字信號(hào)交叉口不同影響因素條件下的行人過街設(shè)計(jì)速度推薦值見表 5。與其它文獻(xiàn)比較發(fā)現(xiàn)本研究采集到的速度數(shù)據(jù)偏低，排除誤差因素后，考慮不同地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不同，城市生活節(jié)奏也有所區(qū)別，行人步行速度特性也有所不同。

表5 西安市十字信號(hào)交叉口行人過街設(shè)計(jì)速度推薦值

由表5可知，考慮性別和年齡影響的15%位行人步速值分布在 0.874～0.972m/s之間，而總體行人的 15%位速度值為0.896m/s。為體現(xiàn)以人為本保障弱勢(shì)群體（特別是老年人和有行走障礙的人士）的原則，保證絕大多數(shù)行人安全、順利地通過交叉口而又不至于造成太大延誤。綜合考慮，本研究建議西安市十字信號(hào)交叉口行人過街設(shè)計(jì)速度宜取在0.87～0.93m/s之間。

4 結(jié)論

本研究從行人自身特性和交叉口特性的影響分析了行人步行速度特性，重點(diǎn)分析了行人過街步行速度分布特征，給出西安市十字信號(hào)交叉口行人過街設(shè)計(jì)速度推薦值。

1）年齡、性別、行人過街步速在數(shù)值上的影響方面得出的結(jié)論與以前學(xué)著研究結(jié)果基本相似。

2）擬合和檢驗(yàn)結(jié)果顯示：男性和女性步行速度分布都符合正態(tài)分布；不同年齡段行人速度分布符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布。

3）對(duì)比有信號(hào)燈條件下和無信號(hào)燈控制條件下的行人速度分布顯示：有信號(hào)燈控制條件下行人步行速度略高于無信號(hào)燈控制條件下行人步行速度。

4）信號(hào)交叉口設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定行人過街設(shè)計(jì)速度；建議西安市十字信號(hào)交叉口行人過街設(shè)計(jì)速度宜取在0.87～0.93m/s之間。

5）就西安市而言，行人總體的步行速度偏慢，且年齡層次分明，本文的研究工作可為西安市相關(guān)規(guī)范參數(shù)提供理論和數(shù)據(jù)支持。

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

[2] 馮樹民,吳閱辛.信號(hào)交叉口行人過街速度分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,36(1):76-78.

[3] 劉光新,李克平,倪穎.交叉口行人過街心理及交通行為分析[J].交通科技與經(jīng)濟(jì),2008,10(5):58-61.

[4] SZ-C-B03-2007.上海市城市干道行人過街設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則施行[J].

[5] 徐曉文,李鳳蘭.有/無信號(hào)控制交叉口行人過街步速對(duì)比分析[J].智能城市,2016(6).

[6] 吳江玲,張生瑞,王秋平,等.信號(hào)交叉口行人步行速度特性分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版),2014,38(6):1295-1299.