張惠玲，王 益，敖谷昌

(1.山地城市交通系統(tǒng)與安全重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶400074;2.重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院, 重慶400074)

信號(hào)交叉口行人過(guò)街速度的時(shí)空特征分析

張惠玲1，2，王 益2，敖谷昌1，2

(1.山地城市交通系統(tǒng)與安全重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶400074;2.重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院, 重慶400074)

為了解信號(hào)交叉口不同空間及時(shí)間段的行人步行特征，對(duì)6個(gè)不同行人信號(hào)設(shè)置地點(diǎn)的交叉口的行人數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集，并采用統(tǒng)計(jì)分析方法分別對(duì)不同性別、年齡、結(jié)伴人數(shù)以及信號(hào)顯示類型下的行人步行速度特征進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，行人性別對(duì)過(guò)街速度沒有顯著影響；行人年齡對(duì)過(guò)街速度有影響，青少年步行速度最高，老年人的步行速度最低；有無(wú)結(jié)伴行人對(duì)過(guò)街速度的影響不大；行人在無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口的過(guò)街速度顯著高于有倒計(jì)時(shí)交叉路口的；行人在綠燈后期的過(guò)街速度顯著高于綠燈前期的；而行人在道路前半幅的速度顯著高于后半幅的。

行人；信號(hào)交叉口；步行速度；時(shí)空特征；統(tǒng)計(jì)分析

早期Zeeger等[1]研究發(fā)現(xiàn)年輕人平均過(guò)街速度快于老年人。該研究引發(fā)了一系列關(guān)于行人交通特性的研究。近年來(lái)，行人交通問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注，如行人的可忍受時(shí)間[2]和過(guò)渡信號(hào)期間行人的行為[3]等。William等[4]對(duì)香港市道路區(qū)分有無(wú)中央安全島、有無(wú)信號(hào)控制等5種交通設(shè)施的行人交通流特性進(jìn)行了研究。Bennett等[5]分析了澳大利亞4個(gè)城市的行人在工作日和周末過(guò)街速度的差別。Rajat等[6]研究了影響行人步行速度的因素。馮樹民等[7]針對(duì)不同性別的行人交通特性進(jìn)行了分析。陸建等[8]發(fā)現(xiàn)行人過(guò)街步速為1.17～1.29 m/s。裴玉龍等[9]分析了行人數(shù)量、性別、人行橫道寬度、年齡等對(duì)行人過(guò)街速度的影響。邵海鵬[10]對(duì)我國(guó)慢性交通系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，給出了提高我國(guó)慢性交通系統(tǒng)的對(duì)策。陳永恒等[11]分析了左轉(zhuǎn)車輛干擾下的行人交通行為，表明干擾情況下行人的速度低于未受干擾情況的。上述研究大多集中在行人綠燈期間對(duì)分行人的個(gè)人特征及速度進(jìn)行的相關(guān)分析，而針對(duì)不同的綠燈時(shí)段并結(jié)合行人所處的位置進(jìn)行的研究則相對(duì)較少。

為此，本研究通過(guò)對(duì)不同性別、年齡、有無(wú)結(jié)伴等行人個(gè)性特征情況下的過(guò)街速度特征進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對(duì)人行橫道線不同空間以及不同信號(hào)顯示階段的行人步行速度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，旨在為信號(hào)交叉口的設(shè)施設(shè)置提供一定的參考。

1 數(shù)據(jù)采集

1.1 基本概念陳述

由于不同的綠燈顯示階段以及行人在人行橫道不同的位置等都將對(duì)行人的步行速度產(chǎn)生影響，為此，本研究中引出了兩組概念，分別為綠燈前期與綠燈后期，前半幅與后半幅。

由于所調(diào)查的交叉口過(guò)渡信號(hào)設(shè)置普遍不足，參考相關(guān)研究中對(duì)于行人在倒計(jì)時(shí)顯示狀況下進(jìn)入交叉口的行為[12-14]，本研究將可用于行人過(guò)街的信號(hào)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行劃分。考慮到該時(shí)長(zhǎng)主要由綠燈時(shí)長(zhǎng)組成，另外有過(guò)渡信號(hào)時(shí)間，結(jié)合調(diào)查地點(diǎn)的行人綠燈時(shí)長(zhǎng)以及在調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的行人進(jìn)入人行橫道的時(shí)間情況，本研究將綠燈時(shí)長(zhǎng)分為綠燈前期與綠燈后期。如某交叉口綠燈時(shí)長(zhǎng)為15 s，過(guò)渡信號(hào)(綠閃加倒計(jì)時(shí))時(shí)長(zhǎng)為5 s,則可用過(guò)街時(shí)間為20 s，那么前10 s為綠燈前期，后10 s為綠燈后期，如圖1所示。

過(guò)渡信號(hào)的設(shè)置會(huì)引起在不同位置的行人表現(xiàn)出不同的反應(yīng)，具體表現(xiàn)為行人在不同的人行橫道位置將會(huì)表現(xiàn)出不同的步行速度特征。本研究中將人行橫道劃分為前半幅與后半幅進(jìn)行分析，如圖2所示。

圖1 綠燈前期與綠燈后期示意圖

Fig.1 Earlier and later stage of green indication

圖2 前半幅與后半幅示意圖

Fig.2 First half and second half of the road

1.2 數(shù)據(jù)采集

通過(guò)對(duì)重慶市信號(hào)交叉口進(jìn)行篩選，考慮不同信號(hào)顯示類型、不同行人流量以及不同人行道長(zhǎng)度等因素，另外，考慮攝像機(jī)設(shè)置的地點(diǎn)便利性等因素，最終選擇重慶市6個(gè)信號(hào)交叉口的人行橫道作為觀測(cè)地點(diǎn)。觀測(cè)地點(diǎn)設(shè)置如表1所示。所采集的數(shù)據(jù)包括交叉口的設(shè)施設(shè)置、配時(shí)、行人的性別、行人年齡以及在不同綠燈顯示階段和不同地點(diǎn)的速度等數(shù)據(jù)。

表1 調(diào)查地點(diǎn)詳細(xì)情況
Tab.1 Condition of field survey sites

交叉口重慶交通大學(xué)1號(hào)門附近重醫(yī)附二院學(xué)府醫(yī)院附近重慶110中學(xué)附近青龍路與學(xué)府大道青龍路與回龍路青龍路與南湖路交叉口類型路段上路段上路段上T形交叉口十字形交叉口十字形交叉口過(guò)渡信號(hào)顯示綠閃加倒計(jì)時(shí)綠閃加倒計(jì)時(shí)綠閃綠閃加倒計(jì)時(shí)綠閃加倒計(jì)時(shí)綠閃加倒計(jì)時(shí)過(guò)渡信號(hào)時(shí)長(zhǎng)/s555355紅燈顯示類型紅燈倒計(jì)時(shí)紅燈倒計(jì)時(shí)無(wú)紅燈倒計(jì)時(shí)紅燈倒計(jì)時(shí)紅燈倒計(jì)時(shí)紅燈倒計(jì)時(shí)行人信號(hào)周期/s8990909010090人行橫道長(zhǎng)/m242424201720人行橫道寬/m666666車道斷面形式學(xué)府大道2塊板學(xué)府大道2塊板學(xué)府大道2塊板青龍路1塊板回龍路1塊板南湖路1塊板車道數(shù)雙向6車道雙向6車道雙向6車道雙向4車道雙向4車道雙向4車道單向交通流量/(人·h-1)學(xué)府大道2832學(xué)府大道2832學(xué)府大道2832青龍路972回龍路708南湖路636車輛限制速度/(km·h-1)≤60≤60≤60≤40≤40≤40

2 結(jié)果與分析

2.1 行人步行速度常規(guī)特性分析

2.1.1 不同狀況下行人步行速度

在調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，行人不會(huì)總是勻速通過(guò)路口，其過(guò)街速度受到諸多因素的影響。為了簡(jiǎn)便計(jì)算，采用行人過(guò)街的平均速度，即行人走過(guò)的路程(人行橫道長(zhǎng)度)除以行人通過(guò)該路程所用的時(shí)間來(lái)進(jìn)行分析。對(duì)所采集的6個(gè)交叉口1 196個(gè)樣本進(jìn)行行人步行速度提取，并使用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，求得總體樣本的15%位行人速度、中位行人速度、85%行人速度，以及不同行人流量狀況下的行人過(guò)街速度偏差因素(Crossing Speed Deviation Factor, CSDF)[15]。各個(gè)路口詳細(xì)速度情況如表2所示。

表2 各個(gè)交叉口行人速度的分布
Tab.2 Pedestrian speed characteristics of field survey sites

交叉口重慶交通大學(xué)1號(hào)門附近重醫(yī)附二院學(xué)府醫(yī)院附近重慶110中學(xué)附近學(xué)府大道與青龍路青龍路與回龍路青龍路與南湖路行人交通流量/(人·h-1)732398362898465344平均速度/(m·s-1)134101130124112129V15/(m·s-1)109086109100089105V50/(m·s-1)126096126118106125V85/(m·s-1)166120150154130143標(biāo)準(zhǔn)差041025033032029032CSDF045203540325045703870304

6個(gè)交叉口的行人過(guò)街速度如表2所示。其中，重慶交通大學(xué)1號(hào)門附近的行人平均步行速度為1.34 m/s，為所調(diào)查的6個(gè)交叉口中速度最大的地點(diǎn)，其15%位速度、中位速度、85%位速度也為最大。這可能是因?yàn)闃颖局袑W(xué)生樣本占較大比例所致。在該調(diào)查地點(diǎn)調(diào)查時(shí)，附近學(xué)府路小學(xué)正值放學(xué)，青少年群體比較活躍，反應(yīng)在過(guò)街時(shí)速度較快。重醫(yī)附二院學(xué)府醫(yī)院附近調(diào)查點(diǎn)的平均速度為1.01 m/s，為6個(gè)交叉口中最小，其15%位速度、中位速度、85%位速度也為最小。

針對(duì)不同流量下的行人速度，使用過(guò)街速度偏差因素進(jìn)行分析。過(guò)街速度偏差因素(CSDF)定義為：

(1)

式中，V15為15%位步行速度；V50為中位步行速度；V85為85%位步行速度。

過(guò)街速度偏差因素(CSDF)能夠較好反應(yīng)行人過(guò)街步行速度與行人過(guò)街流量之間的關(guān)系。采用所調(diào)查的數(shù)據(jù)，得到兩者之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

CSDF=0.0003Qped+0.2382， R2=0.8911。

(2)

圖3 交通量與CSDF的關(guān)系擬合Fig.3 Fit between pedestrian flow and CSDF

行人1 h的交通量與過(guò)街速度偏差因素之間的關(guān)系如圖3所示。

從圖3可以看出，行人1 h交通量與CSDF之間呈正相關(guān)。行人交通量較小時(shí)，過(guò)街速度偏差因素值偏?。环粗畡t偏大。這是因?yàn)樾腥私煌枯^小時(shí)，行人過(guò)街占用空間較大，過(guò)街較為自由從容，過(guò)街速度更趨于穩(wěn)定；行人交通量較大時(shí)，行人之間相互擁擠，為擺脫此狀態(tài)，行人會(huì)加快或減小過(guò)街速度，盡可能保留舒適過(guò)街空間，從而過(guò)街速度偏差可能較大。

2.1.2 不同性別行人的步行速度

為了分析不同性別下行人的步行速度特征，對(duì)本次調(diào)查中獲取的男性過(guò)街速度樣本509個(gè)和女性過(guò)街速度樣本687個(gè)進(jìn)行了對(duì)比。具體過(guò)街速度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

表3 行人過(guò)街速度按性別統(tǒng)計(jì)結(jié)果
Tab.3 Pedestrian speed for different gender

性別樣本量/人均值/(m·s-1)眾數(shù)/(m·s-1)標(biāo)準(zhǔn)差15%位速度/(m·s-1)中位速度/(m·s-1)85%位速度/(m·s-1)男509121811800378092311771429女687119313300305092711431426

圖4 分性別的行人過(guò)街速度箱線圖Fig.4 Box plots of pedestrian speed for different gender

由表3可知，男性過(guò)街速度的均值為1.218 m/s，略大于女性過(guò)街速度的均值1.193 m/s。男性15%位速度、中位速度和85%位速度均與女性相差不大。更直觀的表示如圖4所示。

使用SPSS中單因素方差分析進(jìn)行檢驗(yàn)，具體檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出，不同性別行人過(guò)街速度中F統(tǒng)計(jì)量的觀測(cè)值為1.565，對(duì)應(yīng)的p值為0.211，顯著水平α的值為0.05，因?yàn)?.211>0.05，所以接受零假設(shè)，認(rèn)為性別對(duì)過(guò)街速度沒有產(chǎn)生顯著性影響，即男女之間的過(guò)街速度無(wú)明顯差異。

表4 性別對(duì)過(guò)街速度的單因素方差分析結(jié)果
Tab.4 Result of pedestrian speed ANOVA for different gender

組別平方和自由度均方差F顯著性組間01791017915650211組內(nèi)13649811940114總數(shù)1366771195

2.1.3 不同年齡行人的步行速度

老年人由于自身身體機(jī)能退化，對(duì)信號(hào)交叉口的信號(hào)燈變換反應(yīng)較遲緩，需要的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，過(guò)街的步行速度表現(xiàn)為較為緩慢；而青少年則處于身體機(jī)能最為活躍，反應(yīng)最為靈敏的階段，過(guò)街時(shí)易追逐奔跑，過(guò)街的速度表現(xiàn)為快速；中年人認(rèn)知和心理方面都較為成熟，步行速度較為穩(wěn)定。本研究按照青少年、中年、老年3組對(duì)總體過(guò)街速度進(jìn)行分類分析。其中，青少年過(guò)街速度樣本為289個(gè)，中年過(guò)街速度樣本為739個(gè)，老年過(guò)街速度樣本為168個(gè)。具體過(guò)街速度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5所示。

表5 行人過(guò)街速度按年齡統(tǒng)計(jì)結(jié)果
Tab.5 Pedestrian speed for different age

年齡樣本量/人均值/(m·s-1)眾數(shù)/(m·s-1)標(biāo)準(zhǔn)差15%位速度/(m·s-1)中位速度/(m·s-1)85%位速度/(m·s-1)青少年289123312000419092311431500中年739121311800319094411771429老年168111009600227086210901333

圖5 分年齡段的行人過(guò)街速度箱線圖Fig.5 Box plots of pedestrian speed for different age

由表5可知，青少年小組過(guò)街速度均值為1.233 m/s,中年人小組過(guò)街速度均值為1.213 m/s，老年人小組過(guò)街速度均值為1.110 m/s。3個(gè)組別中，青少年和中年人過(guò)街速度的平均值較為接近總體平均值，老年人速度的平均值低于總體平均值。直觀的箱線圖如圖5所示?？梢?，青少年行人過(guò)街速度均值大于中年人和老年人，青少年和老年人速度均值之間有較大差異。行人過(guò)街速度眾數(shù)也是青少年大于中年人和老年人。15%位過(guò)街速度和中位過(guò)街速度值，則是中年人小組大于青少年和老年人。

不同年齡行人過(guò)街速度的單因素方差分析結(jié)果如表6所示。F統(tǒng)計(jì)量的觀測(cè)值為7.880，對(duì)應(yīng)的p值為0，顯著水平α的值為0.05，0<0.05，所以拒絕零假設(shè)，認(rèn)為年齡對(duì)過(guò)街速度產(chǎn)生顯著性影響，即青少年、中年人、老年人之間平均速度有顯著性差異。

表6 年齡對(duì)過(guò)街速度的單因素方差分析結(jié)果
Tab.6 Result of pedestrian speed ANOVA for different age

組別平方和自由度均方差F顯著性組間17822089178800組內(nèi)13489511930113總數(shù)1366771195

2.1.4 不同結(jié)伴人數(shù)行人的步行速度

結(jié)伴是影響行人交通特性的重要因素，獨(dú)自過(guò)街的行人和結(jié)伴過(guò)街的行人之間速度可能有所差別。將調(diào)查得到的行人過(guò)街總體速度分為2組，分別為無(wú)結(jié)伴、有結(jié)伴。其中，無(wú)結(jié)伴小組樣本量為889個(gè)，有結(jié)伴小組樣本量為307個(gè)。具體過(guò)街速度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表7所示。

由表7可知，無(wú)結(jié)伴行人過(guò)街速度均值為1.207 m/s，有結(jié)伴行人過(guò)街速度為1.191 m/s。直觀的箱線圖展示如圖6所示，可見兩個(gè)組別的均值接近總體平均值，無(wú)結(jié)伴行人過(guò)街速度均值略大于有結(jié)伴行人的。無(wú)結(jié)伴行人小組樣本的15%位步行速度、中位速度、85%位速度均大于有結(jié)伴行人的。

表7 行人過(guò)街速度按有無(wú)結(jié)伴統(tǒng)計(jì)結(jié)果
Tab.7 Pedestrian speed for different company

結(jié)伴情況樣本量/人均值/(m·s-1)眾數(shù)/(m·s-1)標(biāo)準(zhǔn)差15%位速度/(m·s-1)中位速度/(m·s-1)85%位速度/(m·s-1)無(wú)結(jié)伴889120711800332094411761429有結(jié)伴307119112000354089511431412

圖6 有無(wú)結(jié)伴的行人過(guò)街速度箱線圖
Fig.6 Box plots of pedestrian speed for different company

單因素方差分析結(jié)果如表8所示。由表8可知，有無(wú)結(jié)伴對(duì)行人過(guò)街速度沒有顯著性影響。

表8 有無(wú)結(jié)伴對(duì)行人過(guò)街速度的單因素方差分析結(jié)果
Tab.8 Result of pedestrian speed ANOVA for different company

組別平方和自由度均方差F顯著性組間00631006305530457組內(nèi)13661411940114總數(shù)1366771195

2.1.5 不同信號(hào)顯示類型下行人步行速度

交叉口不同的信號(hào)顯示方式也可能引起行人過(guò)街速度的差異。將所調(diào)查的交叉口分為有倒計(jì)時(shí)和無(wú)倒計(jì)時(shí)兩類，針對(duì)這兩類信號(hào)顯示方式交叉口行人的過(guò)街速度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表9所示。

表9 行人過(guò)街速度按信號(hào)燈有無(wú)倒計(jì)時(shí)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果
Tab.9 Pedestrian speed with and without signal countdown

信號(hào)類型樣本量/人均值/(m·s-1)眾數(shù)/(m·s-1)標(biāo)準(zhǔn)差15%位速度/(m·s-1)中位速度/(m·s-1)85%位速度/(m·s-1)有倒計(jì)時(shí)243100509600248085709601200無(wú)倒計(jì)時(shí)214130413300334109112631500

圖7 不同信號(hào)顯示類型下行人過(guò)街速度箱線圖
Fig.7 Box plots of pedestrian speed for the signal display with and without countdown

由表9可知，有倒計(jì)時(shí)路口的行人過(guò)街速度均值為1.005 m/s，無(wú)倒計(jì)時(shí)路口的行人過(guò)街速度均值為1.304 m/s。直觀的箱線圖展示如圖7所示，兩個(gè)交叉口行人過(guò)街速度均值有較大的差異，無(wú)倒計(jì)時(shí)交叉口行人過(guò)街速度均值明顯大于有倒計(jì)時(shí)路口的。無(wú)倒計(jì)時(shí)路口的行人過(guò)街速度樣本中，15%位速度、中位速度、85%位速度均大于有倒計(jì)時(shí)路口行人的。這可能是由于有倒計(jì)時(shí)顯示，行人可以知道過(guò)街剩余時(shí)間，較從容地控制自身的步行速度。在無(wú)倒計(jì)時(shí)顯示路口，行人不知道綠燈剩余時(shí)間，因此盡可能加快自身速度進(jìn)行過(guò)街。

單因素方差分析結(jié)果表10所示?？梢娦盘?hào)燈類型對(duì)過(guò)街速度有顯著性影響，有倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)行人速度較低，無(wú)倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)行人過(guò)街速度將會(huì)提高。

表10 不同信號(hào)顯示類型對(duì)行人過(guò)街速度的單因素方差分析結(jié)果
Tab.10 Result of pedestrian speed ANOVA for signal display with and without countdown

組別平方和自由度均方差F顯著性組間101381101381193450組內(nèi)386494550085總數(shù)48786456

2.2 行人過(guò)街速度的時(shí)間特性分析

行人在不同的綠燈時(shí)刻進(jìn)入人行橫道心理上都會(huì)有不同的時(shí)間感官，這也會(huì)反映在行人的步行速度方面。經(jīng)過(guò)對(duì)重慶6個(gè)交叉口的行人觀測(cè)可知，在剛由紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈時(shí)進(jìn)入交叉口的行人的速度比較穩(wěn)定，一般以正常步速通過(guò)；在綠燈即將結(jié)束時(shí)進(jìn)入交叉口的行人往往會(huì)加快步伐，擔(dān)心自己不能以正常步速通過(guò)；在過(guò)渡信號(hào)時(shí)，由于燈色為綠色，行人可以進(jìn)行過(guò)街，進(jìn)入交叉口選擇過(guò)街的行人往往會(huì)跑步通過(guò)，如不能順利抵達(dá)對(duì)岸，則會(huì)在道路中央等待至下個(gè)綠燈。

本研究將時(shí)間影響因素分為綠燈前期與綠燈后期進(jìn)行研究。綠燈前期到達(dá)并進(jìn)入交叉口的樣本量為1 105個(gè)，綠燈后期到達(dá)進(jìn)入交叉口樣本量為91個(gè)。具體過(guò)街速度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表11所示。

表11 行人過(guò)街速度按綠燈不同時(shí)期到達(dá)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果
Tab.11 Pedestrian speed for different arrival time at green indication

綠燈時(shí)期樣本量/人均值/(m·s-1)眾數(shù)/(m·s-1)標(biāo)準(zhǔn)差15%位速度/(m·s-1)中位速度/(m·s-1)85%位速度/(m·s-1)前期1105116911800267092311431412后期91161722200456107816002222

圖8 不同綠燈時(shí)期到達(dá)的行人過(guò)街速度箱線圖Fig.8 Box plots of pedestrian speed for different arrival time at green indication

由表11可知，綠燈前期到達(dá)并進(jìn)入交叉口的行人過(guò)街速度均值為1.169 m/s，綠燈后期到達(dá)進(jìn)入交叉口的行人過(guò)街速度均值為1.617 m/s。直觀的箱線圖展示如圖8所示，兩者之間有較為明顯的差異，綠燈后期到達(dá)的行人的15%位速度、中位速度、85%位速度均明顯大于綠燈前期到達(dá)的行人的。這可能是因?yàn)?，行人在綠燈后期到達(dá)，所剩綠燈時(shí)長(zhǎng)已經(jīng)不能夠滿足行人以正常步行速度過(guò)街的需求，所以行人應(yīng)該選擇跑步過(guò)街，故后期到達(dá)的行人過(guò)街速度明顯偏大。

由圖8可知，綠燈前期的箱線圖箱長(zhǎng)范圍較小，綠燈后期箱線圖箱長(zhǎng)范圍較大。這說(shuō)明綠燈前期到達(dá)的行人的過(guò)街速度分布相對(duì)集中。兩組箱線圖有這明顯差異，后期到達(dá)的中位速度明顯大于綠燈前期到達(dá)的樣本。從速度均值和箱線圖上可見兩組值差別較大。因此，可通過(guò)單因素方差分析來(lái)驗(yàn)證綠燈前后期之間行人的過(guò)街速度是否有顯著性差異。單因素方差分析檢驗(yàn)結(jié)果如表12所示。

表12 不同綠燈時(shí)期到達(dá)對(duì)過(guò)街速度的單因素方差分析結(jié)果
Tab.12 Result of pedestrian speed ANOVA for different arrival time at green indication

組別平方和自由度均方差F顯著性組間168161168161675180組內(nèi)11986111940100總數(shù)1366771195

如表12所示，綠燈前期、后期到達(dá)對(duì)過(guò)街速度有顯著性影響。綠燈前期到達(dá)的行人過(guò)街速度明顯小于綠燈后期到達(dá)的行人過(guò)街速度。

進(jìn)一步分析綠燈前期與綠燈后期到達(dá)的行人過(guò)街速度是否受到性別、年齡的影響，結(jié)果如圖9所示。

如圖9所示，綠燈前期，行人的過(guò)街速度中，男性的過(guò)街速度略大于女性的。這可能時(shí)因?yàn)樾腥嗽诰G燈前期到達(dá)，有較充裕的時(shí)間過(guò)街，因此過(guò)街速度較后期也偏緩慢。兩者之間差異也不十分明顯，這和前文中性別對(duì)過(guò)街速度沒有顯著影響這一觀點(diǎn)相同。綠燈后期行人過(guò)街速度明顯大于前期，男性過(guò)街速度均值略低于女性。

年齡之間行人過(guò)街速度的差異如圖10所示。如圖10所示，綠燈前期，行人的過(guò)街速度中，青少年和中年行人過(guò)街速度基本相同，而且明顯大于老年人的過(guò)街速度。綠燈后期，行人過(guò)街速度明顯大于前期，青少年過(guò)街速度大于中年人，中年人過(guò)街速度大于老年人。這與前文分析的青少年的速度明顯比老年人過(guò)街速度大是一致的。

圖9 綠燈不同時(shí)期男女過(guò)街速度均值對(duì)比

Fig.9 Pedestrian speed for different time of green indication and different gender

圖10 綠燈不同時(shí)期不同年齡間速度均值對(duì)比

Fig.10 Pedestrian speed for different time of green indication and different age

2.3 行人過(guò)街速度空間特性分析

所采集的數(shù)據(jù)中，過(guò)渡信號(hào)亮起時(shí)行人位于人行橫道前半幅的樣本量為80個(gè),過(guò)渡信號(hào)亮起時(shí)行人位于人行橫道后半幅樣本量為811個(gè)。具體過(guò)街速度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表13所示。

表13 行人過(guò)街速度按過(guò)渡信號(hào)時(shí)行人所在位置統(tǒng)計(jì)結(jié)果
Tab.13 Pedestrian speed for different space

行人位置樣本量/人均值/(m·s-1)眾數(shù)/(m·s-1)標(biāo)準(zhǔn)差15%位速度/(m·s-1)中位速度/(m·s-1)85%位速度/(m·s-1)前半幅80135515500641039713082125后半幅811114209600287090910911333

圖11 過(guò)渡信號(hào)期間不同位置的行人過(guò)街速度箱線圖Fig.11 Box plots of pedestrian speed for different space

由表13可知，過(guò)渡信號(hào)亮起時(shí)位于人行橫道前半幅的行人過(guò)街速度均值為1.355m/s；過(guò)渡信號(hào)亮起時(shí)位于人行橫道后半幅的行人過(guò)街速度均值為1.142 m/s。使用箱線圖展示上述的差別，如圖11所示?？梢娦腥宋挥谇鞍敕秃蟀敕鶗r(shí)的速度有較為明顯的差異，過(guò)渡信號(hào)亮起時(shí)位于人行橫道后半幅的行人的眾數(shù)速度、中位速度、85%位速度均明顯大于位于前半幅的行人的。這可能是因?yàn)?，過(guò)渡信號(hào)亮起時(shí)，過(guò)渡信號(hào)的時(shí)長(zhǎng)已經(jīng)不能夠滿足行人以正常步行速度過(guò)街的需求，所以行人應(yīng)該選擇跑步過(guò)街，故過(guò)街速度明顯偏大。

由圖11可知，過(guò)渡信號(hào)期間，位于人行橫道前半幅的行人速度的箱線圖箱長(zhǎng)范圍較大，而位于人行橫道后半幅的行人速度的箱線圖箱長(zhǎng)范圍較小。這說(shuō)明，過(guò)渡信號(hào)期間位于前半幅行人的過(guò)街速度分布相對(duì)分散。兩組箱線圖有著明顯差異，行人位于前半幅的中位速度明顯大于行人位于后半幅的。從速度均值和箱線圖上發(fā)現(xiàn)，兩組值差別較大。因此，通過(guò)單因素方差分析可驗(yàn)證過(guò)渡信號(hào)期間位于不同位置的行人過(guò)街速度有顯著性差異。單因素方差分析檢驗(yàn)結(jié)果如表14所示。

表14 過(guò)渡信號(hào)期間不同位置對(duì)過(guò)街速度的單因素方差分析結(jié)果
Tab.14 Result of pedestrian speed ANOVA for different space

組別平方和自由度均方差F顯著性組間332013320297600組內(nèi)991698890112總數(shù)102489890

根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果,可認(rèn)為過(guò)渡信號(hào)期間處在不同位置的行人的過(guò)街速度有顯著性差異。過(guò)渡信號(hào)期間，位于后半幅的行人的過(guò)街速度明顯小于位于前半幅的行人的過(guò)街速度。

進(jìn)一步分析過(guò)渡信號(hào)期間行人所在不同位置的過(guò)街速度是否受到性別、年齡的影響。其中，性別之間的差異如圖12所示?？梢?，過(guò)渡信號(hào)啟亮?xí)r，行人位于前半幅時(shí)，女性的平均速度大于男性的；行人位于后半幅時(shí)，女性的平均速度也略大于男性的。

年齡之間的差異如13圖所示。可見，過(guò)渡信號(hào)期間，位于人行橫道前半幅的行人過(guò)街速度中，青少年的過(guò)街速度均值小于中年人和老年人的。這可能是因?yàn)椋胁糠智嗌倌甑竭_(dá)道路中間時(shí)無(wú)法完成過(guò)街了，就在道路中央等待，從而拉低了整體的平均速度。位于人行橫道后半幅的行人過(guò)街速度中，青少年的過(guò)街速度均值大于中年人的，中年人的過(guò)街速度大于老年人的。

圖12 過(guò)渡信號(hào)期間不同位置男女的過(guò)街速度均值對(duì)比
Fig.12 Pedestrian speed for different gender at different space during clearance time

圖13 過(guò)渡信號(hào)期間不同位置、不同年齡行人的過(guò)街速度均值對(duì)比
Fig.13 Pedestrian speed for different age at different space during clearance time

3 結(jié) 語(yǔ)

行人過(guò)街速度分析對(duì)交叉口配時(shí)及設(shè)施設(shè)置具有重要參考意義。本研究使用過(guò)街速度偏差因素對(duì)重慶市6個(gè)信號(hào)交叉口的數(shù)據(jù)展開分析，得到如下結(jié)論：

①行人交通量較小時(shí)，過(guò)街速度偏差因素值偏小；反之，行人交通量較大時(shí)，過(guò)街速度偏差因素值偏大。

②行人的特征、性別對(duì)過(guò)街速度的影響不大，而青少年，中年人，老年人之間平均速度有顯著性差異，青少年的速度均值最高，而老年人的速度均值最低。另外，結(jié)伴與否對(duì)行人過(guò)街的速度影響不大。

③針對(duì)信號(hào)設(shè)置等，有倒計(jì)時(shí)顯示的交叉口，行人步行速度低于沒有倒計(jì)時(shí)顯示的交叉口，行人在道路前半幅的速度高于行人在后半幅的速度，而在綠燈前期的行人速度也低于綠燈后期的行人速度值。

④對(duì)上述各類因素綜合考慮下的行人步行速度擬合將是后續(xù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

[1] ZEEGER C V, STUTTS J C, HUANG H.Analysis of elderly pedestrian accidents and recommended counter measures[J]. Transportation Research Record.1993, 1405：56-63.

[2] 張智勇, 郝曉云,王東.北京市信號(hào)交叉口行人過(guò)街忍耐時(shí)間研究[J]. 2015,15(6):212-219.

[3] 張惠玲，王益，敖谷昌.信號(hào)交叉口過(guò)渡信號(hào)期間行人過(guò)街選擇行為分析[J],2015,15(2):232-237.

[4] LAM W H K.Pedestrian speed/flow relationships for walking facilities in Hong Kong[J]. Journal of Transportation Engineering, 2000, 126(4):343-349.

[5] BENNETT S.FELTONA, AKCELIK R.Pedestrian movement characteristics at signalized intersections[C]// 23rd Conference of Australian Institutes of Transport Research (CAITR). Melbourne: Akeclik and Associates Pty Ltd, 2001:1-10.

[6] RASTOGI R, THANIARASU I, CHANDRA S.Design implications of walking speed for pedestrian facilities[J]. Journal of Transportation Engineering.2011, 137(10): 687-696.

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

[8] 陸建，葉慧瓊，姚冬雷.行人過(guò)街設(shè)施合理間隔[J]. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2002，2(4)：63-67.

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

[10]邵海鵬.城市慢行交通安全問(wèn)題成因及對(duì)策研究[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010,35(2):210-215.

[11]陳永恒，尉明麗，曲昭偉，等.信號(hào)交叉口左轉(zhuǎn)車干擾下的行人過(guò)街特性[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)( 工學(xué)版),2015,45(1):62-67.

[12]YORK I, BALL S, BEESLEY R, et al.Pedestrian countdown at traffic signal junctions (PCaTS) -Road trial[R]. Landan: London Transport Research Laboratory, 2011,5.

[13]National Joint Committee on Uniform Traffic Control Devices.Manual on uniform traffic control devices for streets and highways (MUTCD 2009 Ed., Including Revision 1 and 2)[M]. Washington: Federal Highway Administration, 2012.

[14]黃琦，鐘紹靈，張凌煊,等.行人紅燈數(shù)字型倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈對(duì)交叉口行人過(guò)街心理和行為的影響研究[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào),2015,13(4):135-141.

[15]PERUMAL V.Study on pedestrian crossing behavior at signalized intersections[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), 2014,1 (2):103-110.

(責(zé)任編輯 唐漢民 裴潤(rùn)梅)

Temporal and spatial characteristics analysis on pedestrian speed at signalized intersection

ZHANG Hui-ling1，2, WANG Yi2, AO Gu-chang1,2

(1.Chongqing Key Lab of Traffic System & Safety in Mountain Cities,Chongqing 400074, China;2.Transportation School Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

s: In order to analyze the temporal and spatial characteristics of the pedestrian speed at the signalized intersection, the pedestrian data was collected at 6 different pedestrian signal setting sites in Chongqing. Using the statistical methods, the data wereanalyzed according to different gender, age, company and different signal. It was concluded that the gender has no impact on pedestrian crossing speed; that the age has a significant impact - the speed of the youth is the highest, and the elder’s speed is the slowest; that the impact of company is the same as that of the gender; that the speed of the pedestrianat the signalized intersectionwith a countdown display is higher than that of the pedestrianat the intersection without it; thatthe pedestrian’s speed is higher when he is walking towards the end ofgreenlight or in the first half of the roadway.

pedestrian; signalized intersection; walking speed; temporal and spatial characteristics; statistical analysis

2016-06-06；

2016-09-23

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51508061)；山地城市交通系統(tǒng)與安全重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(KT33201304)；重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究資助項(xiàng)目(KJ130410 )

張惠玲(1980—)，女，寧夏中寧人，重慶交通大學(xué)教授，博士；E-mail:huilingz@126.com。

張惠玲，王益，敖谷昌.信號(hào)交叉口行人過(guò)街速度的時(shí)空特征分析[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，41(6)：1879-1889.

10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2016.1879

U491

A

1001-7445(2016)06-1879-11