行人过街交通特性研究综述

杜先汉

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉430023）

0 引言

行人交通作为城市交通的重要组成部分，其发展越来越受到城市建设管理者的重视，国家和地方政府都在大力支持“以人为本”的交通设计理念。行人作为城市交通中的“弱势群体”，容易受到各种机动化交通工具的威胁，特别是在城市交叉口、路段过街处，若没有采用信号控制设施对机动车和行人进行时空分离，行人极易暴露于危险中。由于我国的经济发展不平衡性、人口基数大，即使经济快速发展，仍然改变不了城市居民以步行、自行车等慢速交通出行为主的交通格局，这种状况不可能在短期内发生根本改变[1]。

因此，在当前及未来的城市交通研究中，关注行人过街的交通行为，研究行人过街的基本特征，设计更加符合行人过街需求的交通设施，依然会是城市交通研究的重难点问题。本文将对国内外在行人过街的心理及交通行为、行人交通流基本特性、行人过街设施使用选择等方面的研究进行评述，以期为我国开展相关研究提供参考。

1 行人过街的心理及交通行为

行人过街心理及行为研究主要集中在不同群体的行人过街特性、过街等待的持续时间、过街可接受的间隙等问题上。

1.1 行人过街的影响因素

人的一切行动都受控于人的“需要”和“动机”，“需要”和“动机”会受到外部环境的影响而发生快速的变化，因此人的行为变化有高度非线性的特点，可以在极短的时间和极短的距离内变更自己的意志和行动。外部环境千差万别，每个行人也不一样，所以导致行人的特点也千变万化，即便是相同的外部环境，由于人的认知水平、心里活动不同，人对环境的反应也不一样。

任炜[2]等通过对几个典型地域人行横道处行人的过街行为进行分析，应用数理统计学的相关方法，得出人行横道处的过街行为主要受行人的年龄、地域等影响。此项研究是对调查数据的分析统计，是从直观数据来分析影响因素，而并没有挖掘影响的根本机理。

1.2 行人过街等待时间和违章行为研究

英国N.Rouphailn[3]等人分别对信号控制和无信号控制交叉口开展了研究，包括对164例交叉口处行人延误和强行穿越行为进行调查分析，发现男性比女性更容易违章，当地人过街可忍受的极限等待时间为45～60s。

印度的Geetam Tiwari[4]等成功运用生存分析法，选取新德里部分典型交叉口行人过街的等待时间与冒险行为进行了研究。生存分析法是研究事物的生存概率的方法，找出影响事物生存的关键因素，建立事物生命周期的数学模型。通常，建立的生存分析模型中包括生存率函数、概率密度函数和危险概率函数，且这3 个函数在数学上实际是等价的，得出任何一个即可推出另外两个。

在生存分析法中，生存函数记作s（t），表示为：

概率密度函数记为f（t），表示为：

相应的累积分布函数记为：

危险概率函数用h（t）表示，计算公式为：

回归方程中的影响因素和危险率可采用比例风险模型确定。危险率h（x，β，h0）依赖于“危险因素”x、待定回归系数β和基准危险率h0（t），其表达式如下：

式中：Φ 为x和β之间存在的函数关系，符合指数函数形式；h0（t）为随时间变化的基准危险率函数。

生存分析法研究结果表明，随着行人在交叉口等待时间的增加，对交叉口信号控制产生的反感情绪也在增加，当等待时间超过行人的忍受极限时，其可能会违章过街。减少交叉口过街等待的时间能极大地降低行人和机动车的冲突概率。这项研究是基于印度的交通数据而展开的，而印度的交通状况与我国或者其他国家还是有一定差别的，所以研究的成果具有比较强的地方特点，不具备广泛适用性。

郭宏伟、高自友[5]等人分别采用参数形式与非参数形式的基准危险函数模型框架，对行人过街的影响因素，特别是违章行为的影响因素开展了分析，发现非参数形式的模型能更为精准地描述行人过街行为，违章过街发生的概率随等待时间的增加而上升。卢守峰、王红茹[6]等人调查了长沙市某路段行人过街的特征，建立了行人过街等待的数学模型，计算了老年人、中年人、青年人、少年人等4 组人群的过街等待时间生存曲线，同时建立了不考虑年龄影响因素的整个人群的过街等待时间生存曲线模型，得出该路段行人过街最大等待时间为40～50s。这些研究结果能为交叉口的信号控制参数的设置提供一定的参考，但是研究所考虑的变量比较少，没有充分考虑行人的等待时间、出行目的、道路环境等因素所产生的影响。

1.3 行人可接受间隙

行人过街时，在允许通行的时间内沿着人行横道行走，直到受到机动车的威胁而停止前进，继续等待可穿越间隙。一般情况下，行人会通过主观的经验判断，寻找一个可穿越的安全间隙。

冯树民[7]提出行人过街的安全间隙计算公式为：

式中：τ 为行人可安全穿越机动车的安全间隙；D为一条机动车道宽度，一般为3.15m；VP为行人过街的步行速度；R为行人观察和判断的时间，一般取2s；l为车身长度通过的时间，一般取标准车0.172s。

孙智勇[8]等通过对北京市某交叉口的实际调查数据进行统计分析，得出3类不同冲突类型行人的可接受间隙为：行人与相邻进口道右转车辆冲突所需的可接受安全间隙较大，均值为5.31s；而行人与相交进口左转车辆冲突所需的可接受安全间隙最小，均值为2.65s；行人与相交进口右转车辆冲突所需的可接受安全间隙为3.88s。

2 行人交通流基本特性

2.1 行人过街穿行的速度特征

行人过街穿行速度与出行者的出行目的、年龄、性别，交叉口的类型以及是否有机动车的干扰等因素密切相关。裴玉龙[9]等对冬夏两季哈尔滨市的无信号交叉口、信号交叉口、环形交叉口、路段人行横道和自由过街等5种行人的过街速度开展调查研究，发现季节、年龄、性别、行人数量、人行横道长度等对过街速度影响较大：行人过街平均速度夏季小于冬季；不同年龄段的人，平均过街行走速度也不同，女性过街速度平均值低于男性；在一定的范围内人行横道越长，行人的行走速度越快。研究得出了各种条件下的速度值，这为哈尔滨市行人过街设施设计提供了一定的参考，但研究仍然只是停留在基于每个因素的层面，而没有研究单个影响因素之间的综合作用情况。

2.2 行人过街延误

Botma H[10]等提出行人安全穿越所需的临界穿越间隙模型：

式中：τ 为行人穿过一条车道的安全穿越间隙（s）；d为一条机动车道平均宽度（m）；v为行人过街步行速度（m/s），一般取1.2m/s；tR为行人观测车流状况、判断安全间隙所需的时间，取tR=2s；t1为车身长度通过的时间，取标准小客车t1=0.72s。

当车头时距服从负指数分布时，Virkler M[11]等提出车流干扰延误模型为：

式中：Dg为车流干扰延误（s）；qi为各条车道车辆到达率（veh/s）；n为机动车道数。

戴彤宇[12]等人在这两个模型的基础上，考虑交叉口信号控制方案中将人行信号与车行信号完全分开，分别计算交叉口信号控制方案和车流干扰对行人产生的延误，同时建立了无干扰条件下的行人过街延误模型，且通过实验仿真验证了所建立的模型能很好描述行人过街的延误行为，具有一定的实用性。

3 行人过街设施使用选择

行人在过街过程中，存在一系列的选择行为，如过街的起点、终点、过街的方式、过街的时间选择等。

Sisiopiku V P[13]等人通过对美国不同城市人行过街横道的使用开展调查，应用所调查的数据来进行直观的分析，发现影响行人过街选择的因素较多。83%的人愿意优先选择无信号控制的过街方式，72%的人愿意遵守过街的信号控制，90%的被调查者认为自己的起讫点影响过街地点的选择，65%的被调查者认为信号控制交叉口的中央分隔带会影响人们的选择行为。研究发现了很多影响行人过街选择的因素，能为城市过街设施的设计提供一定的参考，有一定的实用价值，但研究仅仅是定性的研究，缺乏相关的理论支撑。

熊辉[14]等在中关村大街人行天桥处开展行人过街问卷调查，且建立了行人过街的二元选择非集计模型，研究结果表明，影响行人选择人行天桥还是地面过街的主要因素是行人的主观意愿，即行人能否克服过街设施带来的影响，以达到自己认为的最大效用，而过街设施的绕行距离、过街安全等因素对选择结果影响不大。作者建立的非集计模型能够较好地分析行人过街的选择行为，但没有全面分析行人自身和设施特征的影响，因为这些参数将直接影响到选择的结果。

4 结语

综上所述，国内外在行人过街行为研究方面取得了一定的成果，但同时也存在一些不足：

（1）对影响行人过街的单个因素研究较多，但大部分研究都只是从行人自身角度出发，并未充分考虑相关设施和管理方案等外部交通要素对行人心理和行为的作用和影响；

（2）对过街行人交通流特性的研究结果有强烈的地方适用性，目前普遍适用的结果还相对过少；

（3）目前的研究都是以交通设施本身或者是行人为单独的出发点进行研究，来考虑交通设施的设计，更没有将两者结合起来，从而指导设计过街设施，引导行人的过街行为，最终最大化地促进人和交通的和谐。

[1] 景超.行人过街交通特性研究[D].长春：吉林大学交通学院，2007.

[2] 任炜，邵长桥.行人通过人行横道交通行为初步分析[J].道路交通与安全，2006，6（3）：33-36.

[3] 裴玉龙. 道路交通安全[M]. 北京：人民交通出版社，2004.

[4] Tiwari G, Bangdiwala S, Saraswat A, et al. Survival Analysis: Pedestrian Risk Exposure at Signalized Intersections[J].Transportation Research Part F,2007,10(2):77-89.

[5] 郭宏伟，高自友，赵小梅.基于持续模型的行人过街行为[J].吉林大学学报，2009，39（2）：35-40.

[6] 卢守峰，王红茹，刘喜敏.基于生存分析法的行人过街最大等待时间研究[J]. 交通信息与安全，2009，27（5）：69-76.

[7] 冯树民，裴玉龙.行人过街延误研究[J].哈尔滨工业大学学报，2007（4）：613-616.

[8] 孙智勇，荣建，何明，等.信号交叉口人行横道处行人可接受间隙研究[J]. 公路交通科技，2004（11）：102-113.

[9] 裴玉龙，冯树民.城市行人过街速度研究[J].公路交通科技，2006，23（9）：104-107.

[10] Virkler M.Pedestrian Compliance Effects on Signal Delay[J].Transportation Research Record,1998(1636):88-91.

[11] Guell D L. Pedestrian Crossing Time Requirements at Intersections[R]. Transportation Research Record, 1984(959):47-51.

[12] 戴彤宇，杜仁兵，裴玉龙.城市道路平面交叉口行人过街延误仿真[J].交通与计算机，2008，26（4）：75-78.

[13] Sisiopiku V P, Akin D. Pedestrian Behaviors at and Perceptions Towards Various Pedestrian Facilities[J]. Transportation Research Part F,2003(6):249-274.

[14] 熊辉，郭宏伟，吕剑.行人过街设施选择偏好的非集计模型[J].北京理工大学学报，2008，28（1）：37-40.