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(guó)能源建設(shè)集團(tuán)陜西省電力設(shè)計(jì)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(guó)能源建設(shè)集團(tuán)陜西省電力設(shè)計(jì)院有限公司, 陜西 西安 710054)

以西安市歷史街區(qū)為研究對(duì)象，采用實(shí)地觀測(cè)調(diào)查法和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查法取得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)歷史街區(qū)行人交通特性進(jìn)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(gè)時(shí)間段和不同觀測(cè)點(diǎn)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(guò)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(wèn)題提供了較好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和有參考價(jià)值的結(jié)論。

交通運(yùn)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(huì)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(duì)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(chǎng)所，服務(wù)的人流量較大，慢行交通問(wèn)題突出。本文通過(guò)對(duì)歷史街區(qū)行人交通特性進(jìn)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(diǎn)選取

本文選取西安市歷史街區(qū)為研究對(duì)象，選取已有歷史街區(qū)的湘子廟片區(qū)(見(jiàn)圖1a)，再造歷史街區(qū)的大唐不夜城片區(qū)(見(jiàn)圖1b)和大唐西市片區(qū)(見(jiàn)圖1c)為觀測(cè)區(qū)域。

如圖1中3個(gè)圖中的標(biāo)記點(diǎn)為觀測(cè)點(diǎn)，湘子廟片區(qū)觀測(cè)點(diǎn)如圖分別為：湘子廟街、大車(chē)家巷、粉巷、竹笆市、西木頭市、馬坊門(mén)、南院門(mén)。大唐不夜城觀測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)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(shí)間特性。采用網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)查法，共收回208份，有效問(wèn)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(jìn)行調(diào)查：首先在各調(diào)查點(diǎn)選取大于等于3 m的觀測(cè)段，將觀測(cè)段內(nèi)行人的步行狀況錄制為視頻；然后隨機(jī)選擇150個(gè)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(jì)出這150個(gè)樣本在距離段內(nèi)的行走時(shí)間，觀測(cè)段距離除以行走時(shí)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(jìn)行調(diào)查：首先對(duì)路段和交叉口行人流的步行狀況錄制視頻，錄制時(shí)長(zhǎng)為30 min；然后統(tǒng)計(jì)視頻中通過(guò)觀測(cè)點(diǎn)的行人數(shù)量，得出行人交通量，統(tǒng)計(jì)時(shí)刻末停留在觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的人數(shù)，除以觀測(cè)區(qū)域面積，得到交通流密度，每個(gè)行人流行走的距離除以在觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的行走時(shí)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(shí)地觀測(cè)記錄法進(jìn)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(shí)地觀測(cè)的7678個(gè)行人性別樣本和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查的196個(gè)年齡構(gòu)成樣本，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問(wèn)卷對(duì)前往3個(gè)片區(qū)的到達(dá)目的統(tǒng)計(jì)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?shī)蕵?lè)、購(gòu)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(duì)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(duì)行人到達(dá)歷史街區(qū)主要方式進(jìn)行調(diào)查后得圖5，可看出： 3大片區(qū)都是公交車(chē)(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(chē)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(shí)特性。

行人到達(dá)歷史街區(qū)所消耗時(shí)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(shí)間為1.5 h以?xún)?nèi)，而0.5 h以?xún)?nèi)到達(dá)的人數(shù)僅占12.3%，可見(jiàn)能在短時(shí)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(shí)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(duì)行人速度的影響。

根據(jù)觀測(cè)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(duì)行人速度的影響。

通過(guò)對(duì)攜帶行李數(shù)量及速度均值的統(tǒng)計(jì)，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：?jiǎn)问痔嵛?；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(shì)，以x為攜帶行李代碼，y為步速，對(duì)曲線(xiàn)擬合，可得到函數(shù)關(guān)系式見(jiàn)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(xiàn)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(duì)行人速度的影響。

將獨(dú)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(guò)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(xiàn)圖Figure 9 Company number-speed curve

d. 路段內(nèi)行人速度的多元線(xiàn)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(xiàn)性回歸方程。

① 建模:

② 采用逐步分析法進(jìn)行多元線(xiàn)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?xún)?nèi)，各影響因素影響顯著性較強(qiáng)，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(jì)推薦值。

通過(guò)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(jì)值見(jiàn)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(jì)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(jì)速度推薦值Table2 TherecommendeddesignspeedofXi＇anHistoricalBlocksPedestrianRoad類(lèi)別男性女性?xún)和嗄曛心昀夏晁袠颖究傮w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(hào)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(gè)典型的信號(hào)交叉口為研究對(duì)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(lèi)型、通過(guò)交叉口時(shí)所處的綠燈階段這4個(gè)影響因素對(duì)行人步行速度進(jìn)行逐個(gè)統(tǒng)計(jì)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(guò)街速度最快，其次是中年和老年，兒童過(guò)街速度最慢。

表3 交叉口基本條件Table3 Thebasicconditionofintersection交叉口名稱(chēng)相交道路名稱(chēng)人行橫道長(zhǎng)度/m信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)/sGreenRedYellow相交道路等級(jí)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(jì)街-南院門(mén)南廣濟(jì)街5060453主干路南院門(mén)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(lèi)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(hào)結(jié)束前的20 s為綠燈后期，其余的綠燈時(shí)間為綠燈前期。綠燈后期的行人過(guò)街速度較大，因?yàn)榫G燈后期行人會(huì)加快速度爭(zhēng)取在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)人行橫道。

表4 各影響因素下行人速度統(tǒng)計(jì)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(lèi)型主—次50014125100150次—次57012121072145綠燈階段前期77013119072154后期73011133105155

⑤ 交叉口設(shè)計(jì)速度推薦值。

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

表5 西安市歷史街區(qū)信號(hào)交叉口行人過(guò)街設(shè)計(jì)速度推薦值Table5 Therecommendeddesignspeedofpedestrian’ssignalinter?sectionstreetinXi＇anhistoricalblocks類(lèi)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(shí)空分布特征。

對(duì)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)早、中、晚3個(gè)時(shí)間段交通流的交通量、速度和密度統(tǒng)計(jì)，早晨時(shí)間段為上午08：00～09:30，中午時(shí)間段為14:00～15：30，晚上時(shí)間段為17:00～18:30[8]，經(jīng)統(tǒng)計(jì)整理可得圖10。

圖10 行人交通流三要素時(shí)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(gè)時(shí)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(guò)對(duì)歷史街區(qū)行人交通流3要素的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析后，繪制各要素之間的散點(diǎn)圖，見(jiàn)圖11和圖12。

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

② 參照機(jī)動(dòng)車(chē)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(xiàng)式模型、Greenshields模型等對(duì)散點(diǎn)圖進(jìn)行擬合[9-14]，可得出關(guān)系模型見(jiàn)表6。

③ 采用T檢驗(yàn)或者F檢驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)通過(guò)后模型成立[15]。

圖12 交叉口行人流3要素關(guān)系散點(diǎn)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(chēng)擬合模型模型模型檢驗(yàn)速度—密度Bell?shaped曲線(xiàn)V=90．74e-12D2．39()2T檢驗(yàn)，成立路段內(nèi)交通量—密度多項(xiàng)式模型F=-52377D3+14858D2+30067D-04741F檢驗(yàn)，成立交通量—速度多項(xiàng)式模型F=3E-05V3-0004V2-0319V+9760F檢驗(yàn)，成立速度—密度Bell?shaped曲線(xiàn)V=97．76e-12D2．65()2T檢驗(yàn)，成立交叉口交通量—密度多項(xiàng)式模型F=-14845D3-08684D2+50364D-21535F檢驗(yàn)，成立交通量—速度多項(xiàng)式模型F=6E-05V3-0009V2+0009V+1007F檢驗(yàn)，成立

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)歷史街區(qū)行人交通特性進(jìn)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(shí)間、時(shí)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(jì)算公式及設(shè)計(jì)速度推薦值。

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

通過(guò)定量和定性的研究，為街區(qū)規(guī)劃、設(shè)計(jì)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(kù)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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51278396)

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

U 491.2+35

A

1674 — 0610(2016)06 — 0053 — 06