（交通运输规划与管理专业论文）城市四支信号交叉口行人交通特性及违法分析.pdf

l 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个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 它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育 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。 签名：迎日期：尘鞋仑 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 日期： 摘要 摘要 行人交通是城市交通系统中的重要组成部分，特别是在交叉口等行人比较 密集的地点，行人违法过街的现象广泛存在，由此会引起延误的增加，通行能 力的下降；另外，从交通安全的角度考虑，行人在交叉口事故中受到的伤害较 大。本文把信号交叉口人行横道处的行人作为研究对象，利用人工观测与视频 采集技术，从以下几个方面对行人特性及行人行为进行了分析，包括行人过街 步行速度特性，行人过街行为特性及行人过街选择模型。 对于行人过街步行速度特性，主要讨论不同的因素对行人步行速度的影 响，这些因素包括行人的性别和年龄以及交叉口人行横道长度和交叉口机动车 信号设置形式( 有无倒计时信号灯) 。通过大量的实测数据，提出了北京市四支 信号交叉口行人步行速度的总体分布特征参数。 在分析交叉口行人过街行为时，首先从生理和心理上分析了行人过街行为 特征，其次提出行人守法违法过街行为的定义，初步选取了影响行人过街选择 的因素，提出其中一些因素的读取原则，最后对这些因素进行了统计分析。 对于行人过街选择模型，以北京市四支信号交叉口行人过街行为调查数据 为基础，分析影响行人违法通过信号交叉口的主要因素，并分析这些因素与选 择行为的相关关系，选取b l ( b i n a r yl o g i t ) 模型对这种关系进行定量的描述 和分析。建立了基于行人自身特性和交叉口特性变量的行人过街选择关系模型， 研究不同行人特性及交叉口物理特性对行人过街行为的影响，以期为不同信号 交叉口渠化设计提供一定的参考。 关键词：行人：步行速度；行人过街行为；行人过街选择模型 北京工业大学工学硕士学位论文 鲁曼量量曼曼皇曼量曼皇舅罾鼍曼量皇曼鼍皇曼曼鼍曼曼曼! _ i ii iol i i i 量皇曼皇曼曼鼍鲁璺皇曼量皇曼鲁量鼍曼皇量量量曼 a b s t r a c t p e d e s t r i a ni so n ei m p o r t a n tp a r to fc i t yt r a f f i cs y s t e m ，e s p e c i a l l ya ti n t e r s e c t i o n s w h e r et h ep e d e s t r i a ni sv e r yc r o w d e d t h ep h e n o m e n o nm a n yp e d e s t r i a nv o l i a t i o n s e x i s t s ，w h i c hi n c r e a s ed e l a ya n dd e c r e a s e sc a p a c i t yo f t h ei n t e r s e c t i o n s i na d d i t i o n , f r o mt h ep r o s p e c to f 锄cs a f e t y , p e d e s t r i a ni se a s yt ob ei n j u r e da tt h et l a 伍c c o n f l i c t i n gp o i n t s i nt h ep a p e r , p e d e s t r i a ni nc r o s s w a l k sa ts i g n a l i z e di n t e r s e c t i o n s w a ss t u d i e du s i n ga r t i f i c i a lo b s e r v a t i o n sa n dv i d e ot e c h n i q u e t h i sp a p e ri sm a d eu p o ft h ef o l l o w i n g p a r t s ：c h a r a c t e r i s t i c s o fp e d e s t r i a nw a l k i n gs p e e d , b e h a v i o r c h a r a c t e r i s t i c so f p e d e s t r i a n , p e d e s t r i a nc h o i c em o d e lw h e nc r o s s i n gi n t e r s e c t i o n i n t h ep a r t so fp e d e s t r i a nw a l k i n gs p e e dc h a r a c t e r i s t i c ，t h ec h a r a c t e r i s t i ci s a n a l y z e du n d e rd i f f e r e n tf a c t o r s ，s u c ha sp e d e s t r i a ns e xa n da g e ，c r o s s w a l kl e n g t ho f i n t e r s e c t i o na n dt h ef o r mo fm o t o rv e h i c l es i g n a ls e t t i n g s ( w h e t h e rc o u n t d o w ns i g n a l s e x i s t ) b a s e do nm a n ys u r v e yd a t at h ep a p e rp u t sf o r w a r do v e r a l l d i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fp e d e s t r i a nw a l k i n gs p e e da tf o u r - w a ys i g n a li n t e r s e c t i o n si n b e i j i n g 、 i nt h ep r o c e s so fs t u d y 她p e d e s t r i a nb e h a v i o rw h e nc r o s s i n gi n t e r s e c t i o n , t h e c h a p t e ra n a l y s e sb e h a v i o rc h a r a c t e r i s t i c so fp e d e s t r i a nc r o s s i n gi n t e r s e c t i o na t p h y s i o l o g ya n dp s y c h o l o g ya s p e c t s ，a n dp r o p o s e st h ed e f i n i t i o no fp e d e s t r i a n b e h a v i o ro b e d i e n c ea n dv i o l a t i o n a n dt h e n , i ts e l e c t st h ef a c t o r sw h i c he f f e c t p e d e s t r i a nc h o i c ew h e nc r o s s i n gi n t e r s e c t i o na n dp r o p o s e st h ec o l l e c t i n gp r i n c i p l eo f s o m ef a c t o r s l a s t l ys t a t i s t i c a la n a l y s i sb a s e do nt h ef a c t o r sw a sc o m p l e t e d 1 1 托p e d e s t r i a nb e h a v i o rc h o i c em o d e la tt h es i g n a l i z e di n t e r s e c t i o ni s c o n d u c t e db a s e do nt h ef i e l dd a t as u r v e y e df r o mt h ef o u r - w a yi n t e r s e c t i o n i nb e i j i n g 啊1 em a i nf a c t o r sw h i c ha f f e c tt h ev i o l a t i o na r ea n a l y z e da sw e l la st h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ef a c t o r sa n dt h ec o r r e l a t i o no ft h eb e h a v i o rc h o i c e b i n a r yl e g i tm o d e l w a sb u i l du pb a s e do nt h er e l a t i o n s h i pm e n t i o n e da b o v ew h i c hc a nr e f l e c tt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep e d e s t r i a nc h a r a c t e ra n dt h ea t t r i b u t eo fi n t e r s e c t i o n s 硼他 i m p a c to nt h ep e d e s t r i a nb e h a v i o ra ti n t e r s e c t i o n sc o n d u c t e db yp e d e s t r i a nc h a r a c t e r a n dt h ea t t r i b u t eo fi n t e r s e c t i o n sw a si d e n t i f i e dw h i c hc a no f f e rar e f e r e n c ef o rt h e d e s i g no fd i f f e r e n ts i g n a l i z e di n t e r s e c t i o n k e yw o r d sp e d e s t r i a n ；w a l k i n gs p e e d ；p e d e s t r i a nb e h a v i o ra ti n t e r s e c t i o n s ； p e d e s t r i a nc h o i c em o d e la ti n t e r s e c t i o n s ； i i 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第l 章绪论。1 1 1 研究背景。l 1 2 研究目的和意义1 1 3 国内外研究综述2 1 3 1 行人过街步速特性2 1 3 2 行人过街的行为研究4 1 4 论文的主要内容5 1 5 本章小结6 第2 章行人过街数据采集。7 2 1 调查目的7 2 2 调查参数分析7 2 3 调查方法8 2 4 调查方案设计8 2 4 1 调查地点。8 2 4 2 调查时间1 0 2 4 3 调查对象l o 2 4 4 其他注意事项1 0 2 5 数据处理l l 2 6 本章小结1 l 第3 章行人步行速度特性分析13 3 1 概i 盎1 3 3 2 研究的意义1 3 3 3 行人步行速度的影响因素1 4 3 3 1 行人性别的影响。1 4 3 3 2 行人年龄的影响1 7 3 3 3 人行横道长度的影响1 8 3 3 4 有无倒计时信号灯的影响2 1 3 4 本章小结2 4 第4 章行人过街行为分析2 5 4 1 行人过街行为特征。2 5 4 1 1 不同年龄和性别行人的行为特征2 5 4 1 2 行人过街的微观行为2 6 4 2 行人过街的守法违法行为2 6 4 2 1 行人过街守法行为的定义2 7 4 2 2 行人过街违法行为影响因素分析。2 8 4 3 行人过街违法行为影响因素选取。3 1 4 3 1 影响因素选取3l 4 3 2 影响因素数据读取原则3 l 4 4 2 ：龄3 3 4 4 3 相位3 3 4 4 4 人行横道长度3 4 4 4 5 集结数量3 4 4 4 6 行人等待系数3 5 4 4 7 车头f 日距3 6 4 5 本章小结3 6 第5 章行人过街选择模型3 9 5 1 非集计模型的基本原理3 9 5 1 1 非集计模型的起源3 9 5 1 2 基于随机效用最大化的非集计模型的基本假定4 0 5 1 3 基本模型4 0 5 2l o g i t 模型在交通领域的应用4 3 5 3 变量筛选。4 4 5 4 信号交叉口行人过街选择模型。4 6 5 4 1 模型的建立_ 4 7 5 4 2 模型的标定4 8 5 4 3 模型的分析4 9 5 4 4 模型的评价5 0 5 5 本章小结。5 l 结论5 3 参考文献5 5 攻读硕士学位期间发表学术论文。5 9 致谢6 l 第l 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 步行是最为古老的出行方式，是与人类生活密不可分的一项最基本的交通 活动。随着我国城市化进程的逐步发展，虽然城市交通的形式和内容都发生了 质的变化，但步行交通仍然是城市交通的主要形式之一。已有的统计资料表明： 我国城市步行交通在总出行量中大约占4 0 n 1 ，而且这种特点在城市的居住区、 商业区、中心区等地区的短距离出行中表现的尤为明显。目前这种现状决定了 在未来相当长的一段时间里，混合交通将仍是我国城市交通运行的显著特点。 在道路混合交通中，行人交通会对机动车交通产生很大的影响，而且行人在道 路交通中属于弱势群体，在与其他交通方式的冲突中最容易受到伤害，这种现 状在交叉口处表现的尤为明显。由于多种交通方式混行和市民交通安全意识缺 乏以及相关控制设施设置不当等原因，交叉口过街行人违法现象时有发生，这 种影响既威胁道路交通安全，又会导致延误的增加和通行能力的下降。 以2 0 0 3 年全国道路交通事故统计为例，由于行人交通违法而引发的道路交 通事故共造成2 5 7 6 3 人死亡、6 8 0 4 0 人受伤，分别占亡、伤总数的2 4 6 和l3 8 幢1 。 在城市道路交叉口事故中，非机动车、行人等交通弱势群体是主要的受害者。在 北京市2 0 0 4 、2 0 0 5 两年按一般事故程序处理的交通事故中，非机动车和行人事故 占总数的4 3 6 。在机人事故中，平均每起事故受伤0 8 9 人，死亡0 2 9 人嘲。由 此可见，行人违法已经成为引发道路交通事故的重要因素之一，但目前我国对行 人交通违法的处理很少，而全国每年发生的行人交通违法总数则更是一个十分惊 人的数字，行人交通事故死亡率也很高。因此，深入开展行人违法行为的研究， 降低因行人违法引发的事故率是十分必要和迫切的。 1 2 研究目的和意义 行人通过信号交叉口的时候，由于行人出行目的不同、个体差异，其过街 选择行为随着道路条件和交通条件而发生变化。尽管这种变化非常复杂，但是 通过大量观测分析，发现各种行人过街行为是具有一定规律的。论文对于行人 的步行速度特性和行人过街选择影响因素进行了讨论，并且建立了信号交叉口 行人过街选择模型，本论文具有以下的研究意义： ( 1 ) 利用实测数据，提出了行人步速等特征参数； 因素； ( 3 ) 分析了信号交叉口处行人守法违法过街选择的影响因素，提出了基于 l o g i t 模型的行人过街选择模型； ( 4 ) 为交叉口设计、信号配时提供一定的参考。 1 3 国内外研究综述 随着汽车交通的快速发展，行人交通与汽车交通的冲突显现出来并日益加 深，二十世纪上半叶发达国家就开展了对行人交通的研究。1 9 3 6 年a d a m s l 4 1 研 究了无信号控制行人过街延误问题，提出一系列a d a m s 方程。f r u i n 副完成了他 的博士学位论文“p e d e s t r i a np l a n n i n ga n dd e s i g n 一，这是行人交通的代表性著作， 涵盖了从人的自然体征、空间特性、设计服务水平，到行人步行辅助工具、规 划、设计等各个方面，成为城市行人交通研究的范例，为行人交通的后续发展 奠定了基础。p u s h k a r e v 和z u p a n l 6 1 编写了“u r b a ns p a c ef o rp e d e s t r i a n s 一书， 对行人交通研究产生重要影响。各个版本的h c m 也把行人交通研究当作主要 内容之一。国内在行人方面的研究起步较晚，从二十世纪八十年代开始段里仁 7 1 等学者开展了这方面的研究工作，努力改善行人交通环境，不断加深对行人 交通的研究，在交叉口、路段行人过街交通特性、行人交通安全和行人信号设 计方面取得许多成果。综合国内外学者研究行人交通的成果，结合本论文研究 方向，本节主要回顾国内外学者在行人交通特性方面取得的进展。 1 3 1 行人过街步速特性 行人的步行速度同行人的自身因素、道路交通条件、环境条件有关。影响 行人步速自身的因素包括：体力、出行目的、情绪和意志等；影响行人步速的 道路交通条件包括：道路纵坡、道路宽度、隔离条件与方式、交叉口控制等因 素。回顾以前的行人步行速度研究，国外针对行人步行速度的研究开展的较早 较全面，并与行人的年龄、交叉口类型等因素联系起来。 加拿大a n nc o f f m 和j o h nm o r r a l l 8 】研究了老年人步行速度。他们观察了6 个交叉口行人通过人行横道的时间，得到行人步行速度，并对行人进行问卷调 查，询问通过人行横道时影响步行速度的因素。他们得到如下结论： ( 1 ) 行人性别和交叉口类型影响老年人步行速度； ( 2 ) 老年人过街时害怕转弯车辆、对来向车辆速度判断不准确、跨越路缘 2 第l 章绪论 石有障碍、辨别行人过街交通信号困难； ( 3 ) 建议在医院、老年公寓等老年行人较多的交叉口，人行横道设计步速 为1 o m s ；在其它交叉口，建议设计步行速度为1 2 m s 。 澳大利亚s t e v e nb e n n e t t 例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，对比了在信号控制的交叉口与路段的人行横道行走有困难的行 人和健康人在步速上的差别，+ 以及在工作日和周末过街时行人启动损失时间的 差别。 澳大利亚m a r kr v i r k l e r n 们研究了信号交叉口行人对交通规则的遵守情况 对行人延误的影响后指出，在绿灯闪烁期间跑步过街和闯红灯的行人都在一定 程度上减小了延误，而在绿灯闪烁期间跑步过街的行人延误减小的更多，占两 者总和的8 2 。从而提出了利用被在绿灯闪烁期间跑步过街的行人用作有效绿 灯的闪烁绿灯占总的闪烁绿灯的比例来计算行人延误的方法。 美国的i t e n 给出行人的步行速度为1 2 m s ，但是又指出1 5 位步行速度 为1 1 m s 。在1 9 9 4 年出版的h c m n 2 1 的第十三章“行人 中提到，行人的步行速 度取1 4 m s ，但在第九章“信号交叉口 中，h c m 又把1 2 m s 作1 5 位行人步 行速度。2 0 0 0 年出版的h c m n 副取1 2 m s 作为行人步行速度，同时又指出行人的 步行速度依赖于老年人( 超过6 5 岁) 的比例，当老年人比例超过2 0 9 6 的时候，h c m 推荐采用1 0 而s 作为行人的步行速度。显然，2 0 0 0 年的h c m 就考虑到了年龄 对于行人的步行速度的影响。 美国宾夕法尼亚州交通研究所k n o b l a u c h n 铂等人对交叉口步行速度和启动 时间进行了研究。他们分析了不同因素对行人步行速度的影响，考虑了行人个 体特性和环境因素。行人个体特性包括性别和年龄，单独还是结伴行走等；环 境因素包括道路功能、机动车速度、机动车的车道数、路缘石的高度、行人信 号灯的类型、人行横道的长度、人行横道类型和渠化程度等因素。他们采用手 动秒表进行数据采集，得到的行人步行速度如表所示。 表卜1 行人性别年龄组合速度统计 t a b l e l 一1s p e e ds t a t i s t i c so f d i f f e r e n tg e n d e ra n da g eg r o u p s 性别观测人数平均速度1 5 位速度 青年 老年 青年 老年青年 老年 男性 9 8 411 8 01 5 11 2 61 2 70 9 9 女性 1 0 9 71 1 9 81 4 11 1 41 1 8o 9 1 合计 2 0 8 12 3 7 81 4 61 2 01 2 l0 9 4 从表1 - 1 可以看出，性别和年龄对于行人步速的影响显著。从性别分类来 看，男性步行速度高于女性步行速度。结合年龄的因素，女性青年比男性青年 慢o 1m s ，女性老年( 大于6 5 岁) 比男性老年速度慢0 1 2m s 。k n o b l a u c h 指出，应当以1 5 分位数的行人步行速度作为设计速度，即以0 9 1m s 作为 3 北京工业大学工学硕士学位论文 设计速度。 国内在行人方面研究较早的是香港的w i l i i a m h k l a m n 毛埔h 刀和东南大学的 徐吉谦n 刚等人。w i i l i a l n h k l a m 等人对香港不同的行人设施进行了行人的速 度研究，其中，在交叉口人行横道行人的平均速度为1 2 7 m s 。东南大学的徐 吉谦等人在对南京新街口等三处的行人进行数据采集之后，考虑了年龄和性别 对行人速度的影响，得到表1 - 2 n 引。 表卜2 不同年龄行人的步行速度 t a b l e l - 2s p e e do f p e d e s t r i a n sw i t hd i f f e r e n ta g eg r o u p s 青年中年 老年 男性 1 3 21 2 81 1 0 女性 1 2 11 2 01 0 1 哈尔滨工业大学冯树民等n 们通过对哈尔滨市部分交叉口人行横道调查数据 的分析处理，得到了总体行人平均过街速度为1 4 7m s ，8 5 分位数为1 7 4 m s ，1 5 分位数为1 1 9m s ，分析了行人年龄、性别、人行横道长度、过街行 人数量、绿灯时间等对行人过街速度的影响。结果表明，信号交叉口的设计中， 应当使用1 5 分位数过街速度；在老年行人较多的地区，设计速度应为老年人 的1 5 分位数速度，即1 0 7m s 。 陈然啪1 通过对上海市行人的步行速度、步幅和步频的实测和统计分析，得 出行人的平均速度为1 2 4m s ，平均步幅为o 6 3m ，平均步频为1 9 6s s ， 步速和步频的分布均为正态分布。同时，性别和年龄对行人步行特征的影响分 析结果表明：男性步速、步幅明显大于女性：随着年龄的增加，行人的步速、 步幅和步频都有相应的减少。 1 3 2 行人过街的行为研究 行人行为的研究乜k2 2 矧是把人的行为与其相应的环境结合起来加以分析， 将人、车、路和周围环境联系在一起，综合评价行人过街交通特性。 y a g i l 乜4 1 分析了信号控制交叉口行人过街行为，进行环境及个人状态对行 人意识影响的调查，比较全面地描述了行人过街心理，发现女性比男性更能意 识到红灯期间行人过街对机动车驾驶员的干扰；情绪影响行人的危险行为的比 例，心情愉快会改善交通安全行为；交通流量和交通环境影响男性的行为，而 女性易受其他行人行为影响。 z e e g e r 陆1 等发现老年行人由于生理原因，对外界刺激反应较慢，穿越繁忙 的机动车道和交叉口时常常手足无措，在路边等待时间较长，过街时不能足够 4 第1 苹绪论 注意周围的交通环境。通常行人较机动车驾驶员守法率低，原因在于交通环境 是从机动车驾驶员的特性考虑，前提条件是行人守法等候行人信号，或愿意多 走一点路安全过街。 5 - 9 岁的儿童是道路交通事故的主要受害者，z u c k e r m a n 汹1 给出感觉搜寻 的定义和研究内容，开始人的感觉搜寻试验的新领域。e a i t e b r e a d 踟研究t j l 童视觉目标搜索( v i s u a ls e a r c hs t r a t e g i e s ) 的个体差异性作为行人技能的 开发程度，选择试验对象接受更具体的过街安全性测试。不同年龄段和表现极 好极差的儿童组测试结果差异明显，特别是7 8 岁年龄段的儿童。研究表明儿 童应当接受简单易行的视觉目标搜索训练，培养在较为复杂的交通环境中的安 全过街能力。 h a t f i e l d 讨论了行人过街时使用手机对行人安全的影响，发现过街时 使用手机的行人步速缓慢，不注意周围交通状况，认知能力下降，所以为了行 人安全建议过街时避免使用手机。l a m 啪1 通过电话问卷调查，研究了父母带领儿 童过街时，父母的安全过街行为对儿童的影响，只有5 0 的被调查父母重视对 儿童的安全行为教育。 m o h a m m e d 汹1 对约旦的不同因素下的行人速度进行了研究，获得了平均 加速度和达到均衡速度的时间，按照性别和预期的水平对行人分类，预期的水 平又分为直接注意通过信号的行人、既注意对向交通信号又注意交通流的行人 和焦虑不安的行人，研究行人的观察力和反应力。 马菁。订根据环境心理学有关理论和实际数据调查，研究了外界环境对行人 的影响，和行人相互之间的影响从众行为。 吴建平1 等研究了北京市道路信号交叉口混合交通流中行人过街行为，测 算出平均行人间隙为5 7 9 秒，延迟为3 6 2 秒，行人群体各加2 秒。 1 4 论文的主要内容 论文将研究内容分为5 章进行讨论，第l 章为绪论，简要介绍研究背景， 研究意义以及国内外研究综述，对以往的行人交通特性及行人过街行为的研究 进行了回顾：第2 章为行人交通流的数据采集，详细介绍了论文用到的数据的 采集方法及地点；第3 章为行人的步行速度特性，讨论了不同的影响因素对行 人步行速度的影响；第4 章对行人的过街行为特征及守法违法过街进行了讨论， 初步分析了影响行人过街选择的影响因素，并对这些因素进行了统计分析：第 5 章为行人过街选择模型，从行人守法违法过街选择入手，利用l o g i t 模型建 立了行人过街行为的二元选择模型；最后是结论。 北京工业大学工学硕士学位论文 1 5 本章小结 本章首先提出了论文的研究背景、目的和意义，然后从行人过街步行速度 特性和行为两方面对国内外的研究进行了综述，并简要介绍了本论文研究的主 要内容。 6 第2 章行人过街数据采集 ! i i i i_ 。皇曼皇皇曼詈曼曼曼量曼曼曼罡皇皇曼曼曼! 皇曼皇曼皇皇曼曼曼曼量曼鼍皇皇曼曼皇曼曼曼量曼皇量曼鲁曼量量曼曼量曼詈 2 1 调查目的 第2 章行人过街数据采集 行人交通特性及行为研究是通过大量的现场观测，来分析行人交通的基本 规律，所以具有大量的能够反映实际行人交通特性及行为的数据是这一工作的前 提和保证。现场调查数据的好坏关系到后续工作是否能顺利进行以及研究成果是 否能反映行人实际的交通特性，而数据采集则是影响调查数据质量的重要因素。 同时，由于行人交通流随机性强，受到的干扰因素比较复杂，为了后续章节建立 合适的行人过街选择模型，需要对行人的相关特征数据进行标定，且观测方法的 选取对所得数据结果也有较大影响，因此必须对数据采集方案进行详细的设计。 2 2 调查参数分析 在进行数据采集之前要明确需要采集的数据，本论文是研究信号交叉口人 行横道处的行人交通特性和过街行为特性，包括行人的速度特性，以及行人的行 为特性及行人所处交叉口的基本特征和交通流特征；从所需数据的角度来看，需 要对多个不同类型的单个行人进行数据的采集。 需要调查的行人过街设施的参数包括： ( 1 ) 人行横道长度：即红灯期间行人排队等待区域人行横道方向的宽度，由 人行横道一端到另一端的距离，单位为m ； ( 2 ) 人行横道信号周期时长：单位为s ： ( 3 ) 人行横道红灯信号周期时长：单位为s ； ( 4 ) 信号相位：交叉口机动车的信号相位类别； ( 5 ) 车头间距：单个行人个体过街时与之相关的前后车之间的间距，单位为 s 。 需要调查的行人交通特征的参数包括： ( 1 ) 行人性别； ( 2 ) 行人年龄：分为青、中、老三类； ( 3 ) 行人集结数量：共同通过交叉口的行人数量，单位为人； ( 4 ) 行人等待时间：行人在人行横道处的等待时间，单位为s 。 、 7 北京工业大学工学硕士学位论文 2 3 调查方法 需要调查的行人过街设施参数主要采用人工法进行调查。 考虑到本论文将对多个行人数据进行调查，数据处理的过程又具有重复性 和连续性，加上快速发展的计算机与信息技术，使得视频数据的获取和处理已经 相当方便，其费用低、效率高、精度良好，所以视频技术的采集方法是最适合行 人交通特征参数的研究方法。 2 4 调查方案设计 2 4 1 调查地点 本文研究对象是城市四支信号交叉口人行横道处的过街行人，为了得到有 效合理的调查数据，因此应选择较为规范的交叉口，才可以使信号交叉口行人交 通的研究具有普遍的意义和适用性。 首先信号交叉口的选取需具备以下条件： ( 1 ) 必须是四支信号交叉口的人行横道； ( 2 ) 选择的信号交叉口应有足够大的行人流量，存在各种集结数量的过街 人群； ( 3 ) 选择的信号交叉口要有不同的人行横道长度和不同的机动车信号相 位； ( 4 ) 人行横道中无行人暂留区域或安全岛； ( 5 ) 人行横道尽头不应有可能影响行人速度电线杆等障碍物： ( 6 ) 观测的人行横道周边应该有较高的观察点，以保证架设摄像机具有足 够的高度。如果条件具备，最好能将摄像机置于观测区域上方，若摄像机无法架 设在观测区域的上方，则应考虑适当增加摄像机高度，尽可能选择观察注视线和 行人运动的主要方向垂直。 综合以上条件，结合本论文实际情况，选取两个四支信号交叉口进行观测， 即工大路口与芳群路口。 8 图2 - 1 工大路口示意图 f i g u r e2 - 1s c h e m a t i cd i a g r a mo f g o n g d ai n t e r s e c t i o n 蒲 方 三路 考虑到本论文选取个体行人样本的随机性，调查选在中午平峰时间进行，观测时 间为1 1 ：3 0 1 3 3 0 ； 本论文调查时间选择应满足以下几个条件： ( 1 ) 在工作日平峰时间调查； ( 2 ) 调查日期应为晴好天气，无大风、雨、沙尘等恶劣天气的影响。 表2 - 1 调查时间表 t a b l e2 - 1s c h e d u l eo f s u r v e y 调查路口相位拍摄时间 工大路口四相位2 0 0 8 年1 1 月3 日一7 日和1 1 月1 7 日一2 1 日：1 1 ：3 0 1 3 ：3 0 芳群路口两相位2 0 0 8 年1 1 月3 日一7 日和1 1 月1 7 j - 2 1 日：1 1 ：3 0 - 1 3 ：3 0 2 4 3 调查对象 在进行数据采集的工作之前，要根据不同的影响因素对行人进行分类，基 于以往行人的研究可以发现年龄和性别被认为是影响行人的两个因素，这两个因 素归根到底是从行人的身体素质和灵活性两方面出发的，随着年龄地增长，特别 是当年龄超过6 5 岁以后，人体本身的灵活性已经大幅度地降低，这一点就决定 了老年人在过街的时候速度会较年轻人慢，性别作为分类的因素是由男、女个体 身体素质的差别决定的。 以上两个因素是影响行人过街主要因素，对行人进行分类，把行人按照年 龄分为3 类，青年( i s 一3 5 岁) 、中年( 3 5 6 0 岁) 、老年( 6 0 岁以上) 。判断根据 个人的经验，无严格的要求。按照性别分为2 类，男性和女性。 对以下几种类型的行人不进行观测： ( 1 ) 携带重物或者较重物品的行人 ( 2 ) 年龄低于1 3 岁的儿童 ( 3 ) 推车的、乘坐轮椅或使用拐杖的行人 2 4 4 其他注意事项 ( 1 ) 拍摄后立即进行交叉口相关参数调查； 1 0 第2 章行人过街数据采集 量量曼皇皇曼曼皇蔓曼皇曼曼曼曼i i i i 量曼鼍皇曼皇曼曼曼鼍曼曼曼曼鼍曼鼍舅! 曼曼曼曼曼曼曼曼詈皇曼舅皇曼曼量曼曼曼曼詈皇置皇曼蔓曼曼曼曼曼曼曼皇量曼舅 ( 2 ) 测量过程注意人身安全； ( 3 ) 注意拍摄时电池消耗。 2 5 数据处理 获得了初始的行人数据后，有些数据需要进一步处理才能应用，比如运用 数学统计软件对数据进行计算、分析以及对模型系数进行标定等。本文在后面将 会用到的数据处理分析工具如下： e x c e l ：是集成数据采集、数据编辑、数据图表化、数据管理和数据分析处 理等功能软件工具包，它可以创建和修改工作表、三维图表，同时还可以创建和 使用宏，拥有容量大、内置功能函数丰富、多种类型制图和数据库强大等多种特 点。e x c e l 操作使用简单，生成的图形直观，与文本编辑软件兼容性强。 s p s s ( s t a t i s t i c a lp a c k a g ef o rt h es o c i a ls c i e n c e ) ：s p s s 的基本功能包括数据 管理、统计分析、图表分析、输出管理等等。s p s s 统计分析过程包括描述性统 计、均值比较、一般线性模型、相关分析、回归分析、对数线性模型、聚类分析 等几大类，每类中又分各类统计过程，比如回归分析中又分线性回归分析、曲线 估计、l o g i s t i c 回归等多个统计过程，允许用户选择不同的方法及参数。s p s s 也 有专门的绘图系统，可以根据数据绘制各种图形，操作界面友好，输出结果美观 漂亮。 t r a n s c a d ：t r a n s c a d 软件是交通运输领域专业技术人员日常工作的 辅助工具，是交通运输部门决策数据管理的工具。t r a n s c a d 软件具有多种功 能，既能用于数字地图、地理信息数据库管理、图表显示等，又可作为复杂的交 通分析、运筹学和数据统计模型的工具，同时t r a n s c a d 可处理各种类型的交 通数据和运输模式，是建立交通信息和决策支持系统的理想工具。 2 6 本章小结 本章在确定调查目的和分析论文所需数据的基础上，确定了论文的调查方 法，具体设计了调查方案，对调查地点、调查时间和调查对象做了明确的分析， 具体分析了数据处理的过程及所需的专业软件。 第3 章行人步行速度特征分析 3 1 概述 第3 章行人步行速度特性分析 行人的步行速度是研究行人通过人行横道时的一个重要的参数，对研究行 人设旖的设计、通行能力、交通管理与控制起着重要的作用，同时，行人的步行 速度也是评价行人设施服务功能的一项重要指标，它能综合地反映这些设施的服 务水平的状况。具体而言，步行速度可以用来： ( 1 ) 研究行人的步行速度分布特点； ( 2 ) 为行人信号灯的设计提供依据； ( 3 ) 作为人行横道几何设计的依据。 3 2 研究的意义 我国在行人步行速度方面缺少较为系统的研究，并且近年来随着象北京这 些特大城市的发展，交叉口冲突问题就凸现出来了，行人交通也开始受到了重视， 步行速度作为行人交通的基础，就有必要进行系统深入的研究，主要表现为： ( 1 ) 从性别和年龄等行人基本特性来讨论行人的步行速度是一种普遍采用 的方法，这次研究行人的步行速度不仅把性别和年龄作为影响因素来考虑，而且 还把交叉口人行横道长度、信号灯设置形式( 有无倒计时) 两个行人属性外因素 作为影响因素来考虑。北京市的交叉口规模相差很大，各个交叉口的几何特征、 信号配时种类也较多，因此，从这四个因素来讨论行人的步行速度。 ( 2 ) 国内对于北京行人步行速度的研究，仅有1 0 多年前的调查数据，北 京的交通环境与原来相比已经发生了巨大的变化；国外的学者虽然得到了行人的 步行速度的结果，但由于不同城市的行人在体质上存在着差异，特别是国外的行 人在身高、体重方面都超过国内的行人，所以北京就有必要进行系统的行人步行 速度的调查。 本次研究对交叉口人行横道处的行人步行速度进行了观测。这一章将从行 人的年龄、行人的性别，交叉口人行横道长度和有无倒计时信号灯四个方面来研 究行人步行速度。 所用的时间可以得到行人的区间平均速度。在调查数据整理的基础上，将对性别、 年龄以及交叉口人行横道长度和机动车信号灯设置形式( 有无倒计时) 等因素对 行人步行速度的影响进行分析。 3 3 1 行人性别的影响 为了根据行人的性别和年龄等行人自身特性来获得相应的行人速度分布特 征，需要按照性别与年龄对行人步行速度分布进行调查与拟合。图3 1 和图3 2 分别是男性行人的步行速度分布直方图与分布拟合q q 图；图3 3 和图3 _ 4 分别 是女性行人的步行速度分布直方图与分布拟合q q 图。 期 教 性搠；男 图3 - 1 男性行人步行速度直方图 f i g u r e 3 1h i s t o g r a mo f s p e e do f m a l ep e d e s t r i a n s 1 4 d 51 口1 5 2 j 观测值 图3 - 2 男性行人步行速度咖图 f i g u r e 3 - 2q - qp l o to fs p e e do