028地铁枢纽行人步速及空间需求特性分析以南京市为例Word文档下载推荐.docx
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范围有限,流量较低
简单易行
精度较低
视频调查
适用广
一次调查几乎所有的交通数据
需要设备和后期处理
问卷调查
非客流高峰
简单,能获得出行目的等
耗时耗力
地铁枢纽行人调查不仅需要描述出行人步速和空间需求特性的表征规律,还要进一步寻找其与影响因素的内在联系。
其中影响因素包括行人的性别、年龄、行李等个体因素,以及枢纽布局、功能区、设施设备等枢纽环境因素。
因此本文采用双定点视频调查获取地铁枢纽行人和环境影响因素及行为特性数据,以其中较清晰的一个视频数据记录当前行人的性别、年龄、行李和间距,以进出调查断面的时刻计算行人步速。
1.2调查位置
为了体现地铁客流在出行目的和时间分布的多样性,提高后续模型参数标定准确程度,本文将地铁枢纽分为一般站和对外枢纽站两类,其中一般站以居民出行为主,且工作日为通勤出行,周末为购物、娱乐出行;
对外枢纽站以流动人口的出差、旅游、探亲出行为主。
根据南京地铁客流在各枢纽的统计信息,选择新街口站和南京站站两个枢纽,在不同出行目的的高峰小时展开调查,见表2。
表2调查枢纽及时间
类型
日期
时段
出行目的
新街口站
一般站
2012年9月20日(周四)
8:
30-9:
30
通勤
2012年9月22日(周六)
12:
00-13:
00
购物、娱乐
南京站站
对外枢纽站
2012年9月5日(周三)
旅游、出差、探亲
以进站客流为例,行人从进入枢纽到站台上车依次经过通道、站厅和站台三个步行功能区,其中地面与通道、站厅与站台之间一般通过楼梯或自动扶梯相连。
为了体现不同功能区对行人步速和空间需求特性影响的差异,选择各区域客流量相对较大的位置分别展开调查,见表3。
表3调查位置信息
枢纽
位置
说明
通道
2号线站厅层8号出口
宽5米,调查间距10米
站厅
1号线
1号线换乘2号线客流,长6米,宽2.55米
站台
1号线站台北端
2号线换乘1号线客流,长6米,宽4.6米
楼梯
2号线站厅中心区域
12级台阶,宽7.15米,单层台阶长0.31米,高0.15米
西出口
长4.8米,宽6.2米,中间存在隔离栏
站厅西侧
以出站客流为主,长5.4米,宽6.3米
站台中段
以出站客流为主,长3.6米,宽3.6米
站厅与站台间
33级台阶,宽3.9米,单层台阶长0.3米,高0.14米,中部有长度为1.6米的缓冲区
1.3数据格式
为了便于记录和统计,将调查中的离散数据(如方向)转化为具体数值,同时将无法准确得到的连续(如年龄)数据离散化。
表4列举了调查数据的类型与精度。
表4调查数据格式
单位
整型
无
1工作日新街口站,2周末新街口站,3南京站站
1通道,2站厅,3站台,4下行楼梯5上行楼梯
方向
1进站,0出站
列车是否到站
浮点型
0未到站,1到站,0.5未知
性别
1男性,0女性
年龄
1:
7至16岁,2:
17至60岁,3:
60岁以上
手提
1有,0无
背包
拖箱
时刻
秒
视频中的六位正整数,前两位表示分钟,中间两位表示秒,后两位表示帧,每秒25帧
步速
米/秒
个体行人的步行速度
距离
米
行人距前方行人的距离
2.步速特性分析
以调查视频中的600个样本分析行人的步速特性。
其中工作日新街口站、周末新街口站和工作日南京站站样本各200个,通道、站厅、站台和楼梯调查断面样本各150个。
从样本结构上看,性别上男性样本336个,占56%,与南京市人口性别比例基本一致;
年龄上,中青年样本588个,占98%,地铁枢纽以中青年行人为主;
行李上,大多数行人无行李或携带小件行李,行人比例随行李增多而降低。
同时,出差、探亲和旅游的行人(南京站站)行李平均携带量较高,而通勤出行的行人(工作日新街口站)更多的选择“轻装上阵”;
购物、娱乐的行人(周末新街口站)行李量居中;
出行人数上,可以明显从视频确认的共同出行(如手挽手的情侣)有14人,占2%,实际的共同出行比例会更高一些。
综合考虑样本结构特征,确定步速模型变量不包括年龄和共同出行。
枢纽各断面行人步速统计见表5。
表5各枢纽步速统计
断面
样本数(人)
步速(米/秒)
最小值
最大值
平均值
标准差
工作日新街口站
50
0.95
1.72
1.261
0.176
周末新街口站
0.81
1.55
1.178
0.171
0.31
1.67
1.036
0.213
合计
150
1.158
0.208
1.05
1.76
1.312
0.154
0.74
1.53
1.011
0.137
0.38
1.57
0.958
0.250
1.094
0.243
0.67
2.11
1.179
0.357
0.42
1.32
0.903
0.207
0.47
1.11
0.815
0.131
0.966
0.293
下行楼梯
25
0.44
1.3
0.819
0.235
0.43
0.701
0.160
0.6
1.83
0.935
0.291
75
0.818
0.251
上行楼梯
0.52
1.22
0.730
0.173
0.51
0.670
0.53
1.77
0.911
0.356
0.770
0.260
注:
新街口站站台行人均进站,南京站站站台行人均出站,上、下行楼梯速度仅为水平方向
从上表的统计结果看,地铁枢纽内行人步速具有以下特征:
1)总体上,通道、站厅、站台、下行楼梯、上行楼梯的行人步速依次降低;
2)任意区域内,工作日新街口站的行人步速高于周末新街口站的行人;
3)楼梯上,南京站站的行人步速最高,其余区域南京站站的行人步速最低;
4)站台和上行楼梯的行人步速差异最高,因为站台行人会受到自身进、出站以及列车是否到站的影响,而部分上行楼梯的行人会跨两级台阶。
通道的行人步速差异最低,因为步行目的最单一。
可见,通勤出行的行人步速要高于购物和休闲的行人,而出差、旅行的行人步速在不同区域差异较大,这一方面是因为南京站站的通道、站厅断面调查区域较宽,因此行人的实际步行距离要大于区域长度,观测步速低于实际步速;
另一方面可能是由于行人对枢纽布局不了解导致。
不同枢纽及位置的行人速度分布如图1至图5所示。
图1通道行人步速分布
图2站厅行人步速分布
图3站台行人步速分布
图4下行楼梯行人步速分布
图5上行楼梯行人步速分布
采用逐步线性回归分析各因素对行人步速的影响程度,回归结果见表6。
表6步速回归结果
变量名
非标准化的系数
标准化的系数
T检验
显著水平.
回归系数
标准误
常数项(constant)
1.357
0.04
33.669
0.000
断面(section)
-0.104
0.007
-0.478
-14.642
枢纽(station)
-0.09
0.012
-0.257
-7.548
性别(gender)
0.11
0.019
0.189
5.761
是否到站(train)
0.127
0.039
0.109
3.235
0.001
拖箱(baggage3)
-0.113
0.042
-0.089
-2.705
手提(baggage1)
-0.061
0.022
-2.701
可见,个人和环境因素对行人步速有显著影响,除先前的结论外,行人步速还具有五个特征:
环境因素的影响较个体因素的影响大;
男性行人的步速高于女性;
列车到站时行人的步速会加快;
进、出站步速区别不大;
行李对行人步速有负面影响,且拖箱的影响程度最大,提、挎包次之,背包几乎无影响。
行人步速回归公式为:
(1)
模型步速范围为0.393m/s至1.4m/s,
服从(-0.012,0.22982)的正态分布。
3.空间需求特性分析
行人的空间需求包括静态空间需求和动态空间需求两类,其中静态空间需求小于动态空间需求,且均随着行人密度的提高而降低。
3.1静态空间需求
行人在地铁枢纽步行过程中,只有在以下两种情况下才会处于静止状态:
一是排队,包括购票、检票、搭乘自动扶梯和上下车;
二是当列车还未进站时在站台车门位置等候。
当行人处于队列中时,前后左右基本没有空隙,因此可以认为行人的静态空间需求是以自身宽度和前后间距作为长短轴的椭圆。
显然,排队时静态空间需求与行人自身体型和行李直接相关。
表7给出了身高分别为1.73米的男性和1.60米的女性行人在携带不同行李状态下的空间占有情况。
表7排队行人静态空间需求
行李
宽度(米)
前后距离(米)
占地面积(平方米)
男性
无或小件
0.55
0.4
0.17
提、挎包
0.45
0.21
0.5
0.22
拖箱(静止)
0.8
拖箱(运动)
0.60
女性
0.3
0.14
0.75
0.29
0.56
当列车还未进站时,多个行人在站台车门位置候车并没有形成队列,而是彼此间保持一定的距离。
经观测,当站台行人较少时,行人平均间距约为1.7米,当站台较拥挤时,行人平均间距约为0.6米。
此外,共同出行的行人间距较小,约为0.3米。
3.2动态空间需求
除了排队和车门候车外,行人在地铁枢纽内均保持步行的状态。
即使步行环境较为拥挤,行人也不会前后紧贴而行,而是保持一定的距离,即行人存在一定的动态空间需求。
以新街口2号线站厅为调查对象,在流量较高时观察行人流中连续50位行人的最短间距及约7平方米内的行人密度,如图6。
图6行人密度与最短间距
一方面,个体行人的动态空间需求与行人流的密度直接相关,当行人流密度较高时,行人间距缩小,最小为0.2米,当行人密度降低时,行人间距扩大,最大达2米。
另一方面,个体行人的间距随着行人流密度的变化呈现波峰和波谷交替形态,行人流同样具有一定的波动性。
对各影响因素与行人最短间距进行线性回归分析,结果见表8。
表8行人间距影响因素分析
模型
0.477
0.613
0.777
0.441
-0.207
0.132
-0.178
-1.569
0.124
0.200
0.220
0.098
0.909
0.368
背包(baggage2)
0.020
0.159
0.014
0.900
0.343
0.421
0.087
0.815
0.419
步速(
)
0.988
0.406
0.273
2.433
密度(
-1.523
0.314
-0.581
-4.846
可见,密度对行人间距的影响最大,且密度越高,间距越小,这与图6相吻合;
其次,步速对行人间距也有显著影响,行人的动态空间需求随步速增大而提高。
最后,虽然性别、行李对间距的影响并不明显,但是依然可以证实男性的间距较女性小(-0.207),携带行李箱的行人(0.343)间距大于提、挎包行人(0.2)。
背包的影响最小,这与行人静态空间需求结论相一致。
实际中,行人间距还受到视距、是否共同出行等方面的影响,这在调查中较难验证,因此在模型中作为误差考虑。
分别作出个体行人间距与步速、密度的散点图如图7、8所示。
图7步速与间距散点图
图8密度与间距散点图
经过必选,确定行人动态间距服从步速和密度的二阶多项式分布,建立模型
(2)
根据行人静态空间需求相关结论,当
时,模型需要满足以下约束:
(3)
(4)
其中
至
为待定系数,约束3、4分别表示静态行人在非拥挤和拥挤环境下的最短间距。
标定得到行人动态间距方程为:
(5)
服从(-0.0025,0.44762)的正态分布。
以最短间距作为短轴,行人的动态空间需求如图9所示。
图9行人动态空间需求示意图
其公式表示为
(6)
、
表示行人的宽和前后距离,不同性别和行李的行人
取值见表7,则行人动态空间需求范围为0.11平方米至4.7平方米。
4.结论
本文在南京市地铁枢纽行人调查的基础上,研究了自身和环境因素影响下的行人步速及空间需求的变化规律,建立相应的模型,并标定出模型参数,为行人仿真提供定量的支持。
在今后的研究中,以下几个方面有待进一步完善:
扩大样本范围,使模型在时间、空间上更具有代表性;
改进调查方法,使数据处理更高效,统计结果更准确;
优化分析技术,建立多种模型进行比较,同时丰富模型参数。
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作者简介:
何流(1986—),男,汉族,工学博士,江苏省城市交通规划研究中心(江苏省城市规划设计研究院)工程师。
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