行人過街交通特性研究綜述

杜先漢

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司，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，其發展越來越受到城市建設管理者的重視，國家和地方政府都在大力支持“以人為本”的交通設計理念。行人作為城市交通中的“弱勢群體”，容易受到各種機動化交通工具的威脅，特別是在城市交叉口、路段過街處，若沒有采用信號控制設施對機動車和行人進行時空分離，行人極易暴露于危險中。由于我國的經濟發展不平衡性、人口基數大，即使經濟快速發展，仍然改變不了城市居民以步行、自行車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發生根本改變[1]。

因此，在當前及未來的城市交通研究中，關注行人過街的交通行為，研究行人過街的基本特征，設計更加符合行人過街需求的交通設施，依然會是城市交通研究的重難點問題。本文將對國內外在行人過街的心理及交通行為、行人交通流基本特性、行人過街設施使用選擇等方面的研究進行評述，以期為我國開展相關研究提供參考。

1 行人過街的心理及交通行為

行人過街心理及行為研究主要集中在不同群體的行人過街特性、過街等待的持續時間、過街可接受的間隙等問題上。

1.1 行人過街的影響因素

人的一切行動都受控于人的“需要”和“動機”，“需要”和“動機”會受到外部環境的影響而發生快速的變化，因此人的行為變化有高度非線性的特點，可以在極短的時間和極短的距離內變更自己的意志和行動。外部環境千差萬別，每個行人也不一樣，所以導致行人的特點也千變萬化，即便是相同的外部環境，由于人的認知水平、心里活動不同，人對環境的反應也不一樣。

任煒[2]等通過對幾個典型地域人行橫道處行人的過街行為進行分析，應用數理統計學的相關方法，得出人行橫道處的過街行為主要受行人的年齡、地域等影響。此項研究是對調查數據的分析統計，是從直觀數據來分析影響因素，而并沒有挖掘影響的根本機理。

1.2 行人過街等待時間和違章行為研究

英國N.Rouphailn[3]等人分別對信號控制和無信號控制交叉口開展了研究，包括對164例交叉口處行人延誤和強行穿越行為進行調查分析，發現男性比女性更容易違章，當地人過街可忍受的極限等待時間為45～60s。

印度的Geetam Tiwari[4]等成功運用生存分析法，選取新德里部分典型交叉口行人過街的等待時間與冒險行為進行了研究。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鍵因素，建立事物生命周期的數學模型。通常，建立的生存分析模型中包括生存率函數、概率密度函數和危險概率函數，且這3 個函數在數學上實際是等價的，得出任何一個即可推出另外兩個。

在生存分析法中，生存函數記作s（t），表示為：

概率密度函數記為f（t），表示為：

相應的累積分布函數記為：

危險概率函數用h（t）表示，計算公式為：

回歸方程中的影響因素和危險率可采用比例風險模型確定。危險率h（x，β，h0）依賴于“危險因素”x、待定回歸系數β和基準危險率h0（t），其表達式如下：

式中：Φ 為x和β之間存在的函數關系，符合指數函數形式；h0（t）為隨時間變化的基準危險率函數。

生存分析法研究結果表明，隨著行人在交叉口等待時間的增加，對交叉口信號控制產生的反感情緒也在增加，當等待時間超過行人的忍受極限時，其可能會違章過街。減少交叉口過街等待的時間能極大地降低行人和機動車的沖突概率。這項研究是基于印度的交通數據而展開的，而印度的交通狀況與我國或者其他國家還是有一定差別的，所以研究的成果具有比較強的地方特點，不具備廣泛適用性。

郭宏偉、高自友[5]等人分別采用參數形式與非參數形式的基準危險函數模型框架，對行人過街的影響因素，特別是違章行為的影響因素開展了分析，發現非參數形式的模型能更為精準地描述行人過街行為，違章過街發生的概率隨等待時間的增加而上升。盧守峰、王紅茹[6]等人調查了長沙市某路段行人過街的特征，建立了行人過街等待的數學模型，計算了老年人、中年人、青年人、少年人等4 組人群的過街等待時間生存曲線，同時建立了不考慮年齡影響因素的整個人群的過街等待時間生存曲線模型，得出該路段行人過街最大等待時間為40～50s。這些研究結果能為交叉口的信號控制參數的設置提供一定的參考，但是研究所考慮的變量比較少，沒有充分考慮行人的等待時間、出行目的、道路環境等因素所產生的影響。

1.3 行人可接受間隙

行人過街時，在允許通行的時間內沿著人行橫道行走，直到受到機動車的威脅而停止前進，繼續等待可穿越間隙。一般情況下，行人會通過主觀的經驗判斷，尋找一個可穿越的安全間隙。

馮樹民[7]提出行人過街的安全間隙計算公式為：

式中：τ 為行人可安全穿越機動車的安全間隙；D為一條機動車道寬度，一般為3.15m；VP為行人過街的步行速度；R為行人觀察和判斷的時間，一般取2s；l為車身長度通過的時間，一般取標準車0.172s。

孫智勇[8]等通過對北京市某交叉口的實際調查數據進行統計分析，得出3類不同沖突類型行人的可接受間隙為：行人與相鄰進口道右轉車輛沖突所需的可接受安全間隙較大，均值為5.31s；而行人與相交進口左轉車輛沖突所需的可接受安全間隙最小，均值為2.65s；行人與相交進口右轉車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 行人過街穿行的速度特征

行人過街穿行速度與出行者的出行目的、年齡、性別，交叉口的類型以及是否有機動車的干擾等因素密切相關。裴玉龍[9]等對冬夏兩季哈爾濱市的無信號交叉口、信號交叉口、環形交叉口、路段人行橫道和自由過街等5種行人的過街速度開展調查研究，發現季節、年齡、性別、行人數量、人行橫道長度等對過街速度影響較大：行人過街平均速度夏季小于冬季；不同年齡段的人，平均過街行走速度也不同，女性過街速度平均值低于男性；在一定的范圍內人行橫道越長，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街設施設計提供了一定的參考，但研究仍然只是停留在基于每個因素的層面，而沒有研究單個影響因素之間的綜合作用情況。

2.2 行人過街延誤

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 為行人穿過一條車道的安全穿越間隙（s）；d為一條機動車道平均寬度（m）；v為行人過街步行速度（m/s），一般取1.2m/s；tR為行人觀測車流狀況、判斷安全間隙所需的時間，取tR=2s；t1為車身長度通過的時間，取標準小客車t1=0.72s。

當車頭時距服從負指數分布時，Virkler M[11]等提出車流干擾延誤模型為：

式中：Dg為車流干擾延誤（s）；qi為各條車道車輛到達率（veh/s）；n為機動車道數。

戴彤宇[12]等人在這兩個模型的基礎上，考慮交叉口信號控制方案中將人行信號與車行信號完全分開，分別計算交叉口信號控制方案和車流干擾對行人產生的延誤，同時建立了無干擾條件下的行人過街延誤模型，且通過實驗仿真驗證了所建立的模型能很好描述行人過街的延誤行為，具有一定的實用性。

3 行人過街設施使用選擇

行人在過街過程中，存在一系列的選擇行為，如過街的起點、終點、過街的方式、過街的時間選擇等。

Sisiopiku V P[13]等人通過對美國不同城市人行過街橫道的使用開展調查，應用所調查的數據來進行直觀的分析，發現影響行人過街選擇的因素較多。83%的人愿意優先選擇無信號控制的過街方式，72%的人愿意遵守過街的信號控制，90%的被調查者認為自己的起訖點影響過街地點的選擇，65%的被調查者認為信號控制交叉口的中央分隔帶會影響人們的選擇行為。研究發現了很多影響行人過街選擇的因素，能為城市過街設施的設計提供一定的參考，有一定的實用價值，但研究僅僅是定性的研究，缺乏相關的理論支撐。

熊輝[14]等在中關村大街人行天橋處開展行人過街問卷調查，且建立了行人過街的二元選擇非集計模型，研究結果表明，影響行人選擇人行天橋還是地面過街的主要因素是行人的主觀意愿，即行人能否克服過街設施帶來的影響，以達到自己認為的最大效用，而過街設施的繞行距離、過街安全等因素對選擇結果影響不大。作者建立的非集計模型能夠較好地分析行人過街的選擇行為，但沒有全面分析行人自身和設施特征的影響，因為這些參數將直接影響到選擇的結果。

4 結語

綜上所述，國內外在行人過街行為研究方面取得了一定的成果，但同時也存在一些不足：

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

（2）對過街行人交通流特性的研究結果有強烈的地方適用性，目前普遍適用的結果還相對過少；

（3）目前的研究都是以交通設施本身或者是行人為單獨的出發點進行研究，來考慮交通設施的設計，更沒有將兩者結合起來，從而指導設計過街設施，引導行人的過街行為，最終最大化地促進人和交通的和諧。

[1] 景超.行人過街交通特性研究[D].長春：吉林大學交通學院，2007.

[2] 任煒，邵長橋.行人通過人行橫道交通行為初步分析[J].道路交通與安全，2006，6（3）：33-36.

[3] 裴玉龍. 道路交通安全[M]. 北京：人民交通出版社，2004.

[4] Tiwari G, Bangdiwala S, Saraswat A, et al. Survival Analysis: Pedestrian Risk Exposure at Signalized Intersections[J].Transportation Research Part F,2007,10(2):77-89.

[5] 郭宏偉，高自友，趙小梅.基于持續模型的行人過街行為[J].吉林大學學報，2009，39（2）：35-40.

[6] 盧守峰，王紅茹，劉喜敏.基于生存分析法的行人過街最大等待時間研究[J]. 交通信息與安全，2009，27（5）：69-76.

[7] 馮樹民，裴玉龍.行人過街延誤研究[J].哈爾濱工業大學學報，2007（4）：613-616.

[8] 孫智勇，榮建，何明，等.信號交叉口人行橫道處行人可接受間隙研究[J]. 公路交通科技，2004（11）：102-113.

[9] 裴玉龍，馮樹民.城市行人過街速度研究[J].公路交通科技，2006，23（9）：104-107.

[10] Virkler M.Pedestrian Compliance Effects on Signal Delay[J].Transportation Research Record,1998(1636):88-91.

[11] Guell D L. Pedestrian Crossing Time Requirements at Intersections[R]. Transportation Research Record, 1984(959):47-51.

[12] 戴彤宇，杜仁兵，裴玉龍.城市道路平面交叉口行人過街延誤仿真[J].交通與計算機，2008，26（4）：75-78.

[13] Sisiopiku V P, Akin D. Pedestrian Behaviors at and Perceptions Towards Various Pedestrian Facilities[J]. Transportation Research Part F,2003(6):249-274.

[14] 熊輝，郭宏偉，呂劍.行人過街設施選擇偏好的非集計模型[J].北京理工大學學報，2008，28（1）：37-40.