（交通运输规划与管理专业论文）地铁行人微观行为参数量化研究.pdf

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我极大的动力，一直鼓舞着我刻苦学习，积极上进。 r l 一 1 摘要 摘要：随着城市轨道交通大规模建设时代的来临，城市轨道交通车站数量的迅速 增加，车站内的客流量也急剧增加。乘客在车站内部行为趋于复杂化，城市轨道 交通车站运营是否能满足乘客出行需求，提高自身运营效率这一问题迫在眉睫。 乘客作为城市轨道交通中服务对象，把握乘客在其内部活动特征，发掘乘客与轨 道交通环境之间的交互关系，实现轨道交通建设“以人为本，安全运营 。 本文以地铁环境下行人微观行为参数量化为研究目的，首先总结分析了地铁 站内行人微观行为特性，以及影响行人行为的相关因素，通过实地观测并结合行 人微观行为特性相关理论，构建了行为执行过程中能够体现行人微观行为特性的 参数体系；其次根据体系中参数的特性及地铁环境下行人行为特点，提出了地铁 站内行人微观行为参数的量化方法；最后根据该方法，开展实地调查获取行人微 观行为的参数数据，并利用s p s s 统计分析软件对采集数据进行筛选和数据特征挖 掘，得到行人行为参数量化结果，并采用动静结合法、定性与定量结合法以及对 比法分析量化结果，得知地铁站内不同设施处行人行为特性及其影响因素。 通过本次研究得到了不同设施处行人的速度值及速度分布特点，速度与流量、 密度问的基本关系图，行人的空问分布特性，包括行人与行人之间的横向间隔、 行人与建筑物间的间隔、行人区域选择特性以及行人动态行走特性等相关参数值 及行为特点，并得到平峰时期行人在不同设施处的行为特性，受到设施属性、周 边其他行人和站内信息的影响较强，而受到自身条件的影响较弱。 关键词：城市轨道交通；地铁车站；行人微观行为特性；行人行为影响因素；微 观行为参数；参数量化方法。 分类号：u 1 2 1 。 。、ij_r 11-_ j 竖塞交适太堂亟堂位i 金塞垦s ! ! a bs t r a c t a b s t r a c t ：w i t ht h el a r g e s c a l ec o n s t r u c t i o no fr a i lt r a n s i t ，t h en u m b e ro ft h e s u b w a ys t a t i o na n dt h ep a s s e n g e r - f l o wa r ei n c r e a s i n gr a p i d l y t h eb e h a v i o ro f p a s s e n g e r sa tt h es t a t i o nt e n d st oc o m p l i c a t e ，i ti su r g e n tf o ru r b a n r a i lt r a n s i ts t a t i o nt o m e e tp a s s e n g e rt r a v e ld e m a n da n d i m p r o v et h e i ro p e r a t i o n a le f f i c i e n c y a s t h e p e d e s t r i a n sa r et h em a i nb o d i e si nt h es u b w a y , i ti si m p o r t a n tt ou n d e r s t a n dt h e p e d e s t r i a n s b e h a v i o r sa n ds p e c i a lc h a r a c t e r i s t i c sa n df i n dt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h e p e d e s t r i a na n dt h er a i lt r a n s i te n v i r o n m e n t ，w h i c hi st h eb a s i so f p e o p l e o r i e n t e d ，s a f e o p e r a t i o n ”i nr a i lt r a n s i tc o n s t r u c t i o n t h ep u r p o s eo ft h i sp a p e ri st oq u a n t i z i n gm i c r o - b e h a v i o rp a r a m e t e r so ft h ep e d e s t r i a n s i nt h es u b w a y , f i r s ta n a l y z e st h em i c r o b e h a v i o rc h a r a c t e r i s t i c so ft h ep e d e s t r i a na n d r e l a t e dt h er a t t e r sw h i c hc a l la f f e c tp e d e s t r i a n s b e h a v i o r s t h e na c c o r d i n gt ot h i st h e o r y b a s i s ，t h ef i e l ds u r v e yh a sb e e nc a r r i e do u t ，f r o mw h i c hw es e tu pt h ep a r a m e t e rs y s t e m t h a tc a nd e s c r i b ep e d e s t r i a n s m i c r o - b e h a v i o r s b a s e do nt h ef e s t u r e so fe a c hp a r a m e t e r , w e p r o p o s t e dt h es u i t a b l em e t h o dt oq u a n t i z ee a c hp a r a m e t e r f i n a l l y , a c c o r d i n gt ot h i s m e t h o d ，w eh a v ed o n et h er e s e a r c hi nx i z h i m e ns u b w a ya n dt h e nu s e dt h es p s s s o f t w a r et oa n a l y z et h ep a r a m e t e r sw h i c hb eg a i n e df r o mt h es u r v e y b a s e dt h e a n a l y z i e dr e s u l t s ，t h ed y n a m i ca n ds t a t i c ，q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t i v e ，c o n t r a s t i v em e t h o d s w e r eu s e dt o g e t h e rt oa n a l y z ep e d e s t r i a n s b e h a v i e r so nt h ed i f f e r e n tt a f f i cf a c i l i t i e s b ys t u d y i n g , w eh a v ek n o w nt h ev a l u ea n dt h ed i s t r i b u t i o no fp e d e s t r i a ns p e e d ，t h e b a s i cr e l a t i o n s h i pg r a p hb e t w e e ns p e e d ，v o l u ma sw e l la sd e n s i t y , a n dt h ed i s t r i b u t i o ni n t h es u b w a ys p a c e ，i n c l u d i n gt h eh o r i z o n t a lp e d e s t r i a ni n t e r v a l ，t h ei n t e r v a l sb e t w e e n p e d e s t r i a n sa n db u i l d i n g s ，p e d e s t r i a nf e a t u r e so fa r e as e l e c t i o na n dd y n a m i cw a l k i n g c h a r a c t e r sa n ds oo n w ea l s of i n dt h a tt h ep e d e s t r i a nb e h a v i o ro nt h ed i f f e r e n tt r a n s i t f a c i l i t i e sw a sm o r ea f f e c t e db yo t h e rp a s s e n g e r sa n dt h ei n f o r m a t i o n sa b o u tt h es t a t i o n t h a nt h ep e d e s t r i a n s e l fi n f l u e n c e k e y w o r d s ：u r b a nr a i lt r a n s i t ；s u b w a ys t a t i o n ；p e d e s t r i a nm i c r o - b e h a v i o rc h a r a c t e r ； p e d e s t r i a nb e h a v i o ri n f l u e n c ef a c t o r ；m i c r o - b e h a v i o rp a r a m e t e r ；m e t h o df o rp a r a m e t e r q u a n t i f i c a t i o n c i a s s n o ：u 12 1 。 i ，_，】 jjlj 目录 摘要i i i a b s t r a c t 、， 1 绪论l 1 1 研究背景1 1 2 研究意义1 1 3 国内外研究现状2 1 3 1 研究现状2 1 3 2 既有研究小结4 1 4 研究内容和技术路线5 1 4 1 研究主要内容5 1 4 2 研究技术路线7 2 行人行为理论基础9 2 1 基本概念9 2 1 1 行人行为定义9 2 1 2 行人行为特性9 2 1 3 行人行为参数1 2 2 2 行人行为影响因素一1 3 2 2 1 物质环境影响。1 4 2 2 2 生理条件影响一1 5 2 2 3 心理需求影响16 2 2 4 其他行人影响18 2 3 本章小结1 9 3 地铁行人微观行为特性及参数选取2 1 3 1 地铁车站行人微观特性21 3 1 1 空间约束性2 1 3 1 2 时间约束性。2 2 3 1 3 易受干扰性2 2 3 1 4 队列选择性。2 3 3 1 5 转弯特性2 4 3 1 6 碰撞冲突性2 4 3 1 7 加减速频繁特性2 5 ， 一 3 1 8 跟随性2 5 3 1 9 寻路性2 5 3 2 行人在不同设施处微观行为特点分析2 6 3 2 1 通道内行人行为特点2 6 3 2 2 楼梯上行人行为特点2 8 3 2 3 闸机处行人行为特点3 0 3 3 地铁行人行为参数体系3 2 3 3 1 行人宏观行为参数3 3 3 3 2 行人微观行为参数3 4 3 4 不同设施处行人行为参数选取3 6 3 5 本章小结一3 6 4 行人微观行为参数量化方法及具体实施3 7 4 1 行人微观行为研究方法综述3 7 4 2 行人微观行为参数量化方法3 7 4 2 1 数据采集时段一3 7 4 2 2 数据采集地点及区域3 8 4 2 3 确定数据类型3 8 4 2 4 数据采集方法3 9 4 2 5 数据提取及分析3 9 4 - 3 具体调研组织及实施4 0 4 3 1 调研时段4 0 4 3 2 调研车站及研究区域4 0 4 3 3 调研内容及参数4 3 4 3 4 数据采集方法4 4 4 3 5 数据提取及分析4 5 4 4 本章小结4 5 5 行人微观行为参数量化结果分析4 7 5 1 通道内微观行为参数量化结果4 7 5 1 1 通道内速度特点4 7 5 1 2 通道内速度一流量特点4 9 5 1 3 通道内速度前方行人密度特点5 2 5 1 4 通道内速度与性别、流量、前方行人密度的相关性检验一5 4 5 1 5 通道内行人空间分布特点5 7 5 2 闸机处微观行为参数量化结果6 2 5 2 1 闸机处行人速度特点6 2 5 2 2 闸机不同区域的时间分布特点6 8 5 2 3 闸机前行人空间分布特点6 9 5 3 楼梯上微观行为参数量化结果7 1 5 3 1 上下楼梯行人速度特点7 1 5 3 2 楼梯是否邻接站台行人速度特点7 2 5 3 3 楼梯处行人速度流量关系特点7 3 5 3 4 楼梯处行人速度与性别、流量的相关性检验7 5 5 4 本章小结8 0 6 研究成果及展望8 3 6 1 研究成果8 3 6 2 研究展望8 3 参考文献8 5 作者简历8 9 独创性声明9 l 学位论文数据集9 3 卜i，l q 11-_ 1 绪论 1 1 研究背景 随着城市化的发展，大量的人群涌入城市，城市交通问题日益严重。尤其是 大中型城市的交通问题日益加剧，交通基础设施落后与日益增长的交通需求之间 的矛盾成为了制约国民经济增长的阻滞点。大力发展公共交通、绿色交通成为了 城市解决交通问题的途径，城市轨道交通以其大运量、高速度、耗能低成为了城 市公共交通中的骨干力量。因此，城市轨道交通的建设及运营管理等方面的合理 性及有效性，成为了解决城市大量交通需求的有效途径。 目前，我国已经进入城市轨道交通大规模建设的阶段，据有关资料显示，截 止到2 0 0 8 年底，己经有北京、天津、上海、广州、长春、大连、武汉、深圳、重 庆、南京等城市建设完成大约有2 9 条线路，其中北京、上海已运营线路各有8 条。 根据国家发展和改革委员会的轨道交通建设规划数据，以及国家主管部门对上海、 广州、天津、深圳等十几个城市批复情况综合统计，2 0 1 0 - 2 0 1 5 年间，中国规划建 设的城市快速轨道交通项目总长度将达1 7 0 0 公里。 正是随着这种轨道交通建设大趋势的来临，如何合理、有效、人性化地设置 轨道交通的基础设施，是轨道交通设计的基础。面临当今地铁网络化发展走势， 我们不仅要关注线网布局规划这一宏观层面问题，而且要更多地关注车站及枢纽 这类控制点规划设计这一微观层面的问题。城市轨道交通车站作为城市轨道交通 网络的主要功能节点，是提供客运服务的主要场所。现如今根据“以人为本 现 代化的建设及运营理念，车站的建设为了满足乘客多样化的需求，在环境设计、 设施使用等方面均趋于“人性化、“高科技化 。但是在轨道交通管理及运营方面， 仍然存在很多问题，譬如缺乏设计标准、车站的集散效率和服务水平无法准确衡 量、对乘客和交通环境之间的关系认识不清楚不明确等一系列问题。 为了解决以上问题，这就需要更加深入地了解城市轨道交通建设与运营的设 计依据一乘客与交通之间的关系，把握乘客在不同环境下、不同设施处的行为特 性，挖掘乘客与环境之间的交互关系，在设施布设合理化，车站运营高效化和事 故发生率减少化等方面显得尤为重要。 1 2 研究意义 在地铁车站内部，乘客是活动的主体，车站内部环境的设计、各类设施的布 设和使用都需要满足乘客出行过程中行走以及其他交通行为活动( 如购票、检票 等) 的需要，这就要求管理者充分掌握乘客在枢纽内部的活动状态和行为特点， 更深入地了解乘客与地铁站内环境或设施之间的交互关系。 在这种需求情况下，本文进行了对地铁车站内乘客的微观行为特征的量化研 究，其意义主要体现在以下两个方面： ( 1 ) 地铁设计与运营意义 通过实地调研得到在不同环境下或不同设施处行人行为特点，并提取能够量 化的乘客微观行为参数，利用实际数据更加直观和客观地了解乘客在站内不同环 境下以及不同设施处活动的行为特点，对提高乘客在车站内的移动效率、合理改 进基础设施的设计和布局、提高设施的使用效率、保证乘客安全及满足乘客心理 需求等方面具有重要的现实意义。 ( 2 ) 实验意义 除此之外，对地铁行人微观行为的量化研究对地铁枢纽内部行人交通行为仿 真提供了一定的理论基础。这主要体现在行人微观行为仿真中，仿真模型的建立 是仿真得以实现的至关重要的环节，而仿真模型的可靠性与实际性主要取决与仿 真模型中参数的选取以及参数的标量，因此本文研究的地铁行人微观参数量化能 够为仿真模型中的参数选取及修正提供参考，为完善模型并得到仿真结果与实际 情况更为符合的真实场景，在地铁管理者的管理或地铁研究的开展等方面具有重 要的意义和价值。 1 3 国内外研究现状 1 3 1研究现状 ( 1 ) 行人交通行为特性研究 随着经济和社会的发展，人们的出行变得频繁和多样化，行人交通引起了国 内外交通研究领域的广泛关注和重视。国外较早地开展了对行人交通特性的研究， 涵盖了路上交通、地下交通、生活区、商业区等区域的行人特性【l 】。对行人交通特 性的研究始于2 0 世纪5 0 年代，最初的研究工作是从行人的速度入手，主要采用观 测方法测定行人的速度，大多是车辆交通研究的辅助性工作，而后才逐渐被重视， 从车辆交通中剥离出来形成专门的行人交通特性研究体系。 目前在行人交通特性的研究方面，主要从行人的宏观行为特性和更加复杂的 微观行为特性两方面展开。宏观层面关注行人设施中行人空间的分配，研究行人 2 l _ 流通过各种交通空间时的运动特征，但不考虑行人的个体特征、行人与周围环境 之间的交互作用以及不同行人之间的相互作用，例如北京市城市规划设计研究院 于志忠( 1 9 9 2 ) 选择了一篇针对伦敦地铁客流研究的文章【2 1 通过对伦敦地铁现场调 研采集实际客流数据及设施特征参数，用与s a t u r n 中相一致的时间流量关系建 立了拟合模型，计算得到行人速度流量曲线，分析了行人流平均速度与流量之间 的关系，而没有考虑不同行人流构成下行人个体特征，如个体速度之间的差异性。 而在行人交通微观层面的研究，例如北京交通大学一篇硕士论文针对城市轨道交 通枢纽行人微观行为机理研究的文章【3 】，研究了行人个体属性的差异以及周围环境 的变化影响下，行人在不同的需求及心理作用下，产生了不同行人的行为差异性， 更加真实地反应了行人的行为特性，这也就体现了微观手段在研究行人行为方面 有其不可比拟的优势。 在行人交通行为的研究方面，还有大部分的研究是对特殊环境下，如体育赛 场、城市轨道交通枢纽、场馆等内部行人交通特性的研究，在该方面的研究也由 原来的对行人流组织管理、紧急疏散深入到个体行人交通特性分析，主要原理在 于行人交通流的交通特性源于大量乘客的个体交通行为，这些行为主要有路径选 择行为、碰撞规避行为、追踪和逃逸行为、到达和离去行为、徘徊行为等【4 1 ，正是 这些个体行为决定了宏观行人流特征。h o o g e n d o o m ( 2 0 0 1 ) 提出的三层次微观行为 理论将行人微观行为分为策略层、战术层、操作层三个层面，从心理学角度分析 了行人的决策过程，从而确定出行人特性研究的框架，并基于效用理论建立了经 典的行人微观行为理论体系【5 】。o s m a 百t ( 2 0 0 4 ) 将行人步行行为定义为是一种精神 性应激行为，是基于环境的状况的偶然行为，这种精神刺激来自两个方面，一种 是来自其它行人的刺激，称为行人刺激；另一种是如果行人不能通过最短路径到 达目的地，那么就会受到来自所要到达的目的地的刺激，称为目的地刺激【6 】。 ( 2 ) 行人微观行为方法研究 国内外对行人微观行为的研究方法大都是基于数学、流体力学和计算机模拟 等理论展开的，尤其是计算机仿真技术运用的兴起，使得研究行人行为有了一个 革命性的历史变革。仿真技术是否能够合理地再现行人交通行为特性，主要在于 仿真建模中对行人特性参数的具体化，全面化，多元化的设定。目前行人微观行 为和流线研究大都是常见的行人行为模型包括离散模型和连续模型两种。离散模 型中具有代表性的格子气模型、元胞自动机模型( c a 模型) 等，连续模型中具有代 表性的社会力模型和气体动力学模型以及这两类模型演化出的各类模型。国内外 一些研究已经在行人流模型研究方面取得了一定的成果，其中较典型的有元胞自 动机模型【7 ，8 】，这种模型借助道路交通的仿真方法运用“换道 的思路对行人移动 的过程进行了描述。然而，许多事实证明这种假设存在着一定的局限性，行人交 通远比道路交通流复杂【9 】。著名的物理学家h e l b i n g 在n a t u r e 、t r a n s p o r t a t i o n s c i e n c e 上发表文章说明了行人交通流的复杂特性【1 0 1 ，并提出了有名的“社会力 模型( s o c i a lf o r c em o d e l ) 。还有一些研究者则通过类比的方法对大量行人的疏散问 题提出了引力模型【l l 】、气体动力学模型【1 2 】及排队网络模型【1 3 】等。在行人微观仿 真中的运动模型与行为模型一s t e p s 和n o m a d 对比一文中【l4 1 ，作者依据对行 人行为描述的复杂程度，将行人仿真模型划分为三类，即运动模型、部分行为模 型及行为模型，分别介绍了这三种模型的适用研究范围以及模型中对行人行为特 征描述的程度，最后对比分析了基于不同模型原理( 元胞自动机、社会力) 及不 同的行人行为输入条件( 宏观层、微观层) 下，使用s t e p s 与n o m a d 仿真软件 输出结果的异同。随着人工智能和计算机技术的不断进步，很多其它学科的研究 手段也被逐渐运用到大量行人复杂行为的研究中，r t a k a g i 将一种名为p e t r i 网的 计算机系统流程定义语言运用到对换乘枢纽的行人流研究中，此类方法的基本思 想是用着色的p e t r i 网对枢纽内部和周边的行人进行描述，考虑了行人流量的波 动、径路的容量限制等因素，对枢纽内各种服务之间的人员流动过程进行了阐述。 但由于p e t r i 网主要适用于计算机模型，在运用到人流分析时，没有考虑到行人本 身的一些主观因素，因此r t a k a g i 也提到此模型应和其它行人流模型配合使用。 ( 3 ) 行人微观行为对仿真模型的校验研究 国内外在对仿真模型结果校验方面研究还处于较初步的研究阶段，一般采用 的是反映行人宏观行为特性的基本图校验或自组织校验法，采用行人微观行为特 性来验证仿真模型是否符合现实场景的研究甚少。北京交通大学李得伟博士论文 城市轨道交通枢纽乘集散微观仿真理论 i s 】一文中，运用四元模型校验方法对 乘客集散模型进行验证，验证了所提出的乘客集散模型在反映宏观交通流量化特 性和自组织特性方面的能力。在( ( c a l i b r a t i o na n dv a l i d a t i o no f t h el e g i o ns i m u l a t i o n m o d e lu s i n ge m p i r i c a ld a t a ) ) b 6 】一文中，提出了由于在行人建模及人群动态仿真方 面缺乏相关系统的经验数据，无法对仿真模型及仿真结果中行人的行为特性进行 与实际场景中的行人特性校验，因此作者通过搜集现实中行人特征数据以及对视 频中行为数据的提取分析，研究了高密度人群环境下如体育场馆观众进场、乘客 在瓶颈处的排队通过以及乘客从拥挤车厢上下车的场景中行人的行为特征，得到 一定时间段下行人在不同的环境下( 例如：通道、上楼梯、下楼梯、上下车、瓶 颈处等) 的密度一速度、密度一流量之间的相互关系，并以此为依据校验了仿真 软件“l e g i o n ”中的核心模型行人微观行为模型的正确性。 1 3 2既有研究小结 4 根据对国内外在行人微观行为研究领域成果的归纳总结，可以看出随着行人 交通的发展，行人行为的研究越来越受到国内外研究学者的重视。并且对行人行 为的研究已由宏观行为的研究逐步转向更具体更详细更能体现行人个体特征的微 观行为的研究；在行人行为的研究方法上，随着科技的不断进步，计算机仿真技 术应运而生，行人行为的研究方法更加先进化与科学化；行人行为研究的环境范 围也越来越广，从地面行人的交通特性，如行人过街，或是紧急情况下行人安全 疏散及逃生设计等环境场景，逐步扩大到不同的交通环境，如广场、地下通道、 大型商场、体育场馆以及城市轨道交通枢纽等环境内的行人行为特征的研究。 但是由于行人行为的复杂多样性，也为研究工作带来了一定的难度，使得既 有对行人微观行为的研究存在对研究深度及微观度较为浅显及片面的问题，主要 体现在： ( 1 ) 对城市轨道交通内部行人的微观行为特征研究不足 随着轨道交通的发展，轨道交通内部行人行为也越来越受到重视，弥补了在 该种交通环境下行人行为研究的空白，但是大多研究侧重于城市轨道交通枢纽内 部行人流特性的研究，按照不同的行人流属性研究枢纽内部运营、设施设计和设 施服务水平评价等方面。而较少以单个行人为研究对象，研究不同行人个体的特 征，以及行人与行人之间的相互影响关系。 ( 2 ) 对行人微观行为实际数据缺乏 关于行人微观行为的研究，较多研究侧重点是从心理学的角度定性地分析行 人在不同环境下心理变化产生的行人个体行为特点的差异性，而缺乏用实际的数 据来表现在不同场景下行人行为的特性，不足够具有说服力。 ( 3 ) 对行人微观行为参数研究不足 在轨道交通行人微观行为的研究方面，存在对行人微观行为参数的研究不够 具体化、不够全面化及不够深入化等问题。既有研究中，涉及较多的行为参数为 行人的速度、流量、密度等，不能够较全面的反映行人的微观行为特性，在此基 础上有些研究提出了更加微观的行为参数，如步频、步速、加速度等，可见在微 观行为参数的提取方面有待进一步完善。 1 4 研究内容和技术路线 1 4 1研究主要内容 本文首先对研究过程中涉及到的城市轨道交通车站、行人、设施等主要概念 解释如下： 5 城市轨道交通车站：以城市轨道交通作为出行方式的乘客集散场所，可分为 首末站、中间站、换乘站等。 行人：本文中所指的行人是指以城市轨道交通作为出行方式的出行者。 设施：本文中的设施是指城市轨道交通车站内的乘客设施，如进出站通道、 检票闸机、上下行楼梯等乘客走行设施。 本文研究的框架及主要内容分为以下几个方面： 第一章：绪论。主要介绍了本研究课题的研究背景、研究意义，总结了国内 外研究现状，阐述了本文研究的主要内容及研究技术路线。 第二章：行人行为理论基础。本章作为后续研究的理论基础部分，归纳总结 了行人行为的基本概念、行人行为特性及行人行为参数，并根据行人行为特性提 出影响行人行为的影响因素。 第三章：地铁行人微观行为特征及参数选取。本章基于上章的理论基础，重 点研究了地铁站内行人微观行为，分析了行人在地铁这种特殊环境下的行为特性 及行为特点，以此为基础进一步分析了行人在地铁不同设施处的行为表现特点； 根据行人在地铁站内的行为特点建立了地铁站内体现行人行为特性的参数体系， 并根据参数特性及易量化性，选取出了不同设施处的行人微观行为参数作为研究 重点。 第四章：行人微观行为参数量化方法及具体实施。本章承接上章选取出的参 数，提出了城市轨道交通车站行人微观行为参数的量化方法理论，并以此为基础 展开实地调研，介绍了调研的组织及实施过程。 第五章：行人微观行为参数量化结果分析。根据实地调研采集的数据，使用 统计分析软件s p s s 对数据进行深度挖掘，得到不同设施处行人微观行为参数值， 并寻找参数之间的关联性，根据参数量化结果分析了行人在不同设施处的行为特 性的异同及影响的主要因素。 第六章：研究成果及展望。总结论文的主要研究成果，并对今后需进一步研 究的问题提出建议。 l l 卜 i 行人行为理论基础 一 罄固匿 沩特点分折j分析 、，- - - - - - - l 。l 一 l 1 4 2 研究技术路线 参数调查方法 一 图1 - 1 论文主要结构图 f i g i - 1m a i ns t r u c t u r e 本文研究的技术路线如下图1 2 所示： 7 。、 一履容一义内一 一意要 一主一 一景、 一究综 、 蒜一 面， 地铁行人微观行为特性分析 七 地铁不同设施处行人行为特 r点分析 j 建立行人行为参数 一支。 体系 提取不同设施处行人 r行为可量化参数 f_ i 提出行人微观行为参f 数量化方法 够 实地调研获取数据 童多 利用s p s s 对数据分析 处理 j l 根据最化结果分析行 人行为特点及影响行 人行为的主要因素 图1 - 2 研究技术路线图 f i g 1 - 2t e c h n o l o g yr o u t e 8 习一豳蹙黼堡避 赫 捌 酬 酬 2 行人行为理论基础 2 1 基本概念 2 1 1行人行为定义 关于人类的行为【l ，心理学、哲学、生理学从不同的角度有着不同的说法。 行为科学认为，行为既是人的有机体对外界刺激做出的反映，又是人通过一连串 动作实现其预定目标的过程。 行人的基本行为包括：前进、停止、加减速、躲避、超越、侧向移动等。前 进行为是行人为到达目的地，在道路上向着正前方向的道路行进，不偏离正在行 走的道路；停止行为是行人遇到障碍物、信号控制或前方交通流停止时能够及时 停止在安全净空以内；加( 减) 速行为是行人加快( 减慢) 步频和加大( 减小) 步幅，以大于( 小于) 通常步行的速度行走；躲避行为是行人在遇到障碍物时寻 找可以穿越的空隙，到达安全的空间位置；超越行为是行走速度较快的行人超过 速度较慢的行人；侧向移动是行人不同于机动车的一个比较重要的特性，当前方 有慢速行驶的车辆或对向行走的行人时，行人会寻找左右两侧的空隙，在相对安 全的情况下，以侧向移动绕开前方的障碍，到达新的位置，行人的侧向移动具有 很大的随机性，以直线向左前或右前方行进，选择路线时会考虑和判断哪个方向 障碍较少，危险性小。 r e y n o l d scw e l 8 】研究指出，行人的交通行为主要有路径选择行为、到达和离 去行为、碰撞规避行为、追踪和逃逸行为、徘徊行为等。 2 1 2行人行为特性 交通系统作为一个整体是一种动态的、非线性的、自适应的复杂系统，人一 车一路一环境是其基本组成元素。行人步行交通作为交通系统的一个子部分，同 样具有交通系统复杂性的特征，而且还具有一些独特的特点。 ( 1 ) 多样性。与机动车交通系统必须依赖于道路及车道的单一性特征不同， 行人的活动范围具有明显的多样性特征。道路、广场、车站、大楼、商场、娱乐 场所等都是行人交通系统的一部分，多样的场所也带来了多样复杂的行人交通特 性。多样性的特征使得采集行人交通相关数据以及构建行人交通模型都显得尤为 9 困难。 ( 2 ) 慢速性。步行方式是一种非机动的交通方式，完全依靠人自身的能力来 完成空间位移。有研究表明：正常状况下人的平均速度为1 3 4 m s 。行人的这个特 征决定了步行适合于短距离的出行或作为一次完整出行的一部分。另外，行人慢 速的特征也使得行人能够快速的转换他们的状态，能够快速的寻找到他们的目标， 并快速的采取措施。 ( 3 ) 随机性。由于行人意志和动作的同步性，人对环境的反应以及自身的主 观意愿可以迅速的反映在人的行为上，受环境限制的影响较小。行人的这种随机 性与环境的类型以及出行目的有很大关系：环境内容越丰富，吸引行人的目标越 多，或者出行目的性越弱，行人的随机性就越大。 ( 4 ) 自组织性。自组织特性是行人交通流最主要的交通特性。研究表明：行 人在不同状况下会表现出一定的自组织性。主要体现在以下几个方面： 1 ) 行人交通有自动渠化现象【1 8 】 行人交通通常是双向混合的，自动渠化现象是指前进方向相反的两组行人流 在移动过程中，自动形成类似“车道 的现象，在每个“车道”中行人移动的方 向是一致的，由于这种自组织现象的形成，使得对向行人之间互相影响得以弱化， 从而使得流动效率得到大大提高( 如图2 - 1 所示) 。“车道”的形成，与通道的宽度、 人流的密度等有相应的关系。在我国靠右行走的潜在交通规则约束下，通常形成 右侧行走的人流。 图2 1 行人臼动渠化现象 f i g 2 - ip e d e s t r i a na u t o m a t i cd r a i n a g ep h e n o m e n o n 2 ) 两股行人相遇时会形成流动斑纹现象【3 】 当两个不同方向的行人流交织到一起时，同方向的行人将会呈现斑纹状分布， 如下图2 2 所示。流动斑纹现象是一种比较特殊的行人自组织现象，它发生在多向 流互相交织的条件下。 1 0 一 图2 - 2 两条交织流线的斑纹仿真 f i g 2 2t w o i n t e r w o v e nl i n e so ft h es t r i p e sf l o ws i m u l a t i o n 3 ) 行人走行的瓶颈摆动特性【1 8 】 瓶颈摆动现象指两组行人流都希望通过某个狭窄的通道( 瓶颈) 时产生的一种 特殊的现象。当瓶颈无法容纳两个方向的行人同时通过时，先由某一个方向的行 人通过，并占据瓶颈；过一定时间后，由另一个方向的行人通过，并占据瓶颈， 两个方向交替进行，直到所有行人能够通过该狭窄瓶颈为止。双方向交替的频率 称为瓶颈摆动频率。， ( 5 ) 盲从性。 大量旅客在一定空间内行进时，如果在人群中树立一个参照点，无形中会给 周边其他人提供一种心理暗示，在这种暗示的驱使下，其他人会潜移默化地朝着 榜样的方向前进，这种跟随行为在心理学上又被称为盲从行为。 盲从行为在意外情况发生时表现得最为明显，一般在极短时间内，意外事件 的发生所带来的恐慌就可以从几个人的恐慌演变为人群中所有人都处于恐慌状 态，并出现盲从行为，这种盲从行为没有表现出群体合作的痕迹，因此容易导致 客流组织的混乱。在这种情况下，人群一般都会以( 或者试图以) 比平时快得多 的速度移动，个体间开始出现推挤和肢体的相互碰撞，在通过一些狭小过道时人 群的移动变得无序，且部分出口被人群忽略或没有很好地利用。随着时间推移， 来自各个方向的客流涌入出口，堵塞开始形成，且堵塞处的个体间肢体碰撞加剧， 个体受到的压力可能突破4 , 4 5 0 n r n 2 警戒线。在拥堵过程中，由于出现跌倒或受 伤的个体，撤离的速度迸一步减慢，极端情况下可能出现人员伤亡。 ( 6 ) 寻路行为。 寻路行为也是行人交通行为特性中的一种。行人的寻路行为一般分为三种类 型：行人之间为了避免冲撞得短距离寻路、同一空间内的中等距离寻路、不同空 间的长距离寻路。据美国相关调查表明，从纽约、华盛顿和亚特兰大市地铁站初 次出入的旅客中，由于对站内各个空间布局不熟悉，分别有2 3 、1 5 、2 0 的 人出现寻路问题，甚至搭错车或坐过站。 寻路行为虽然是行人行为特征之一，但是对于不同性质的行人，其寻路行为 o。1。一 表现也会有些差异。例如，对于首次进入某交通环境的行人，在选择路径或是乘 车之前必然有询问或者信息识别的行为，在加上对场所的熟悉性差，方向感弱， 正确找到目的地的时间会很长；而对于熟悉某种交通环境的行人，例如上下班或 者上下学的旅客来讲，由于其经常走行同一路线或是经常乘坐某种交通方式，他 们比较容易形成场所感，不用思考，不用依靠询问或是其他信息标识，而是应激 性的进行自己的行为，很容易到达目的地，消耗时间很短；而对于熟悉某种交通 环境或某种交通方式的行人，当其需要改变目的地或是需选择其他交通方式时的 他们则需要重新对该交通环境进行识别，但是他们的识别速度要比第一类行人的 识别速度快，相对来讲会更容易地找到到达目的地的行走路线，因此消耗的时间 会相对