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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
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%的男生步幅区间为0.6m-0.9m，女生步幅的区间为0.5m-0.8m。
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。
若交通量較大时可采用组合“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。此方案人行步道较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，（下转第页）
（上接第页）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.
[3]SISIOPIKU V P，AKIN D.Pedestrian behaviors at andperceptions towards various pedestrian facilities：an examination based on observation and survey data[J].Transportation Research Part F Traffic Psychology &Behaviour，2003，6（4）：249-274.
[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.
[6]夏卿，周海萍.草坪汀步石間距初探[J].园林科技，2013（1）：34-36.
[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）.
作者简介：
管青海（1985—）男，山东诸城人，天津城建大学讲师，博士.
关键词：人行步道；步幅；步频；数理统计；视频采样
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%的男生步幅区间为0.6m-0.9m，女生步幅的区间为0.5m-0.8m。
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。
若交通量較大时可采用组合“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。此方案人行步道较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，（下转第页）
（上接第页）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.
[3]SISIOPIKU V P，AKIN D.Pedestrian behaviors at andperceptions towards various pedestrian facilities：an examination based on observation and survey data[J].Transportation Research Part F Traffic Psychology &Behaviour，2003，6（4）：249-274.
[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.
[6]夏卿，周海萍.草坪汀步石間距初探[J].园林科技，2013（1）：34-36.
[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）.
作者简介：
管青海（1985—）男，山东诸城人，天津城建大学讲师，博士.