城市交通设计

    
    1.微观行为特征
    微观行为是不同行为个体在交通行为活动中所体现的行为特征。以单个乘客或行人为研究对象，从行人微观角度对行为参数进行分析，有助于反映和描述行人出行换乘行为与其自身个体特征之间的关系。乘客微观行为特征参数主要包括步幅、步频、步速、期望速度、加减速度、空间需求和路径选择等。
    1）步幅
    步幅是指行人行走时每跨出一步的长度。步幅的分布区间，因性别、年龄不同而稍有差别。男性行人步幅在0.5～0.8m的占95%，女性行人步幅在0.5～0.8m的占94%以上。步幅不仅因性别、年龄而异，而且受人行道面铺装平整程度的影响。路面良好，步行自由度大，步幅整齐；路面不良，步行受到拘束，步幅凌乱。步幅大小与步速快慢几乎无关，但是和行人的运动空间有关。
    2）步频
    步频是行人移动时的步数频率，步数为步行者在单位时间内两脚着地的次数，一般以每分钟移动的次数为计量单位，常用单位是步/mi
    。一般人的步频为80～150步/mi
    ，常用值为120次。行人的步频主要受到行人的出行目的、天气情况、携带行李、步行设施和周围行人速度等因素的影响。
    3）步速
    步速即步行速度，是行人步幅与步频的乘积。影响行人步速行为的因素很多，包括行人个体因素（人种、年龄、性别、行动能力、健康程度等）、出行因素（出行目的、路线熟悉程度、行李携带情况、出行长度等）、行人交通设施因素（设施类型、坡度、安全出口等）、环境因素（周围环境、天气条件）等。儿童的步速随机性较大，老年人步速较慢，成年人正常的步速在1.0～1.3m/s。一般情况下，男性比女性步速快；工作、事务性出行，步行速度较快，生活性出行较慢；心情闲暇时步速正常，心情紧张、烦恼时速度较快；行人携带行李越多，步速越慢；行人周围环境密度越大，步速越小。
    行人运动具有很大灵活性，不时进行加速或减速，步速几乎不固定。步速的分布范围较宽，为0.5～2.16m/s，但集中在1.0～1.3m/s的行人步速占全部行人步速的60.7%。
    4）期望步速
    期望步速，也叫理想步速，是指在理想状态下，不存在外界干扰时，行人期望保持的正常理想速度，属于个人最大舒适度和最小能量消耗之间的一个均衡值，与年龄、性别、时间、出行目的等有关。期望步速，不是在一般行人流中测到的个体行人的最大移动速度，而是在理想状况下行人期望保持的一个最佳速度。
    5）加减速度
    行人受到设施、周边行人及站内信息等周围环境的影响，不能按照平稳的速度行进时，会激发加减速行为，以调整行走状态来适应周边环境。在拥挤环境下，行人的加减速行为较为频繁，且变化时间极短，严重影响行人步行的舒适性。行人平均起动时间一般在3s左右，即加速度在4.47m/s2
    左右。
    6）空间需求
    个体空间需求是指行人在步行设施中对活动空间的要求，分为静态空间需求和动态空间需求。静态空间需求主要是指行人在静止等待的状态下所占据的空间范围，身体前胸后背方向的厚度和两肩的宽度是行人步行设施空间设计中所必需的行人静态空间需求。
    动态空间需求分为步幅区域、放置两脚区域、感应区域、行人视觉区域及避让反应区域等。感应区不像步幅那样容易测得，在很大程度上受人的知觉、心理和安全等因素的影响。行人正常行走时，通常会在前方预留一个可见区域，以保证有足够的反应时间，以便采取避让行为等。
    7）路径选择
    路径选择是指行人在移动过程中，为到达目的地对移动路线做出的选择。行人在移动过程中是潜意识地通过观察自己前方区域内的交通状况做出自己的行为选择，行人观察区域不是圆形范围，而是前方相对比较长而侧面相对较短的椭圆形范围。行人周边的交通条件常常会影响观察区域范围的大小，从而影响行人的路径选择行为。研究表明，行人在路径选择时更愿意选择最快到达的路线，行走时趋于与障碍物和其他行人保持一定的间距。行人在移动过程中，会根据不同的交通条件采取追随前方行人、避免碰撞、侧身通过、停止等待等行为。
    2.宏观群体特征
    行人流的宏观群体特征，主要是指大量行人在某一区域和时间段内表现出来的群体行为特征，包括行人流三要素、行人流自组织现象及行人流拥堵激波与踩踏现象等。
    1）行人流三要素
    行人流的三要素包括流量、速度和密度。
    行人流量是统计一定时间内通过行人交通设施某一断面的行人数量，以每15分钟或每分钟作为统计单位。行人流的平均速度是指在行人流中所有个体行人的平均速度，单位为m/s或m/mi
    。行人流的平均速度在低密度的情况下主要受行人个体因素、出行因素等内在因素的影响，在高密度的情况下主要受行人所在的行人交通流的类型等外在交通因素的影响。行人流的密度是指在行人移动区域内单位面积上的行人平均数量，单位为人/m2
    。行人空间也被用来表示行人在某一移动区域内的拥堵程度，行人空间是指在某一移动区域内每个行人占据的平均面积，单位为m2
    /人。
    行人密度越大说明行人的拥挤程度越高，行人自由移动的空间越小，行人之间的相互干扰就越大，以自由流速度移动的可能性就越小；同时行人之间的冲突妥协机会也将增强，为了行人流整体的利益，行人之间会产生自组织现象。行人流在低密度的情况下，行人可以按照自己的意愿，以自由的速度移动；在高密度的情况下，特别是在紧急恐慌的疏散情况下极易发生拥堵踩踏事件。
    行人流的密度、速度、流量之间的基本关系与机动车流的参数之间的基本关系相类似。行人流速度随着密度的增加，行人占据的空间越来越小，因此行人的移动性越来越差，所以行人的平均速度越来越小。在行人密度较低的情况下，行人拥有较高的移动空间，行人可以拥有较大的自由度，容易达到最大速度，因此随着行人数量的不断增加，流量也在逐渐增加。同时，行人平均空间逐渐减小，行人之间的干扰越来越大，因此行人的速度和流量都逐渐减小，最后速度和流量都降为零，变为完全拥堵状态。
    2）行人流自组织现象
    行人流的自组织现象是指行人流内部的个体行人之间在无外界力量的指导下由于自身因素和作用自发组织和生成的行人流宏观现象。主要包括对向行人流的自动分离形成无形通道现象、在交通设施瓶颈处对向行人交替通过现象、交叉口行人流产生斑纹现象等自组织现象。
    行人是具有移动目的地的自驱动个体，是高级智慧的智能体，具有超强的灵活性和适应性。行人在移动过程中，不仅受自身出行目的、身体状态、焦急程度等因素的影响，同时，还受行人交通设施、交通环境、交通流的类型等外界因素的影响。并且多数情况下，行人是在多个个体的群体中移动形成行人流。在行人流中，个体为到达自己的行为目的地，在选择最佳路径的同时，彼此之间将会争夺有限的交通资源，在行人个体之间发生位置冲突和路线冲突，行人之间的冲突将会导致行人速度和行人流量的降低，失去理智恐慌的位置冲突将会导致行人的踩踏事件。为提高行人流的移动效率，避免踩踏等恶**通事件的发生，行人在争夺交通资源的基础上合理地处理位置冲突，在竞争与妥协的基础上协调合作以满足行人流移动的群体效率，因此，行人流常常会伴随自组织现象。
    在交通枢纽步行设施内，常常能观察到对向行人流自动分开，形成无形通道的现象，在无形通道内行人的移动方向相同。移动方向相反的行人自动分离，分别形成自己的移动通道，减少和避免了对向行人之间的必要冲突，使对向行人流演变为移动效率较高的单向行人流，提高了整个对向行人流的移动效率。这种自动分离和无形通道的形成不是建立在个体行人之间有意识的或交流的基础上，而是行人无意识的自发基础上。
    在对向行人流的自组织现象中，无形通道的个数与交通设施的宽度和长度、行人流内在和外界的干扰有关。无形通道的形成过程也与时间相关，在对向行人流相遇的通道内，开始将会形成比较窄小的无形通道，随着时间的推移，这些窄小的通道将会逐渐融合为比较宽大的通道，以减少通道之间的行人干扰。在高密度的情况下，大的行人扰动或恐慌的人群由于迫切超越前方行人将会破坏有序的无形通道，造成移动方向相反的行人拥堵在一起停止不前。
    在交通设施瓶颈处的对向行人流往往会产生不同方向的行人流交替占用瓶颈位置通过瓶颈的自组织现象。在行人流处于恐慌的情况下，在瓶颈处也会发生交通拥堵的死锁现象。
    在交叉的行人流公共区，往往会生成行人自组织的斑纹现象。斑纹现象也是一种冲突行人自发分离的现象，但与对向行人流的无形通道相比，斑纹是由同类行人组成的密度带并向交叉流移动的方向移动。斑纹交织在一起，行人在斑纹内向侧前方移动，从而使两类行人以连续流的形式交织在一起向前移动，行人没有停止等待等行为，提高了整个行人流的移动效率。
    3）行人流拥堵激波与踩踏现象
    在交通枢纽步行设施内，行人流高密度区域内往往会产生行人流激波现象，拥堵流的恐慌疏散会诱发拥堵踩踏现象。
    在行人流密度较小的情况下，行人之间干扰很小，行人占据的空间和自由度比较大，行人能以自由流向前移动，单个行人的不稳定因素不会传递到整个行人流中的其他行人，此时行人流不具备连续介质的特性，属于离散个体的随机组合。当在行人流密度较高的情况下，特别是行人之间发生拥堵时，此时行人之间的干扰增大，占据空间缩小，行人的移动很大程度上取决于周围的交通状况，行人流中的干扰和波动都将会以波的形式扩散到整个行人流，并往往伴随有激波的产生。
    根据行人的密集程度，恐慌状态下的行人紧急疏散可分为3个状态：低密度的行人自由疏散状态、高密度的行人密集拥挤状态、行人拥挤踩踏状态。在低密度的行人自由疏散中，由于行人密度较低，形不成密集的拥堵区域，行人之间没有生成相互接触的拥挤力；在高密度的行人密集拥挤中，由于行人处于停滞的拥堵状态，行人之间相互接触且推搡严重，从而产生拥挤力，拥挤力的传递和累积容易导致拥挤死伤事件；当密集拥挤状态中发生行人倒地致伤等事件后，疏散行人进入拥挤踩踏状态，诱发更大的行人死伤。