基于实测步行参数的天津城建大学校园人行步道优化方案研究

吴港 邢郡 王守耕 李盼盼 李英志 时键

摘要：基于天津城建大学青年大学生步行特性参数，研究大学校园人行步道优化方案。通过视频采样法，对1066个男生样本，1017个女生样本进行数理统计分析，得到置信水平为90%的男生步幅区间为0.6m-0.9m，置信水平为90%的女生步幅区间为0.5m-0.8m，提出了 “交错型”和 “V型”新型校园人行步道的布设方案。

关键词：人行步道；步幅；步频；数理统计；视频采样

Abstract：Based on the walking characteristics of young college students of Tianjin Chengjian University，this paper studied the optimization plan of the campus Pedestrian trail. Through the video sampling method，a statistical analysis of 1066 male college student samples and 1017 female college student samples was conducted. Male college student with a confidence level of 90% has a stride range of 0.6m-0.9m，and female college student with a confidence level of 90% has a stride range of 0.5m-0.8m. The layout scheme of "staggered" and "V" new campus Pedestrian trail is put forward.

Key words：Pedestrian trail；stride length；stride frequency；mathematical statistics；video sampling.

人行步道常见在校园、公园、景点等地，既有通行作用又有休闲娱乐、装饰美化环境的作用[1]。高校人行步道作为水泥混凝土路面的补充，以及湖边散步休闲娱乐的林间小路，可一定程度上引导行人不践踏草坪，以石板路为主的人行步道，在高校校园中较为常见。

在行人步行参数的研究中，最早的是1971年悉尼大学Henderson的研究成果：人群中单个行人的步行速度呈正态分布，人群行人平均速度为1.34 m/s [2-5]。近年来国内外许多学者对交通枢纽、人行横道、十字路口等不同地段进行了人行步道铺设研究 [6-8]，杨艳群等人对影响步幅的因素进行了研究，并提出在大学校园内人行步道铺设的建议值[9]。

现行规范中，只有《城市绿地设计规范》（GB50420—2007）规定绿地小路的宽度不应小于0.8 m，其他相关规范并未对这种人行步道铺设间距及宽度等进行规定[10-12]。

当前校园人行步道的铺设仍存在很多问题：人行步道的间距、宽度未充分考虑到行人的步行特性而随意铺设，致使行人舒适度较差，进一步导致人行步道通行能力严重降低，也容易导致行人踏空，造成意外伤害及鞋子的损伤，这都大大违背其铺设的初衷。合理设计人行步道的铺设间距及宽度，对提高行人舒适度和保护铺设地草坪都具有重要意义。

大学校园内人行步道的铺设需要充分考虑行人步行特性，为了探究适合大学生步行特点的人行步道铺设方案，作者研究了天津城建大学校园内大学生正常步行状态下的步行特性，分析了大学生的步幅、步频、步速等步行参数，并提出了人行步道新型布设方案。

1 实测步行参数统计值

1.1 测试方法

为了保证试验结果的可靠性，选取了天津城建大学校园内符合试验要求的建园一路中的一段，本试验段距离12m，通过此路段的人流适中。有持续人流通过试验段时，距离试验段10m处固定一台运动相机，测试人员控制视频录制状态，实时全景拍摄通过此路段的行人体态特征和行走状态（见图1），对所拍摄的视频进行反复观看分析，只选取正常状态下独立行走且行走路线为直线的行人样本，从大量行人样本中剔除异常值，共筛选出了符合试验要求的1066个男生样本和1010个女生样本，并对这些样本进行了数理统计分析。

1.2 统计结果

利用 MATLAB 和 STATA软件对步幅、步频和步速的数据进行分析，绘制直方图并用正态分布进行数据拟合，最后进行拟合度的检验。从统计分布图可以看出，被测青年大学生的步速，步频，步幅分布基本呈正态分布，得到男生的平均步幅为0.73m，女生的平均步幅为0.66m。抽样误差为±2.3%，置信水平为90%的男生步幅區间为0.6m-0.9m，女生步幅的区间为0.5m-0.8m。

（1）男生步行参数统计结果

（2）女生步行参数统计结果

2 校园人行步道布设方案研究

影响人行步道板宽的主要因素为大学生的鞋子尺码，由于大学生以运动鞋为主，在调查中随机询问了100个行人（50男、50女）的鞋子尺码和各种运动鞋尺码的长度，分析认为可取男生鞋子尺码均值为25.5cm，相应板宽可取35cm，可取女生鞋子尺码均值为22.9cm，相应板宽可取33cm。行人步行参数中，对相邻两板间距离影响最大的是步幅，而步频与步速与相邻两板间的距离相关不大[13]。

基于步幅数理统计结果并考虑行人步行特点与环境相适应度，提出了两种新型校园人行步道布设方案。

2.1 方案一

“交错型”校园人行步道，如图6所示，在需要铺设人行步道的位置铺设两条人行步道，两条人行步道交错布置。上幅路供男生行走，板宽为0.35m，中心间距为0.66m，下幅路供女生行走，板宽为0.33m，中心间距为0.66m，两条人行步道紧密接连，错落布置，图6所示形式为单人单向通行，若人流量较大时，可延长宽度。此种方案较为适宜布设在具有坡度的地方，更能体现交错而至、起起伏伏，与环境相适应，及增加了校园文化特色。

该方案优点：男女生各行其道，互不干扰，交错布置，与自然风景相互衬托。缺点：①当交通量大时或者某些情况下不允许选择合适路线时，男女生会错走适合自己的路线，造成舒适度差。②石板的用量较大，材料利用率不高。③实用性较差，不宜大面积布设。

2.2方案二

进一步优化方案一，提出“V型”校园人行步道布设方案，如图7所示，在需要铺设人行步道的位置，用石板拼出“V”形状，顺次叠加，此种方案最大间距为1m，核心间距范围为0.50m-0.90m，可供男女生通行。

若交通量较大时可采用组合“V型”人行步道，如图8所示，为了更好的与环境和行人步行特点相适应，组合“V型”人行步道可采取交叉式、椭圆式和菱形式等方式。此方案人行步道較为适宜布设在平坦的路面上。

该方案中的基础“V型”样式施工要素为两板最大中心间距为X，板长为Y，将女生步幅区间和男生步幅区间的下限值为中间道路中心宽度，可得两板张开夹角经验公式，=2arctan（X/2Y）。X在1m-1.2m时最为合适，保证该步道为三人道，可取Y为1.65m，该方案的两板夹角设置区间可取33.8°-40°。若X，Y值继续增大，会造成材料的浪费和与环境的不匹配。

方案二优点：①通行方便快捷，设计新颖。②交通量大时，可快速选择适合自己的间距行走。缺点：施工较为复杂

人行步道设计除满足使用功能外，布设样式应根据不同环境选用不同的色调、不同搭配与构图设计，体现人行步道与环境的协调和融洽，衬托校园中的特色景观，也可以根据不同的地质、环境改变人行步道的材料，形式。

在校园中铺设了方案一和方案二的两条长度为10m的人行步道试验段，并随机邀请男女生各20人，在人行步道上通行，通行后询问其行走的舒适度，受试者均反映与之前校园中的人行步道相比舒适度有了大幅提升。

3结论

使用视频采样法获得青年大学生步行参数，基于步行参数统计值研究天津城建大学校园人行步道新型布设方案。

（1）步幅：男生样本的均值为0.73m，标准差为0.07，步幅范围为0.6m-0.9m；女生样本的均值为0.66m，标准差为0.07，步幅范围为0.5m-0.8m。

（2）步频：男生样本的均值为1.90步/s，标准差为0.21；女生样本的均值为1.85步/s，标准差为0.22。

（3）步速：男生样本的均值为1.38m/s，标准差为0.21；女生样本的均值为1.22m/s，标准差为0.21。

（4）人行步道新型方案：

①“交错型”人行步道，男生通行段，板宽为0.35m，中心间距为0.66m，女生通行段，板宽为0.33m，中心间距为0.66m，直线、曲线铺设均可。②“V型”人行步道，石板拼出V的形状，顺次叠加，铺设最大间距为1m，间距范围为0.5m-1.0m，为了更好的与环境和行人步行特点相适应，组合“V型”人行步道可采取交叉式、椭圆式和菱形式等方式。可供男女生通行，直线、曲线铺设均可。

参考文献：

[1]韩谷谷.浅谈园林园路铺装施工技术[J].建筑工程技术与设计，2014（14）：897-901.

[2]HENDERSON L F.The statistics of crowd fluids.[J].Nature，1971，229（5284）：381-383.

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[4] LAPLANTE J N，KAESER T P.The continuing evolution ofpedestrian walking speed assumptions[J].Ite Journal，2004，74（9）：390-395.

[5] ALHAJYASEEN W K M，NAKAMURA H，ASANO M.Effects ofbi-directional pedestrian flow characteristics upon thecapacity of signalized crosswalks[J].Procedia-Social andBehavioral Sciences，2011，16（1）：526-535.

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[7]李明华.轨道交通枢纽行人步行设施适应性分析[D].北京：北京交通大学，2008.

[8]马云龙，熊辉，蒋晓蓓，等.行人特性对步行行为影响分析[J].交通与运输（学术版），2009（1）：98-101.

[9]杨艳群.基于行人步行特征的大学校园人行步道铺设间距研究[J].道路交通与安全，2016（4）：42-47.

[10]本社编.GB50420—2007，城市绿地设计规范[S].中国计划出版社，2007.

[11]北京市园林局.CJJ 48—92，公园设计规范[S].中国建筑工业出版社，1993.

[12]北京市市政设计研究院.CJJ37—2012，城市道路设计规范[S].中国建筑工业出版社出版，2006.

[13]万秋萍，虞亚平，李峰，等.成人身高与足长的回归分析[J].交通医学，2008（2）：194-197.

基金项目：

天津市应用基础与前沿技术研究计划.（17JCYBJC22300）；天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室开放课题基金（12030504）；天津城建大学科技成果转化奖励资助项目（KJZH-CA3-1744；KJZH-CB8-1724）；天津市市级大学生创新创业项目（201710792049）.