（道路与铁道工程专业论文）路中型快速公交交叉口行人过街特性研究.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 路中型快速公交( 以下简称b r t ) 专用道是作为保障b r t 运行效率的重要措 施之一，在国内外得到广泛应用。同时路中型b r t 的一个重要难题就是如何解决 乘客过街问题，尤其是当b r t 站台设在交叉口，乘客和行人共同利用人行横道过 街的模式。目前，我国的b r t 发展还处于起步阶段，对此类交叉口乘客过街做系 统性、深入性的研究十分必要。 本文依托于历山路一文化西路交叉口的调查数据，从宏、微观层面对此类交 叉口行人与乘客的过街特性( 包括到达规律、步速和交通流) 和人行横道通行能 力两方面展开研究，取得了如下初步研究成果。 ( 1 ) 分别研究了路侧行人和路中乘客到达规律。发现路侧行人到达规律的 分布函数与统计问密切相关；路中站台乘客到达具有一定的脉冲性，受b r t 车辆 运行、站台设计和客流量等密切相关，并针对不同周期与振幅下的脉冲波，提出 了不同的信号控制与过街设施建议。 ( 2 ) 研究在不同条件下的步速。先分析了设有b r t 站台人行横道的步速低 于普通人行横道步速，并针对本文研究对象建立了出行目的、人行横道不同区段 和乘客流量比例与行人步速的基本关系。 ( 3 ) 基于实测数据，建立瓶颈区行人流三参数( 速度、密度和流量) 的基 本模型，并与以往研究者的行人交通流模型相比较，得知整体趋势类似，但是存 在一定的差别，尤其是行人速度一密度关系采用分段拟合更为合适。 ( 4 ) 从行人流量一密度关系模型出发，得到人行横道理论通行能力值为 4 0 2 0 p h m ；在此基础上考虑乘客流量比例对通行能力的折减，最终得到不同乘 客流量比例下的可能通行能力。 本论文深入分析了路中型b r t 站点设在交叉口时乘客和行人混合交通流的 过街特性，得到此类交叉口的行人交通流基本模型和通行能力模型，解决了路中 乘客到达规律、人行横道通行能力计算等关键技术。论文的研究成果为此类交叉 口人行横道规划、设计与管理提供数据支持和理论基础，也为国内城市开展的 b r t 规划和设计提供了理论依据和方法指导。同时指出需要进一步深入研究的内 山东大学硕士学位论文 容包括此类交叉口行人过街的行为特性、乘客过街与b r t 优先的信号协调设计、 此类站台对整个交叉口运行效率的影响、站台形式与人行横道的整体设计等。 关键词：交叉口站台，行人过街特性，行人交通流模型，人行横道通行能力 2 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t d e d i c a t e dm e d i a nb u s w a yf o rb r t , w h i c hi so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tm e a s u r e st o e n s u r et h eb u sp r i o r i t y , i sa d o p t e dw i d e l yb o t ha th o m ea n da b r o a d o n eo ft h e p r o b l e m sf a c e dw h e nu s i n gd e d i c a t e dm e d i a nb u s w a yi st h ep e d e s t r i a n s c r o s s i n g p r o b l e m ，e s p e c i a l l yw h e nt h eb r t s t a t i o ni sl o c a t e da tt h ei n t e r s e c t i o n s a n dt h u sb r t p a s s e n g e r sa n dp e d e s t r i a n sh a v et ou s et h es a m ec r o s s w a l k i nc h i n a , t h er e s e a r c ho n b r ti sa tt h eb e g i n n i n gs t e p ，n oo n eh a sd o n er e s e a r c ho nt h i si s s u e a sar e s u l t a s y s t e m a t i ca n di n - d e p t hr e s e a r c ho nt h i st o p i ci se s s e n t i a l t h ed i s s e r t a t i o nh a sc a r r i e do u tt h es t u d yo nt h ep e d e s t r i a nc r o s s i n gc h a r a c t e r i s t i c s ， i n c l u d i n gp e d e s t r i a n s a r r i v a lf r e q u e n c yd i s t r i b u t i o n , w a l k i n gs p e e d ，p e d e s t r i a nf l o w , a n dc a p a c i t yo fp e d e s t r i a nc r o s s w a l kf r o mb o t ham a c r o s c o p i cm i c r o s c o p i cv i e w a s e r i e so fa c h i e v e m e n t sh a v eb e e nm a d ei ns o m e a s p e c t s f i r s t l y , as y s t e m a t i cl i t e r a t u r er e v i e wi sm a d eo nt h es t u d i e so fb r tp l a n n i n ga n d c o n s t r u c t i o n ，p e d e s t r i a nc r o s s i n g c h a r a c t e r i s t i c s ，p e d e s t r i a n f l o wm o d e l sa n d c r o s s w a l kc a p a c i t y t h ec u r r e n tr e s e a r c hi sm a i n l yf o c u s e do nc o n c e p t u a ld e s i g n ， w h i c hl a c k sd a t aa n dt h e o r ys u p p o r t b a s e do nt h ea b o v ea n a l y s e s ，t h em a i ns t u d y i s s u e sw e r ei n t r o d u c e d ( 1 ) p e d e s t r i a nc r o s s i n gc h a r a c t e r i s t i c sa l ea n a l y z e df r o mam i c r o s c o p i cv i e w , i n c l u d i n gp e d e s t r i a n s a r r i v a lf r e q u e n c ya n dc r o s s i n gs p e e d p e d e s t r i a n sa r e d i v i d e di n t or o a d s i d ep e d e s t r i a n sa n dm i d r o a dp e d e s t r i a n s ，w h i c ha l s om e a n s t h eb r tp a s s e n g e r s t h r o u g hd a t aa n a l y z i n g ，w ek n o wt h a tt h ea r r i v a lo f r o a d s i d ep e d e s t r i a n so b e y sn e g a t i v eb i n o m i a ld i s t r i b u t i o n ，w h i c hi st h es a m e w i t ht h ec o m m o na r r i v a ld i s t r i b u t i o n t h ea r r i v a lo fm i d r o a dp e d e s t r i a n si s p e r i o d i c ，t h ep e r i o da n dw i d t hi sn o ts t a b l ea n di sa f f e c t e dg r e a t l yb yb r t o p e r a t i o n t h ea r r i v a ld i s t r i b u t i o no fm i d - r o a dp e d e s t r i a n si sc o n c l u d e do ni d e a l a n da c t u a ls i t t m t i o n ( 2 ) ( 3 ) t h es t u d yo np e d e s t r i a n ss p e e di s m a i n l yf o c u s e do nt h ei n f l u e n c eo fb r t s t a t i o n ，t r i pp u r p o s e s ，c r o s s w a l ks e c t i o na n dp a s s e n g e rv o l u m e t h eo u t c o m e s h o w st h a tt h ea v e r a g es p e e di s1 2 2 m so nt h ec r o s s w a l kw h i c hi sn e a rb r t s t a t i o n ，c o n t r a s t i n gt o1 2 7 m sa tn o r m a li n t e r s e c t i o n s w i t ht h ei n c r e a s eo f p a s s e n g e rv o l u m e ，w a l k i n gs p e e dw i l ld r o pf u r t h e r t h es t u d yo fp e d e s t r i a nf l o wm o d e li sf r o ma m a c r o s c o p i cv i e w t h er e l a t i o n s h i p 3 山东大学硕士学位论文 m o d e lo ft h et h r e ep e d e s t r i a nf l o wc h a r a c t e r i s t i c s ，v o l u m e ，s p e e da n dd e n s i t y , i s c o n s t r u c t e db a s e do nt h es u r v e y e dd a t a t h em o d e li st h es a m ew i t ho t h e rm o d e l s i ng e n e r a l ，b u th a ss o m es p e c i a l t y am e c h a n i s ma n a l y s i si sp r e s e n t e dl a t e nb a s e d t h i sm o d e l ，t h et h e o r e t i c a lc r o s s w a l kc a p a c i t yi sc a l c u l a t e d ，a b o u t4 2 0 0p h m t h ec r o s s w a l kc a p a c i t yu n d e rd i f f e r e n tp a s s e n g e rv o l u m ei sg o tf r o mf u r t h e r s t u d y t h ec h a r a c t e r i s t i c so fp e d e s t r i a nf l o wa r ea n a l y z e dw h e nt h em i d r o a db r ts t a t i o ni s l o c a t e da tt h ei n t e r s e c t i o n s p e d e s t r i a nf l o wm o d e la n dc r o s s w a l kc a p a c i t ym o d e li s c o n s t r u c t e d ，w h i c hs o l v e st h ep a s s e n g e ra r r i v a lf r e q u e n c ya n dc r o s s w a l kc a p a c i t y p r o b l e m t h er e s e a r c hr e s u l t sp r o v i d ed a t aa n dt h e o r e t i c a ls u p p o r tf o rt h ep l a n n i n g ， d e s i g na n dm a n a g e m e n to fs u c hk i n do fi n t e r s e c t i o na n dc r o s s w a l k f u r t h e rs t u d y i n c l u d e ss i g n a lc o o r d i n a t i o no fc r o s s i n gp e d e s t r i a n sa n db r tp r i o r i t y , t h ei n f l u e n c eo f s u c hb r ts t a t i o nt oi n t e r s e c t i o n s ，i n t e g r a ld e s i g no fs t a t i o na n dc r o s s w a l ka n d c o m p a r i s o n t op e d e s t r i a nc r o s s i n gp r o b l e mo fo t h e rb r ts t a t i o nm o d e sa n ds oo n k e yw o r d s ：b u ss t a t i o n ，p e d e s t r i a nc r o s s i n gc h a r a c t e r i s t i c s ，p e d e s t r i a nf l o w m o d e l ， c a p a c i t yf o rp e d e s t r i a nc r o s s w a l k 4 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：堑尘重 e t 期：趟垒塑宣兰 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或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；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分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论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：堑兰! 益导师签 山东大学硕士学位论文 1 1 课题来源 第一章绪论 路中型快速公交( b u sr a p i dt r a n s i t ，b r t ) 作为保障b r t 运行效率的重要 措施之一，国内外的建设方兴未艾。仅济南市就规划了“五横七纵”2 0 0 多公里 的路中型b r t 专用道，并于2 0 0 8 年开通了两条b r t 线路1 。 2 0 0 8 年在美国能源基金会( e f ，t h ee n e r g yf o u n d a t i o n ) 的资助下对济南 市b r t l 号线运行情况做了分析评价。在此评价过程中发现路中型b r t 站台设在 交叉口，乘客和行人共同利用人行横道过街模式，一方面方便了行人和乘客过街； 另一方面，其他配套设施处理不当可能会给交叉口运行带来一定的影响；因此需 要综合考虑方便性、安全和效率等问题n 3 。在此背景下，提出研究此类交叉目的 行人过街课题。 1 2 研究背景 1 2 1 现实需求背景 伴随中国国民经济的快速发展及城市综合经济实力的不断攀升，交通建设与 管理事业得到了发展。与此同时，机动化水平持续提高和城市化的快速发展也带 了一系列交通、安全、社会、经济和环境问题。截至2 0 0 7 年6 月底，全国机动 车拥有量为1 5 2 8 亿辆，且继续保持较快的增长速度，城市交通拥堵极为严重； 现状小汽车交通占有绝大部分道路资源，人为的剥夺其他交通工具的空间，社会 公平受到影响；目前道路油耗约占全国总油耗的1 3 ，国家能源安全受到挑战， 我国液体燃料供求矛盾日益突出，对我国社会经济的可持续发展提出了挑战； 2 0 0 5 年我国机动车尾气排放在城市大气污染中的分担率达到7 9 左右，在2 0 0 5 年监测的全国5 2 2 个城市中，有3 9 7 的城市处于中度或重度污染，城市交通污 染日益严重，人民的身体健康受到威胁口1 。 中国现在的出行率正在快速提高，这也导致了交通拥堵，以现有的条件又无 法增加额外的交通容量来迅速满足所有的出行需求。d o w n s 定律指出：交通需求 1 2 0 0 8 年4 月2 2 号，济南市北园大街b r t - 1 号线开通；2 0 0 8 年9 月2 6 号开通历山路b r t 2 号线。 山东大学硕士学位论文 总是趋于超过交通设施的供给能力。修建道路设施并不能最终解决交通问题，因 此如何利用有限的道路空间来改善现有道路空间的通行能力、提高大部分人的生 活质量是城市交通发展面临的挑战。公共汽车作为一种大容量的交通工具，在对 有限的道路资源的利用率和安全性上，有私人交通不可比拟的优越性，因此优先 发展公共汽车交通已经成为解决城市交通拥挤的主要出路，这已在世界范围内达 成共识。我国正处在发展公交的关键时期，2 0 0 5 年9 月2 3 日国务院办公厅转发 建设部、发改委、财政部等六部委提出的关于优先发展城市公共交通的意见， 其中明确要求：要提高公共交通服务水平，提高运营质量和效率，为群众提供安 全可靠、方便周到、经济舒适的公共交通服务。 快速公交( b u sr a p i dt r a n s i t ，b r t ) 是一种介于快速轨道交通和常规公交 之间的新型公共客运体系，是一种利用现代化公交技术配合智能交通和运营管理 的大运量交通方式，通常也被人称为“地面上的地铁系统”。它通过专有或部分 专有路权，高效率收费系统及现代化的车辆，提供舒适、便捷、快速、安全地服 务，能有效缓解城市交通拥堵矛盾，并逐渐成为公共交通业的发展方向口3 。路中 型快速公交专用道通过在一定路段设置必要的物理设施和管理措施，明确各类交 通方式：行人、自行车、机动车、公共汽车等的通行空间，尽量减少相互的干扰， 从而提高公共汽车在路段的行驶车速，在各种专用道形式中被认为是较优方案 h 1 。由此这个专用的路权带来的就是快速公交站台通常位于道路中央，如何让乘 客安全通过马路到达站台成为亟待解决的问题。 另一方面，行人交通是城市交通系统中一个重要的组成部分，是居民出行的 重要方式。据中国公路学会交通工程手册畸1 统计，在人口大于2 0 0 万的城市 中，步行交通在城市总出行量中约占3 5 ，1 0 0 - 2 0 0 万人口的城市中约占4 0 ， 少于1 0 0 万人口的城市中约占4 5 。虽然步行交通占城市总出行量的比例较大， 随着机动车保有量的迅速增加，城市中车辆与行人的冲突变得更加严重。我国城 市逐渐形成了特有的机动车、非机动车和行人的混合交通系统，表现出高度混合、 高度负荷和大量非理性行为等特征，交叉口和路段上机动车、非机动车、行人等 不同类型的交通流在同一时间互相穿插、彼此干扰现象严重。在这种混合交通环 境下，行人作为道路交通活动中的弱者，其行为具有明显的个体差异，在相同交 通状况下的反应也各不相同。由于人们遵守交通规则的意识比较淡薄，行人的非 2 当奎查兰堡圭兰竺丝兰 理性( 或违章) 行为普遍，多数情况下行人交通处于无控无序状态，这种状态既不 利于行人安全也影响了行人以及其他交通流的交通效率。 综上所述，不管是b r t 乘客过街问题还是交叉口行人过街问题都亟需解决。 然而目前，国内有很多城市将路中型b r t 站台设在交叉口，乘客过街问题和行人 过街问题出现在同一个空间，如何解决这个问题，各个城市有不同的做法，其中 有代表性是北京、常州和济南。具体乘客过街措施见表卜1 和图卜1 。 表1 - 1 路中型决速公交乘客过街问题 城市站台位置乘客过街方式备注 三环以内：地道过街 北京 交叉口岛式站台 三环以外：天桥过街 交叉口交叉口平面过街 常州 侧式站台 路段地道过街 济南交叉口交叉口平面过街岛式站台 交叉口 交叉口平面过街 昆明侧式站台 路段天桥过街 沈阳交叉口 交叉口平面过街 波哥大路段人行天桥岛式站台 库里提巴m 交叉口 平面过街侧式站台 图卜1 路中型b r t 乘客过街方式( 天桥、地道、平面过街) ” 从图卜l 可知，在交叉几采取立体过街实现乘客输送，避免乘客对交叉口的 影响，另一方面也提高乘客过街的安全性。但是立体过街设施的成本高、景观性 和方便性差，因此也有许多的城市利用平面交叉口的人行横道输送b r t 乘客过 街。在此类交叉口中，乘客和行人流混合在一起共同过街，由于行人、乘客出行 目的不一样，会产生不一样的交通行为；另一方面，行人行走的随机性很强，假 若没有一定的交通指引，行人流处于无序无控运动状态，因此此类交叉口存在如 山东大学硕士学位论文 下特殊的问题： ( 1 ) 行人、乘客出行目的不一致，当受到空间限制时，产生行人流的交织冲 突，尤其是在站台通道出口和人行横道相连的区域，交织情况尤为复杂，对人行 横道的通行能力会产生影向。 ( 2 ) 由于b r t 车辆大容量，在高峰时期能在很短的时间内带来大量的乘客。 这部分乘客到达人行横道遇到绿灯时，对整个人行横道的行人流是个很大的冲 击，降低人行横道的通行能力。另一方面，假如乘客到达人行横道遇到红灯，乘 客不能及时得到疏散，堆积在站台通道和人行横道交汇处，一方面影响b r t 站台 的运行效率；再者，在此情况下，受空间限制，乘客要么占用机动车道空间，要 么违章过街，行人安全性难以保障。 ( 3 ) 行人和乘客可控性低，给b r t 优先控制增加难度。 由上述的分析可知，行人和乘客过街问题不处理好，不仅会影响整个交叉口 的运行，降低行人过街安全性，也对b r t 优先控制的实现增加难度。尤其是随着 远期b r t 线路增加，客流大幅度上升，行人和乘客交织冲突更加严重，将严重影 响交叉口的运行，因此亟需研究此类交叉口的行人过街规律和特性，为规划建设、 管理控制及改善提供基础。 1 2 2 理论研究背景 针对路中型b r t 的乘客过街问题，国内外学者的研究成果主要集中在两个 方面： ( 1 ) 在设置b r t 站台位置时，考虑乘客过街交通设计，主要是从乘客简约时 间的角度考虑人行横道应该设在交叉口上游还是下游，并做了相应的交通设计。 ( 2 ) 部分学者注意到乘客流量的积聚会对交叉口运行带来影响，指出应该给 行人更多的过街时间，从而可以及时疏散乘客流。 由前人研究成果可以发现，对路中型b r t 乘客过街问题多限于定性分析和研 究，尽管其中包括较为详细的交通设计等，但并未深入分析内部的运行机理，缺 乏基础数据的支持。 本文通过分析此类交叉口行人过街特性及影响因素，建立交通流微观模型并 阐述行人交通流机理，进而揭示行人交通流不同运行状态的形成及演变规律，解 4 山东大学硕士学位论文 析交通流运行效率与影响因素的关系模型；并针对公交下客流特殊的交通特性， 为乘客过街和公交优先信号协调控制提供数据支持。同时，基于交叉口中央式公 交站台模式在中国城市的普遍应用，本研究成果对此类交叉口的规划设计、信号 协调控制、乘客和行人的过街协调设计方面具有重要的指导作用；对于提高整个 交叉口的运行效率、行人过街安全性和高效性发挥重要作用。 1 3 研究对象与目标 1 3 1 研究对象 本文研究对象为特殊交叉口的人行横道( 见图卜2 ) 。研究行人在此人行横 道的交通特性，而行人交通特性主要分为行为特性和物理特性，本文只研究行人 过街物理特性，主要包括行人到达规律、行人过街步速、行人交通流关系，在此 基础上，研究分析人行横道韵通行能力。 特殊交叉口是指：路中型b r t 站台设在交叉口，乘客利用人行横道过街的模 式。在本文出现的交叉口都是指此类交叉口。 图l _ 2 本文研究对象 1 32 研究目标 本研究旨在通过学习借鉴国外、国内成功的交叉口行人过街技术和经验，结 合已有的路中型快速公交乘客过街的理论研究成果，从微观层面分析此类交叉口 的行人过街交通特性，利用数学解析、变通工程理论，得到此类交叉口人行横道 通行能力，为国内各城市丌展的b r t 规划和设计提供方法和依据，以提高城市公 共交通系统的服务水平和管理水平，达到城市土地空间资源、能源的高效使用， 提供高品质的客运服务的目的。 1 4 研究定位、内容和技术路线 14 l 研究定位 要解决此类交叉口的行人过街问题，不只是考虑行人和乘客过街需求，还需 山东大学硕士学位论文 要考虑b r t 车辆和其他社会车辆的需求。从调查入手，分析归纳此类交叉口的交 通特性；并建立相关模型，从微观角度解析运行机理；在此基础上，从交通设计、 交通管理控制等方面提出优化方案。本论文重点研究行人交通特性，提出人行横 道通行能力模型，只是从定性方面提出一些对策与建议，具体流程见图卜3 ，其 中红色方框内的内容为本文研究对象。 本文从微观层面分析了此类交叉口的行人过街交通特性，建立行人交通流模 型和人行横道通行能力模型，并分析了影响因素对通行能力的敏感性。 图1 3 行人过街问题研究流程图及定位 1 4 2 研究内容 本文的研究对象是快速公交站点设在交叉口的行人过街特性，主要对此类交 叉口的行人过街交通特性以及人行横道的通行能力展开研究，具体的研究内容见 表卜1 所示。 6 山东大学硕士学位论文 表1 1 本论文研究内容与方法 论文研究内容研究方法对应章节 研究综述文献归纳与分析 第二章 路侧行人流到达 调研、总结与分析 行人流到达规律第三章 路中乘客流到达调研、总结与分析 有无b r t 站台的影响 调研、总结与分析 行人过街速度不同出行目的的影响调研、总结与分析 第四章 分析不同区段的影响调研、总结与分析 不同乘客流量对步速的影响调研、总结与分析 行人流量与密度模型系统分析、数学建模 瓶颈区行人 行人流量与速度模型系统分析、数学建模第五章 交通流模型 行人速度与密度模型系统分析、数学建模 人行横道通行能力模型系统分析、数学建模 人行横道 影响因素的敏感性分析调查、总结与分析第六章 通行能力模型 改善与建议总结与分析 结论与展望总结与展望总结第七章 本文划分为七章，各章节结构安排如下： 第一章绪论 本章介绍了论文的课题来源，阐述了研究的背景、目的和意义，对论文的研 究定位和内容给予描述，提出了研究思路和技术路线。 第二章研究综述 本章首先总结了国内外快速公交系统规划建设现状，接着从路中型b r t 乘 客过街和普通交叉口行人过街特性以及人行横道通行能力研究进行了全面回顾 和总结，并分析了其理论缺陷和不足，明确了本文的研究方向和重点。 第三章行人到达规律 本章总结研究了行人到达规律的分布函数，分析了路侧行人流和路中乘客流 的不同特征，在上述分析基础之上，对实测数据建立相关模型，并进行拟合度检 验，得到路侧行人到达率和路中乘客到达率的分布函数。 7 山东大学硕士学位论文 第四章行人过街速度分析 本章总结研究行人步速特征，讨论不同影响因素对步行速度的影响，包括有 无b r t 站台、不同出行目的、人行横道不同区段和b r t 乘客流量；在此基础上， 分析了各个情形下的步行速度特征和影响因素。 第五章瓶颈区行人交通流模型 利用实测数据建立瓶颈区行人交通流模型，并对模型的各个阶段进行分析。 第六章人行横道通行能力研究 利用第五章建立的瓶颈区行人流率和密度的关系模型，求解得到人行横道通 行能力；并分析了不同影响因素对通行能力的影响。 第七章结论与展望 总结了论文的研究成果和创新点，提出有待进一步研究的课题和方向。 1 4 3 技术路线 本文研究思路为“现象观察一特性及影响因素分析一对策与建议”，重点分 析了行人过街的运动特性，包括到达规律、步速、交通流基本模型和通行能力。 本文的研究对象为特殊交叉口的人行横道，因此首先研究行人到达研究区域的规 律，包括路侧行人流和路中站台乘客流，行人流的到达周期和频率对人行横道内 部行人的运动是有影响的；再者，研究到达规律也是研究对象的一个边界条件。 在知道边界条件以后，就开始研究人行横道内部的运行情况，本文选择了步速这 个特征，对于单个行人来说，步速的快慢决定了每个人的过街时间，而对于整个 人行横道的运行效率来说，步速对通行能力有直接的影响。从宏观角度讲，行人 过街运动特性主要体现为行人流三参数关系，因此重点研究瓶颈区行人流的基本 关系，并在行人流量一密度关系模型的基础上求解通行能力。具体的技术路线见 图1 4 。 山东大学硕士学位论文 1 5 本章结语 图1 - 4 技术路线 本章首先介绍了论文的课题依托，从社会需求和科学问题两方面指出本研究 的必要性，接着阐述了研究的目的和意义，并对论文的研究定位和整体架构给予 描述，提出了清晰的研究思路和技术路线，这为研究的全面展开提供了一个良好 的铺垫。 9 山东大学硕士学位论文 第二章国内外研究综述 对科学问题的提炼需要有重大社会需求和科学技术需求作支撑，因此，本章 研究内容主要有两个方面：其一是对路中型快速公交乘客过街问题研究进行归纳 分析，国内外对这方面的研究处于起步阶段，因此这是本文的社会需求；其二是 回顾和总结传统交叉口的行人过街特性和通行能力相关研究成果，并归纳分析其 适用条件，这是本研究的科学技术需求。本章研究成果为本论文提供借鉴和研究 方向。 2 1 路中型快速公交乘客过街分析 2 1 1 国内外b r t 系统规划建设现状 近几年来世界上许多城市正在逐步推广一种快速公共交通方式，称为大容量 快速公共汽车运营系统( 简称快速公交系统) 。快速公交系统是利用改良型的公 交车辆，运营在公共交通专用道路空间，保持轨道交通运营管理特性且具备普通 公交灵活性的一种便利、快速的公共交通方式1 6 1 。 快速公交系统起源于巴西的库里提巴市【6 】。二十世纪七十年代随着经济的高 速发展、城市人口的迅速递增和私人汽车拥有量的提高，伴随而来的是城市交通 拥堵状况日益恶化。库罩提巴市为了缓解城市交通拥堵状况，在面临缺乏足够的 资金建设轨道交通的背景下，决策者及城市规划人员大胆开发并实施了一种新兴 的公共交通方式快速公交系统。他们的宗旨在于采用只有建设轨道交通十分 之一的造价来建设具有轨道交通运营特性的公共交通方式，快速公交系统的雏形 应运而生f 6 】。 经过三十年时间的不断完善，库里提巴市的快速公交系统已日趋成熟。与此 同时快速公交系统目前已获得了国际城市规划设计、交通规划等工程界的一致认 同。如今快速公交系统已遍布拉丁美洲各大城市，如波哥大、基多、波多黎各及 圣保罗。快速公交系统的使用证明了这是一种便利、灵活和节约成本的城市交通 模式，引起了南美以外很多国家的重视。目前北美、欧洲、日本、澳大利亚等国 家的城市领导人逐渐确立了在自己城市建造快速公交系统的计划【6 】。越来越多的 城市正在将有限的资金用于发展快速公交系统，并且将该系统作为城市未来交通 1 0 山东大学硕士学位论文 规划的一个组成部分。班加罗尔、苏拉巴亚、墨西哥城等都已制定了相应的规划 和实施方案，先发展一条路，然后逐步的增加，最终形成快速公交网络。美国洛 杉矶计划到2 0 1 5 年发展数百公里的快速公交线路；加拿大的渥太华正在两条快 速公交线路之间建设轻轨线路，以将两条快速公交线路整合起来，形成整体的快 速公交网络。美国联邦运输署支持组建相应的城市联合组织，以推动快速公交概 念在美国的实施【引。 快速公交系统的理念是在最近几年引入到国内，并迅速引起相关部门和学者 的关注。国内众多城市掀起快速公交规划、建设的热潮。 2 0 0 3 年1 1 月北京完成b r t 南中轴1 6 k m 线路( 前门德茂庄) 的方案研究， 并于2 0 0 4 年1 2 月投入运营，这是我国第一条真正意义上的快速公交线路。2 0 0 5 年1 月，杭州第一条b r t 线路的规划和建设也正式启动，并于2 0 0 6 年4 月正式开通 运营，成为目前国内最长的快速公交线路( 2 8 k m ) 【9 】。 今后五年内，中国将有l o 座以上的城市建设完成快速公交系统，预计其总 长度可达到3 0 0 - - 5 0 0 公里，日客流量达到2 0 0 - 4 0 0 万人次。目前我国已有北京、 济南、上海、天津、重庆、沈阳、杭州、成都、西安、昆明、石家庄、南京、武 汉、福州、宁波等城市开展了有关b r t 的相关研究，正在积极有序地推进快速 公交的规划与建设工作，积累了有关b r t 系统规划和建设的丰富经验【1 0 】。 2 1 2 公交专用道乘客过街设计 2 1 2 1 公交专用道的乘客过街设施 快速公交系统是否能够发挥其预期的功能，很重要的一点在于行人过街设施 是否能够满足乘客的使用要求，并尽量减少对机动车交通的干扰。行人过街设施 与b r t 站点的衔接是方便出行者，体现人民利益的重要措施，同时也是交通设施 人性化的体现【l u 。站台设在不同的位置，需要采取不同的过街设施。国外对于近 端设站、远端设站以及路段设站这三种设站方式的优缺点以及乘客过街方式进行 了较为深入的研究1 2 】【1 3 】【1 4 1 ，之后，杨晓光、马莹莹【1 5 1 为了减少乘客离开快速公 交站台的时间，提出站台位于交叉口进口道较好。杨运平【1 6 】提出在必要时可以采 用过街天桥和地下通道的形式。而在实际应用中，各个城市的乘客过街存在差别。 国内外几个城市路中型快速公交的乘客过街方式见表1 1 。 山东大学硕士学位论文 2 1 2 2 公交专用道乘客过街设计 与此同时，相关乘客过街设计方法也不断涌现出来。阴炳成1 7 】针对路中型快 速公交分别提出了面向便捷性、安全性的交通设计方法，即通过加宽人行横道宽 度或者设置两组人行横道来满足乘客过街需求。杨运平针对有无中央分隔带对 站台区的乘客过街进行了较为详细的设计，为行人过街特性的研究奠定了基础。 林远祥【1 2 1 提出快速公交乘客上下客的行为不一致，因此在设计乘客设施时要分别 考虑上下客特征。马万经【1 9 1 也指出，乘客下客流具有脉冲性，乘客的大量积累会 影响交叉口的运行效率，因此应该给行人更多的过街时间。付晶燕2 0 l 总结了b i 玎 站点换乘衔接设计要素以及行人过街设施设计要求，从而为乘客提供高品质客运 服务。 2 2 传统交叉口行人过街问题研究 伴随着社会经济的快速发展，行人交通与机动车交通之间的冲突日益加深， 发达国家在上个世纪就开展了对行人交通的研究。早在1 9 7 1 年，f r u i n 在其博士 学位论文“p e d e s t r i a np l a n n i n ga n dd e s i g n 1 2 1 】中从人的自然体征、空间特性、设 计服务水平、行人步行辅助工具、规划、设计等几个方面研究了行人交通，是行 人交通的代表性著作，也为行人交通的后续发展奠定了基础。1 9 7 5 年，p u s h k a r e v 和z u p a n 编写了“u r b a ns p a c ef o rp e d e s t r i a n s ，【2 2 1 一书，综合性的描述了行人交通， 对行人交通研究产生重要影响。如今，各国研究者一般将美国h c m 手册中的行 人交通指导标准作为研究行人交通的重要参考。国内在行人方面的研究起步较 晚，研究较早的主要有徐吉谦、段里仁、杨晓光等。本章主要从三个方面对国内 外学者研究行人交通的成果进行回顾，分别为行人过街交通特性、行人交通流模 型以及人行横道通行能力计算模型。 2 2 1 行人交通基本概念 国内外关于行人交通的基本概念基本上来自于美国h c m 手册【2 3 1 ，并已得到 广泛的认可，具体如下： 行人速度( p e d e s t r i a ns p e e d ) ：行人步行的平均速度，单位以m s ，k m h ， m m i n 表示。 1 2 行人流率( p e d e s t r i a nf l o wr a t e ) ：指单位时间内通过某一点的人数，以1 5 m i n 山东大学硕士学位论文 或每5 m i n 的人数表示，“某一点”指人行道的横断面上垂直中线的某一视线。 单位宽度流量：指单位人行道有效宽度内行人的平均流量，单位以p h m 、 p m i n m 、p s m 表示。 行人群( c r o w d ) ：指人行横道同时步行的一组人群，通常是由信号灯或其 它因素作用形成的。 行人密度( p e d e s t r i a nd e n s i t y ) ：指在人行道上或有行人排队处，在单位道路 面积上行人的平均数，单位以p m 2 表示。 行人占用空间( a r e ao c c u p a n c y ) ：指在人行道上或有行人排队处，提供给每 位行人的平均面积，常以每位行人占用平方米计算( 吖p ) ，是行人密度的倒数。 此外，影响行人通行能力的主要因素有道路路面状况、交通条件、交通管理、 环境和气候因素等，关于人行横道通行能力的概念如下。 人行道通行能力：在良好的天气与道路条件下，行人以某一速度均匀行走时， 与单位时间内可能通过某一点或某一断面的最大行人数，一般以每小时通过l m 道路宽的行人数量( a h m ) ，或每分钟通过1 m 道路宽的行人数量( p m i n m ) 来表示。在通行能力分析中，也常用1 5 m i n 的流量作为稳定人流存在的最短时间 间隔。在道路通行能力分析【2 2 】中，将通行能力分为基本通行能力、可能通行 能力和设计通行能力三类。 基本通行能力：在道路和交通都处于理想条件下，以行人理想交通流下，在 单位时间内能通过道路断面的最大行人数。也称理论通行能力，因为它是假定理 想条件下的通行能力，实际上不可能达到。 可能通行能力：考虑到道路和交通条件的影响，并对基本通行能力进行修正 后得到通行能力，实际上是道路所能承担的最大交通量。 设计通行能力，是指用来作为道路规划和设计标准而要求道路承担的通行能 力。 2 2 2 行人过街交通特性研究 行人过街特性研究是行人交通特性的重点，关于这一方面，国内外做了大量 的研究。主要涉及行人过街速度及其影响因素的研究、行人过街到达与释放规律 1 3 山东大学硕士学位论文 的研究和行人过街占用空间需求分析三个方面。 2 2 2 1 行人过街速度研究 行人过街速度是研究行人过街特性的最重要指标。国外研究认为影响行人步 速的主要因素包括行人性别、年龄2 3 1 、出行时间2 4 1 和交通环境因素等【2 5 1 。国内 主要有哈尔滨、上海、北京等城市进行过行人步速调查，并分析了行人年龄、性 别、人行横道长度、过街行人数量、绿灯时问等对行人过街速度的影响【2 6 。2 9 1 。 关于步行速度影响因素方面的研究，美国宾夕法尼亚州交通研究所的 k n o b l a u c h 等【2 3 1 对交叉口处步行速度和启动时间进行了研究。他主要分析了行人 自身的因素和环境因素对行人步行速度的影响，其中，行人因素有性别和年龄， 是否单独还是结伴而行等；环境因素有人行横道的长度、机动车是否限速、路缘 石的高度、机动车的车道数、行人信号灯的类型、道路功能划分、人行横道类型 和渠化程度等因素。澳大利亚s t e v e nb e n n e t t 2 4 l 等人调查了四个城市的行人在工 作日和周末过街速度的差别，并对比了在信号交叉口与路段中的人行横道上行走 有困难的行人和健康人在速度上的差别，以及在工作日和周末过街时行人启动损 失时间的差别。北京工业大学的任炜、邵长桥【3 0 】按照人行横道的位置分五种情况 ( 纯住宅区偏住宅区、半住宅区、半商务区、偏商务区、纯商务区) 对行人通过人 行横道交通行为进行了初步的分析，结果表明行人通过人行横道的交通行为受年 龄、地域等的影响有显著差异。 关于步行速度的研究，加拿大的a n nc o f f i n 和j o h nm o r r a l l 2 5 1 对老年人的步 行速度进行了研究，采用计时设备记录行人通过人行横道的时间，用人行横道的 长度除以步行时间得到行人的步行速度。并通过问卷调查分析影响步行速度的因 素，发现以下结论：老年人的步行速度随着行人的性别和交叉口的类型不同而 变化；老年人在过街的时候表现出一些问题，如：害怕转弯的车辆、对来车速 度的判断不准确、没有留意路缘石、对行人过街交通信号缺乏认识；在医院附 近的交叉口，由于老年人和病人居多，其建议人行横道的设计步行速度为1 o m s ， 在其它的交叉口，建议设计步行速度为1 2 m s 。t a n a b o r i b