（交通运输规划与管理专业论文）铁路客运枢纽旅客出站换乘衔接设计方法研究.pdf

独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及。 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：壁丝鍪。导师( 签名) ：铨琶苎日期：型业 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 铁路客运枢纽是城市的重要对外交通枢纽，各种方式交通网络的交汇点， 是客流集散、换乘的主要场所。旅客流在铁路客运枢纽内部与列车的到发站时 刻呈现很强关联性，往往能在短时内聚集高密度的人流。合理有效的铁路客运 枢纽换乘衔接设计，对提高旅客的换乘效率，平衡不同换乘方式之问的需求分 布有重要作用，其直接关系到综合客运交通系统中各种交通方式之问的衔接配 合及功能的充分发挥，对提升城市交通形象具有重要意义。 为对铁路客运枢纽离站通道与换乘点之间建立系统性联系，本次研究从我 国旅客特性的角度入手，从旅客出行“交通行为特性”和“决策心理 角度出 发，通过对旅客行为特性以及枢纽布局对站内换乘决策行为的影响，确定了影 响旅客换乘行为的影响因子。并引入换乘决策点，将换乘决策点做为枢纽离站 空间内部节点，换乘站点做为外部节点建立旅客换乘路径网络来研究旅客换乘 可达性问题并利用f l o y d 算法对建立的可达矩阵模型进行计算，将计算结果作为 衡量枢纽换乘资源的可达性的研究依据，以此解决枢纽换乘点空间优化布局的 基础性问题。 通过对枢纽信息的分析定义了枢纽标识的“信息单元”来作为枢纽各种不 同标识的信息量衡量单位。结合人机工程学、人体特性展开枢纽内部标识识别 性实验，并对实验数据进行了稳健统计分析。在结合现有国家标准以及人体工 程学相关知识的基础上确定了枢纽内部旅客接受信息量的阈值，提出了枢纽内 部标识设置的基本原则及方法。 最后，从旅客为最终使用主体角度出发，提出运用交互式仿真实验的方法 将旅客对换乘衔接方案的直接感受作为衡量标准对枢纽进行评价。以此思想为 基础建立了枢纽换乘衔接评价体系，并运用h f l 引擎开发了一套符合人机工程 学能够进行枢纽换乘衔接评价的交互式仿真平台。设计了枢纽换乘交互式仿真 的实验方法。解决以往枢纽标识建设前评价中公众参与度不高的问题。 关键词：铁路客运枢纽，换乘衔接设计，可达性，标识设置，交互式评价 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t r a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r ts t a t i o ni sa ni m p o r t a n tt r a n s p o r t a t i o n ，t h ej o i n tf o r m a n yt r a n s f e rm o d e sa n dt h em a i np l a c ef o rp a s s e n g e rd i s t r i b u t i o na n dt r a n s f e r t h e p a s s e n g e rf l o wh a ss t r o n gr e l e v a n c eb e t w e e nt h ei n s i d eo f h u ba n dt h e a r r i v a lt i m ea n d d e p a r t u r et i m eo ft r a i n i to f t e na c c u m u l a t eh i g hd e n s i t yp a s s e n g e r si ns h o r tt i m e p r o p e ra n de f f e c t i v et r a n s f e rc o h e s i v ed e s i g np l a y sa ni m p o r t a n tp a r t i nt h et h e e f f i c i e n c yo ft r a n s f e rp a s s e n g e r sa n dt h eb a l a n c ea m o n gm a n y t r a n s f e rm o d e s i th a s d i r e c ti n f l u n c eo nt h et h eu r b a n st r a f f i ci m a g e f o re s t a b l i s h i n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed e p a r t u r ec h a n n e li nt h er a i l w a ys t a t i o n a n dt r a n s f e r p o i n t ， f r o mt h ep e r s p e c t i v eo ft r a f f i cb e h a v i o rc h a r a c t e r i s t i ca n d p s y c h o l o g y , i tr e s e a r c h e do nt h ep a s s e n g e rb e h a v i o rc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h el a y o u t i n f l u n c eo nt r a n s f e rd e c i s i o n m a k i n gb e h a v i o ni ta l s od e t e r m i n et h ei n f l u e n c ef a c t o r s o ft h ep a s s e n g e rt r a n s f e rb e h a v i o r i ti n t r o d u c e dt r a n s f e rd e c i s i o n - m a k i n gp o i n t ， w h i c hi sc o n s i d e r e da si n t e r n a ln o d e w h i l et h et r a n s f e rs t o pi sc o n s i d e r e da se x t e r n a l n o d e i td i dc a l c u l a t i o nf o rr e a c h a b i l i t ym a t r i xm o d e lw i t hf l o y da l g o r i t h m c o n s i d e r t h ec a l c u l a t e dr e s u l t sa st h ef u n d a m e n t a lc r i t e r i o nt os o l v et h et h ef u n d a m e n t a li s s u e o fl a y o u to p t i m i z a t i o no fr a i l w a ys t a t i o n w i t ht h er e s e a r c hf o rt h ei n f o r m a t i o no fh u b ，i tm a d ead e f i n i t i o no fi n f o r m a t i o n u n i tw h i c hi sc o n s i d e r e da si n f o r m a t i o nm e a s u r e m e n tu n i tf o rm a n yk i n d so f s i g n s c o m b i n i n ge r g o n o m i c sa n dh u m a nc h a r a c t e r i s t i c s ，i tm a d et h ei d e n t i f i c a t i o n e x p e r i m e n tf o rt h ei n t e r n a ls i g n s ，a n da l s oa n a l y s e dr o b u s ts t a t i s t i ca n a l y s i s f o rt h e d a t a i nc o m b i n a t i o nw i t he x i s t i n gn a t i o n a ls t a n d a r d sa n de r g o n o m i c s ，i td e t e r m i n e d t h et h r e s h o l do f a c c e p t e di n f o r m a t i o n a n da l s o ，i tp r o c e e d e dp r i n c i p l e sa n dm e t h o d s o fi n t e r n a ls i g n si nt h er a i l w a ys t a t i o n f i n a l l y , f r o mt h ep e r s p e c t i v eo ff i n a lu s e rf o rp a s s e n g e r s ，i ta p p l e dt h em e t h o d o fi n t e r a c t i v es i m u l a t i o ne x p e r i m e n t w i t hm e a s u r e m e n tc r i t e r i ao ft h ed i r e c t p a s s e n g e r s f e e l i n g ，i tm a d et h ee v a l u a t i o nf o ri t b a s e do nt h i s i d e a ，i tm a d et h e t r a n s f e rc o h e s i o ne v a l u a t i o ns y s t e ma n dd e v e l o p e da ni n t e r a c t i v es i m u l a t i o np l a t f o r m 武汉理工大学硕士学位论文 w h i c hm e e t se r g o n o m i c t os l o v et h el o wp a r t i c i p a t i o ni nt h ef o r m e re v a l u a t i o n ，i t d e s i g n e da ne x p e r i m e n tm e t h o df o rt r a n s f e ri n t e r a c t i v es i m u l a t i o n k e y w o r d s ：r a i l w a yp a s s e n g e rh u bs t a t i o n ，t r a n s f e rd e s i g n ，a c c e s s i b i l i t y , s i g h s e t t i n g s ，i n t e r a c t i v ee v a l u a t i o n 武汉理工大学硕士学位论文 目录 第1 章绪论1 1 1 选题意义与背景1 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 旅客行为特性2 1 2 2 枢纽换乘衔接设计3 1 2 3 换乘衔接评价3 1 3 论文的研究目的与意义4 1 4 研究内容、方法和技术路线5 1 4 1 论文的主要研究内容和方法5 1 4 2 论文的研究路线5 第2 章铁路客运站旅客特性研究7 2 1 行人特性基本理论7 2 1 1 行人宏观交通特性7 2 1 2 行人微观交通特性8 2 2 铁路客运枢纽出站旅客交通特性分析1 1 2 2 1 铁路客运枢纽的特征1 1 2 2 2 旅客宏观交通特性1 2 2 2 3 旅客微观交通特性1 2 2 3 铁路客运枢纽旅客换乘心理特征分析1 4 2 3 1 影响旅客换乘的心理因素1 4 2 3 2 旅客换乘心理特征1 5 第3 章决策点与换乘点间可达性建模研究。17 3 1 建模相关基本概念1 7 3 1 1 换乘可达性的定义17 3 1 2 换乘决策点定义1 7 3 2 铁路客运枢乡f l 旅客离站换乘可达性影响因素分析1 9 l v 武汉理工大学硕士学位论文 3 2 1 旅客交通特性对换乘可达性的影响分析1 9 3 2 2 枢纽换乘衔接布局模式对换乘可达性的影响2 0 3 3 站内换乘可达性建模2 4 3 3 1 换乘可达性路阻函数模型2 4 3 3 2 基于f l o y d 算法的最短换乘时间可达矩阵3 0 第4 章枢纽出站标识设置方法研究3 4 4 1 枢纽标识信息度量3 4 4 1 1 信息单元定义3 4 4 1 2 交通标识分类3 5 4 2 枢纽标识认识实验3 5 4 2 1 实验方案设计3 5 4 2 2 实验数据分析3 7 4 2 3 视认时间的确定4 2 4 3 枢纽内部标识的布设方法4 3 4 3 1 布设原则4 3 4 3 2 标识布置4 4 第5 章枢纽换乘衔接评价体系及3 d 仿真实验与实现4 7 5 1 建立枢纽换乘衔接评价体系4 7 5 1 1 评价指标4 8 5 1 2 权重计算5 0 5 2 交互式仿真模型实现5 2 5 2 1 交互式引擎的选择5 2 5 2 2 仿真模型标定5 3 5 3 实验设计5 6 5 3 1 实验环境设置5 6 5 3 2 实验方案设计5 7 第6 章结论与展望5 9 h 1 研究结论5 9 f ；2 沦文的创新点6 0 v 武汉理工大学硕士学位论文 6 3 研究展望6 0 致谢6 1 参考文献6 2 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目6 6 附件1铁路客运枢纽换乘评价调查问卷6 7 附件2 铁路客运枢纽换乘衔接交互评价问卷7 1 附件3 标识视认性实验部分数据统计汇总表7 4 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 选题意义与背景 第1 章绪论 本次论文研究是依托国家自然科学基金项目( 5 0 7 7 8 1 4 1 ) 城市铁路客 运枢纽交通衔接合理性自动判别与仿真，旨在探索我国铁路客运枢纽内部换乘 设计中一些关键技术问题。 改革开放以来，伴随的我国社会、经济的高速发展我国铁路也有了飞速的 发展。在此期间，我国铁路发展完成了6 次大提速，从大规模铁路建设的推进 到技术装备水平的重大跨越。在我国2 0 0 4 年颁布的中长期铁路网规划中要 求至2 0 2 0 年我国的铁路里程将突破1 0 万公里，完成3 0 多个城市的客运专线网 络建设以及环渤海、长三角、珠三角3 个快速城际客专网络。随着我国客运专 线的大规模建设的展开和陆续完成，以铁路客运站为主体集合多种交通方式的 “一体化”铁路客运枢纽必将成城市交通与对外交通的主要纽带，城市交通内 部多种交通方式衔接的核心枢纽。 我国在加快铁路建设的同时，也实现了铁路客货运量持续大幅度增长，为 经济社会发展提供了有力的运力支持。随着人民生活质量的提高，对出行的效 率和舒适度有了更高的要求。在列车运行速度和舒适度上有了显著提高的同时， 旅客的需求更多的转向铁路客运站的服务上来。 我国现有的铁路客运枢纽换乘旅客出站换乘衔接存在以下几个方面的问题 亟需解决：1 换乘设施布置不合理。积极发展多种交通方式一体化的换乘枢纽是 解决大型铁路客运站旅客换乘的关键所在。仅仅简单的将多种换乘站点集合于 一个大型的枢纽场站内，旅客换乘距离依然过长，复杂的空间结构对旅客换乘 行为也产生的较大的不良影响，无法起到一体化换乘的目的。2 换乘信息发布缺 乏。在枢纽内部缺乏对外部换乘信息的发布，旅客在离站过程中对能够到达目 的地的交通方式、价格、换乘点、实时运行状态等信息都无法接收和获取，只 能采取跟随行为进行离站，离开检票口后再对自己所需要的换乘信息进行寻找， 不仅降低了旅客换乘效率，而且无法对旅客的换乘方式选择进行合理引导。3 标识标志的设置不够人性化。我国铁路客运站标识标志设计的主要标准和规范 主要为2 0 0 7 年发布的标志用公共信息图形符号中的铁路客运服务符号， 对铁路客运站中可能用到的相关标志进行了规范，但是对具体的版式、安放的 武汉理工大学硕士学位论文 位置、一次发布图形文字数量等相关问题并未进行统一的规范，造成我国现有 铁路客运站标识系统的设置与旅客生理、心理特性需求相去甚远。 因此需要对铁路客运枢纽旅客离站系统进行全面的分析，针对我国铁路客 运枢纽旅客离站换乘设施设计的不足，探索符合我国旅客特性的铁路客运枢纽 换乘衔接设计方法。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 旅客行为特性 行人流理论最早开始于2 0 世纪5 0 年代，首先由h a n k i n 和w r i g h t 【lj 提出了 对行人流理论的基本定义。而o e d i n g ，h e o l ，c a r s t e n s ，r i n g 等人先后与19 6 3 年，1 9 6 8 年，1 9 7 0 年发表了对行人流理论的进一步研究成果，但这一阶段的研 究成果主要是基于经验方法获得的。f r u i n 2 l 等人在现场实验和调查的基础上进行 总结分析，获得了人流在不同设施和空间的运动规律。h e n d e r s o n 3 】将热力学的 相关理论运用到行人流的研究，提出了人群速度的分布情况。g o f f m a n 4 在1 9 7 1 年提出著名的“椭圆理论2 t , p 即人在行走时对周边的观察是一个椭圆。k n o f l a c h e 一，j 于1 9 8 7 年提出行人之间既会单方面的避免碰撞也会相互避免碰撞。w e i d m a n n u 【8 】于1 9 9 3 年指出行人会根据行走速度的不同而调整与前方行人的距离。 h e l b i n g 1 1 】于2 0 0 5 年提出了著名的“社会力模型”，该模型后来被广泛运用于行 人仿真软件中。 徐吉谦【1 3 】( 2 0 0 0 ) 等人对南京新街口等三处的行人进行数据采集。刘小吲1 4 j ( 2 0 0 4 ) 等人对奥运场馆区域进行研究，定性的阐述了行人流的流体性。陈然【l 5 j ( 2 0 0 5 ) 等人研究了行人步速、步频和步幅的相互关系以及我国大城市行人的 步速和步频的分布。张培红【1 6 】( 2 0 0 5 ) 对速度、流动系数与人的因素之间的关系 进行了研究，得到人员速度减少关系。徐良杰【1 。7 j ( x 0 0 5 ) x 寸道路交叉口左右转车流 对行人过街的影响进行了建模研究。吴建平【l8 】等人利用视频采集技术来对交叉 口处的行人行为进行研究，通过数据分析提出了行人在交叉口的各种行为模型。 现有对行人流的特性的研究主要是针对地面设施，如城市人行道、交叉口 人行横道、商场、步行街等进行的。与上述设施相比，城市铁路客运交通枢纽 与行人设施内行人行为的原理和特性有较多相同的地方。因此，对于铁路客运 交通枢纽内行人特性的研究，可以从上述研究成果中获得一定的启发。但是铁 2 武汉理工大学硕士学位论文 路客运枢纽与上述研究场所具有以下差异：1 、铁路客运枢纽内部通道人流密度 ( 旅客出站时段) ，比以上研究场所显著提高。2 、铁路客运枢纽内部人流携带 行李数量、重量较上述场所有较大区别，而旅客行李对其行为特性会产生重大 影响。3 、在铁路客运枢纽换乘通道多为地下封闭空间，对旅客行为、心理都会 有所影响。因此对上述研究成果在铁路客运枢纽内的运用需要进一步的研究。 1 2 2 枢纽换乘衔接设计 d a v i s d e l m i s 掣2 0 】通过对城市换乘枢纽慢行设施的服务进行分析，建立换 乘枢纽服务标准。k i t t is u b p r a s o m 【2 、s e n e v i r a i n e l 2 2 】等在对枢纽服务水平、乘客 的期望值等多因素分析的基础上提出了不同条件下乘客对空间的最优占用标 准。 针对航空枢纽的优化布局，国外学者以最短换乘步行距离为目标，就航空 换乘枢纽的最佳几何形状展开的一系列的研究工作2 3 h 2 5 1 。一些国外研究人员提 出可以运用交通仿真对行人流在航空枢纽中的行进进行仿真，发现影响旅客换 乘的瓶颈，以此有针对性的进行改善以提高旅客的换乘效率【2 6 j 【2 7 。 在城市客运枢纽内部交通流线组织上，w i n n i e d a a m e n l 1 9 】等人认为在城市客 运综合枢纽的功能分区设计中，乘客步行线路选择行为的研究对提高枢纽换乘 效率具有非常重要的作用。 周伟、姜彩良等用系统化和理论化的方法解决枢纽换乘问题，并建立了换乘 分析模型【3 1 】；李淑庆等通过运用非集计模型分析乘客对不同换乘方式的选择概 率【3 2 】；同济大学的叶霞飞等介绍了世界主要大型城市各种交通方式在轨道交通 中的主要换乘方式f 3 3 】；陈深 3 4 】将非集计模型运用到了枢纽客流预测中，确定了 枢纽各种换乘方式的交通量的预测方法；文雅1 3 5 1 等人提出利用出行链模型对交 通枢纽换乘需求进行预测并建立的需求预测模型。 以上关于枢纽换乘衔接的研究，主要是针对航空枢纽的换乘设施进行可达 性分析，在铁路客运枢纽各种换乘设施的布设研究上具有很高的借鉴作用。而 针对铁路客运枢纽的研究主要是运用l o g i t 模型研究换乘方式选择，从而对各种 换乘方式的交通量进行预测，并未直接针对枢纽内部换乘设施布设进行的研究。 1 2 3 换乘衔接评价 西南交通大学的王燕【3 6 】对运用a h p 方法对城市客运交通系统进行了综合 武汉理工大学硕士学位论文 评价，文中对枢纽换乘衔接部分的评价较少。长安大学的姜彩赳了玎选取了能够 反映客运交通换乘衔接水平的多个指标用层次分析法对客运交通系统进行评价 研究，但指标的选取缺乏依据，而对换乘衔接的评价研究不够深入。华中科技 大学的郭峰【3 8 】提出了一套枢纽换方案评价指标体系。陈大伟等的【3 9 】针对城市对 外客运枢纽进行了综合评价。孙小年等 4 0 1 对城市客运换乘衔接的进行了综合评 价。李凤玲【4 1 1 、柳伍生【4 2 】汪江洪等的【4 3 1 等论文主要是运用层次分析法对枢纽换 乘效率进行综合评价，其建立的各种不同的评价体系，缺乏建立评价体系的理 论基础及依据。 国外专门针对综合交通枢纽换乘衔接的评价研究较少，其研究主要集中在 融合多种交通方式，与城市商业开发、土地利用相关联的大型“交通综合体 的规划和设计研究上【伺【5 l 】。 综上所述，现有对枢纽换乘衔接的评价方式主要还是基于传统的评价方法， 传统评价方法在对枢纽换乘衔接上存在着无法在规划期进行前期评价的问题， 而且在评价过程中的相关指标的数据获取可信度、主观性过强从而影响了评价 的真实效果。 1 3 论文的研究目的与意义 伴随我国经济、社会的高速发展，城市交通枢纽在城市交通网中的地位日 益突出。特别是近年来城市轨道交通的高速发展，原有的城市铁路客运枢纽纷 纷改建或新建为融合大型城市铁路枢纽与城市轨道交通枢纽为一体，集合了火 车、公交汽车、出租车、长途汽车、b r t 、轨道交通、旅游大巴等各种交通方式 于一体的城市综合交通枢纽。综合客运枢纽作为结构复杂的大型建筑物，内部 空间环境复杂，具有多种交通换乘方式，交通流交织现象普遍。如何更为合理 的对枢纽内部各种交通换乘方式的换乘流线、换乘站点布设进行合理规划对枢 纽高效运行，旅客便捷出站起到重要作用。 在合理布局换乘资源的同时，需要在枢纽内部合理的设置旅客换乘导向各 种标识，旅客才能在复杂的内部环境中完成一次高效的换乘行为。近年来，我 国许多大型城市都在改建或新建大型城市综合交通枢纽，但至今对与交通枢纽 内部的标识系统设计仍没有一个统一的标准，基本按照各自的理解和要求进行 设置的，而现有的评价方法无法很好的在枢纽换乘衔接系统完成之前对其建成 后的效果进行评价，往往造成相关枢纽建成后的效果与设计构想存在一定差距。 4 武汉理工大学硕士学位论文 本次研究通过对旅客在枢纽内部行为特性分析入手，分析枢纽内部换乘衔 接相关机理，为研究枢纽内部换乘点合理化布局、换乘标识的人性化设置提供 设计依据；另一方面运用交互仿真原理，设计一套符合枢纽衔接设计评价要求 的交互仿真实验方法，为解决枢纽规划设计时期评价有效性问题提供新的思路 和理论基础。 1 4 研究内容、方法和技术路线 1 4 1 论文的主要研究内容和方法 本文通过系统性的归纳和总结前人对铁路客运枢纽换乘衔接设计方面研究 的基础上，针对枢纽离站换乘衔接的亟需解决的环节，从“一体化”枢纽的角 度出发运用交通规划理论、虚拟现实技术、人机工程学相关理论知识结合定性 与定量的分析方法，对铁路客运交通枢纽换乘可达性、换乘信息发布、虚拟仿 真评价等关键问题进行系统的探索研究。论文研究的主要内容和方法： 1 、铁路客运枢纽内部换乘资源可达性建模研究 从旅客在交通特性研究入手，分析枢纽内部旅客行为特性，在此基础上结 合旅客换乘决策心理，构建枢纽内部不同区域路阻函数模型，建立枢纽内部换 乘资源点可达性模型。 2 、铁路客运枢纽旅客出站换乘标识设置方法研究 从旅客生理因素入手，分析不同因素对旅客信息理解程度影响的基础上， 提出慢行人流可接受信息度量的计算方法，从而构建枢纽内部信息适度的空间 标识数量计算模型及符合人体工学的标识安置位置计算模型。 3 、枢纽换乘衔接3 d 仿真实验评价方法与实现 在已建立的交互仿真环境中，设计一套符合枢纽换乘衔接评价的评价体系， 并运用交互实验环境设计出一套符合3 d 评价的实验方法。 1 4 2 论文的研究路线 在明确研究课题目的的前提下，通过查阅相关的国内外文献，对研究课题 有一个基本的理念认识。在此基础上，进行实地考察及相关调查，搜集相关信 息。对文献查找和实地搜集的资料结果进行综合整理，通过分析比较国内外的 理论与方法，对铁路客运枢纽内部换乘衔接设计相关问题进行研究。该论文的 武汉理工大学硕士学位论文 主要技术路线框图如下： 图l 一1 研究技术路线图 6 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章铁路客运站旅客特性研究 2 1 行人特性基本理论 2 1 1 行人宏观交通特性 多个行人个体聚集共同步行的一组行人群体构成行人流。其构成可以分为 两类：一类是具有一定关系的人群共同出行，其本身是一个出行群体；另外一 类是本身没有相互关系的一群人由于外部条件和环境的影响在行进中自发的构 成一组群体，如通道、楼梯等外部空间作用产生的人群。 行人的宏观交通行为是指一定数量的行人在一定的时段在某一区域内，所 产生的步行速度、行人流量、行人密度等参数之间相互关系的集体特性。与机 动车交通流存在较大差异的是行人交通流比机动车交通流更容易受到空间和群 体特性的影响。 1 ) 行人流量和流率 行人流量是指行人在一段选定的时间内通过某一人行道断面的数量。流率 是指行人在单位时间通过有效单位宽度的数量，一般用p m i n m 作为单位。 2 ) 行人密度和空间 行人密度是指在一定空间面积上( 一般为人行道或者行人排队处) ，平均单 位面积上的行人的个数，用p m 2 表示；行人空间是指一定区域内，平均每位行 人占用的面积，行人空间与行人密度呈倒数关系，用m e p 表示。即： 七：一1 ( 2 1 ) ，) 式中：k 为行人密度( p m 2 ) ； d 为行人平均占用空间( m 2 p ) 3 ) 行人流速度 行人流速度是指某一范围在一定时间内大量行人平均步行速度，用m s 或 m m i n 为单位。根据对现有研究情况的总结，可以获得一些不同国家和地区行人 步行速度的均值和方差情况，具体如表2 1 所示。通过对不同地区的步行速度比 较，能够发现东方人的平均速度较西方人的速度慢，这与东西方人种、身材、 生活节奏、行为习惯有关。 武汉理工大学硕士学位论文 表2 1既有研究中各国和地区行人平均速度及其方差 来源国家地区 平均速度( 米，秒)方差( 米j 眇) f r u i n ( 19 7 1 ) 美国1 3 50 1 5 h o e l ( 1 9 6 8 ) 美国 1 4 60 2 0 t r e g e n z a ( 19 7 6 ) 英国1 3 1o 3 0 o l d e r ( 19 6 8 ) 英国1 3 0o 3 0 h e n d e r s o n ( 1 9 7 1 ) 澳火利亚 1 4 40 2 3 t a n a r i b o o n ( 19 8 6 )新加坡 1 2 3 t a n 撕b o o n ( 19 8 6 )泰国 1 2 2 l a m ( 1 9 9 5 ) 中国香港 1 1 90 2 6 陈然( 2 0 0 5 ) 中国上海 1 2 4 与机动车的平均速度相似，可以用空间平均速度和时间平均速度两种方式 来度量行人流平均的速度。 时间平均速度是指一定时间内，通过观测线的行人瞬时速度的算术平均 值，可以用如下公式( 2 - 2 ) 表示： v ( f ) w ( f ) y ( f ) 2 气广2 型矿 2 其中，表示观测时段丁内通过观测线行人的数量，v i 表示观测中通过观测 线第f 个行人的瞬时速度，w ，表示r 时间段内第f 个行人行走的距离。 空间平均速度是指通过一段给定的距离行人的平均行走速度，可以用下式 ( 2 3 ) 表示： 拍：二 ( 2 3 ) z t ，n 其中，表示行走距离，表示第f 个人行走完距离三所花费的时间。 2 1 2 行人微观交通特性 行人流的组成单元式行人个体，行人个体与其他方式的不同特征决定了行 人流的特性。通过对现有关于行人交通领域的研究调查分析，对比行人个体与 机动车个体交通特性的差异，如莨2 2 所示。 武汉理工大学硕士学位论文 表2 2 行人与机动车交通特征比较 类别行人交通汽车出行 个体间的速度差异很大，符合高斯分布；由于受到限速的影响，速度基本为均匀 速度特性 加速和减速活动频繁，且耗费时间短分布 流量特性除了道路宽度外基本不受约束受到渠化的车道和行驶方向的限制 由于拥挤时单个行人所i j i 面积相对变小， 密度特性在一定区域、一定车数时密度保持恒定 因此行人的密度在一定范围内可变 有靠右行走的趋势 有成群行走的趋势 自组织性自动形成与车道类似的分方向行走无明显自组织特性 有瓶颈摆动现象 相互协作，如主动暗示或发出确认信息 交通规则无影响行人流的特殊规则有一定规则，如限速、左侧超车等 碰撞冲突易发生迎面冲突人多数是追尾碰撞 后方的交通信息无法观察 容易改变路线 其它 后视镜可以观察后方交通 在紧张或信息不明的情况卜易出现盲从 行为 此外，大量的数据调查显示，行人还具有，如：在路径选择方面行人更愿 意选择最快到达的路线，行走时趋向于与障碍物和其他行人保持一定的间距等 其他一些特性。 行人的微观交通行为是指在行人在行走过程中所表现出来的交通特性，如 步幅、步频、步速、个体对空间需求等交通特性参数。 1 ) 步频 步频是指在单位时问内行人行走时双脚先后依次着地次数( 跨步的次数) ， 常用j j y _ c 毖m i n 表示。通过统计发现一般行人每分钟行走步数大约在8 0 15 0 次之 间，一般取为1 2 0 ：欠。 2 ) 步幅 步幅又称步长是指行走时行人每跨出一步的平均长度，单位为c m 或m 。 一般地男性、中青年人步幅较大，妇女、老年人和儿童的步幅较小。根据我国 对人体尺寸的调查统计分析，我国男性步幅的平均值为o 6 7 米，女性步幅的平 9 武汉理工大学硕士学位论文 均租为o 6 l 米，全国人口步幅平均值为0 6 4 米。 3 ) 步速 步速是指在单位时间内行人所行进的距离，一般采用m s 、m m i n 或k m h 表 示。步速不但与性别、年龄相关而且与步行道路环境也有关系。步速等于步频 和步幅的乘积。每个的行走的习惯不同，因此就有不同的步幅和步频，而步速 是其总体的体现。 国外相关研究表明人类步速的平均值，一般在0 8 1 8 米秒之间变化，而 研究表明我国行人步速略低于国外，其变化范围为0 7 1 7 米秒之间。当统计人 群中有百分之二十以上的老人时，统计人群的平均步行速度为0 9 1 米秒。当统 计人群中有o 2 0 的老人时，统计人群的平均的步行速度提高为1 2 1 米秒。 除此之外，通过平坦的人行道上进行测算，自由行人流的步行速度大约是1 5 2 米秒，当人行道或步行设施具有1 0 , - 1 5 的坡度是行人的步行速度会有所降 低，大约为0 1 5 米秒。对行人步行速度取值时，一般采用l 1 2 m s 的步行速度。 4 ) 个体空间需求 行人空间需求分为动态、静态空间需求。所谓动态需要空间就是行人行走 时占用的空间，静态需求空间就是行人站立时所占用的空间，通常用行人的投 影面积来进行计算。 行人静态空间是指静止状态下行人身体所占的空间范围，包括行人自身的 ，寸用空间以及与周围人保持一定间隙的缓冲空间。行人自身占用空间为人白头 顶向地面的投影面积，但一般可以用人体两肩的宽度和前胸后背的厚度来表示。 通过对人体空间需求数据的长期观察统计得出：人的肩部厚度不会超过3 3 厘米， 肩宽不会超过5 7 9 厘米。f m i n 建议一个人占据相当于0 2 7 m 2 的矩形面积。 h c m 2 0 0 0 指出，在设计行人设施时应根据人体的肩宽和高度来确定行人的最小 空间需求的。在实际的设计工作当中一般将行人个人视为一个0 4 6 米0 6 1 米 的椭圆，则行人个人的最小空问需求为0 2 8 平方米。 行人所占用空间的大小会随着携带行李数量的变化而不同。当人携带行李 时所占用的空间自然要计算行李所占用的空间，行人占用的空间自然较没有行 李的旅客来的大。而对于拥挤状况下可以将行人占用空间的面积划分为接触区 域、不接触区域、个人舒适区域、可行动区域4 类，见表2 3 。 在美国交通工程手册中队行人携带行李情况下占用空间的宽度情况进 行了规定，具体情况如表2 4 所示。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 表2 3 拥挤状况下行人占用静态空间分级表 接触区域不接触区域个人舒适区域可行动区域 当量半径( 厘米) 2 3 0 5 o 2 8 4 5 7 0 6 65 3 3 0 9 36 0 9 1 2 l 面积( 平方米) 表2 4 行人携带不同物品占用宽度统计表 乘客负重情况 占用宽度( 厘米) 单身不携带任何物品 6 0 7 0 一手提物或怀抱轻物 7 0 8 0 两手携轻物或一手与一肩负轻物 7 5 8 5 背负重物8 0 9 0 背负重物与手提物品 8 5 1 0 0 大人带一小孩同行 9 0 1 0 0 肩挑两重物 1 0 0 1 8 0 2 2 铁路客运枢纽出站旅客交通特性分析 2 2 1 铁路客运枢纽的特征 与一般行人设施如人行横道、天桥等不同，铁路客运枢纽及其行人交通设 施具有其特殊性，使旅客在站内的出行行为发生变化。具体表现出如以下几个 方面的特征： 1 ) 客流密集不均衡性：铁路客运枢纽作为城市内外交通衔接的节点，是客 流产生和吸引的主要场所。列车的到发站时间的波动性使得客流在时间和空间 上有很强的不均衡性，客流高峰时行人在枢纽内部的移动行为与普通行人设施 上的移动行为有较大区别，主要体现在行人的非线性动态特征上，即通常所说 的交通拥挤行为。 2 ) 封闭性：铁路客运枢纽是一个相对封闭的交通空间。出站乘客在枢纽内 部行走时，由于受到枢纽内部交通设施布局、信息指示以及周围客流的影响， 。其在封闭的空间内方向性差、行走压力较大，步行速度较一般情况下快。根据 调查显示，中国旅客在相对封闭的枢纽内以换乘为目的的平均行走速度是 1 4 9 m s ，快于在休闲区人行道步速1 1 m s 和商场购物步速1 1 6 m s ，亦高于平均 速度1 2 4 m s 。在快速行进中，旅客更容易发生相互作用如拥挤、碰撞等行为。 武汉理工大学硕士学位论文 3 ) 串联性：铁路客运枢纽内部的大部分设施相互串联。在旅客出站过程中， 由于其是一个相对封闭的空间，旅客需经过一系列的串联设施，特别是在检票 出站之前，他们所经过的步行设施从类型到顺序上都基本相同，因此旅客们会 更容易忽略枢纽内部的信息指示，跟随其他旅客出行盲从行为。 2 2 2 旅客宏观交通特性 铁路客运枢纽内行走出站旅客除了具有在一般步行设施上行人的交通特性 外，其在枢纽内部行走时还具有一定的特殊性： 1 ) 出站换乘路线较长、活动具有多样性。根据调查显示出站旅客在枢纽内 部行走时，能够承受的最大换乘距离较其他设施长，这同样说明了他们所能容 忍的换乘时间较长。同时，旅客在换乘过程中也伴随着一系列活动，它不仅限 于步行，期间可能会伴随着等待、检票、购物饮食等活动，这会带来一系列其 他现象如：拥挤、排队等。 2 ) 流量的激变性。随着铁路列车在一定时间间隔的到达，枢纽内的客流量 呈现出急剧升高的特性，这种状态持续一段时间后，站内客流量逐渐减少，在 下趟列车到来后，这种现象将再次出现。这与有信号灯的交叉口的行人过街行 为极为相似。 3 ) 乘客受周围环境影响较大。一方面，由于列车到站，旅客流量急剧上升， 受周围旅客行为特性的影响，个体旅客极易出现跟随盲从行为；另一方面，由 于受枢纽内部步行设施的布局限制、各种信息指示的影响，旅客在步行出站换 乘过程中，走行速度也会随之变化。 4 ) 行包影响。铁路客运枢纽作为一个换乘集散的重要场所，旅客由于其各 自的出行目的不同，所携带的行包大小、重量比例也不同，在出站换乘步行的 各种交通设施上，行包对旅客自身以及周围旅客流的个体空间、步速都会产生 影响。 2 2 3 旅客微观交通特性 由于铁路客运枢纽是一个空间相对封闭、旅客目的性强、流线组织清晰、 设施功h r - 匕p _ 5 串联分布的综合枢纽，旅客在出站换乘步行过程中的微观交通行为主 要受其出行目的、选择换乘的交通工具、站内设施布局影响，因此可以将旅客 行为分为设施行为、目的行为、拥挤行为、流向行为等四种。而这些行为特性 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 都会影响旅客出站换乘步行速度，本文通过对武昌火车站实地进行调查，分析 铁路客运枢纽内部出站旅客的微观行为。 1 ) 设施行为 铁路客运枢纽旅客需要经过一系列串联的设施出站，这些设施主要包括： 站台、楼梯、自动扶梯、通道、检票口等。根据调查表明，旅客在经过不同步 行设施时所表现的交通行为不同，步行的速度也不一样。 站台列车到站时刻旅客最先进入的地方即是站台，然而由于站台平面可使 用的区域有限，大量的旅客又在很短的时间内聚集在站台上，此时造成站台上 的人流密度过大，每位旅客的个人占用空间相当有限，在这一时刻旅客的步行 速度由于这些外界因素的影响而非常低。 通道作为旅客出站换乘的一条走行路径，旅客在通道内走行时一般都比较 匆忙。旅客在通道内行走受到以下两方面的制约：一是在封闭的通道内旅客的 走行速度显然与在空旷的地域上的走行速度不同；二是，在水平通道和略微上 坡的通道内，其走行条件的不同也会影响走行速度。 楼梯旅客在出站时，由于受到地面与车站平面高差的影响，通道无法满足 旅客步行需求，必须在适当的位置设置楼梯。旅客在楼梯上行走时由于受到台 阶的提升高度、台阶倾角的影响，其步行速度也会受到影响。 自动扶梯与楼梯不同，旅客在自动上基本没有相互之间的作用，在扶梯上 活动受到限制，基本上是随着扶梯同步移动。 检票口旅客在通过检票口时由于受到检票活动的影响，其步行速度、旅客 的流速会随着检