1.微觀行為特征
微觀行為是不同行為個(gè)體在交通行為活動(dòng)中所體現(xiàn)的行為特征。以單個(gè)乘客或行人為研究對(duì)象，從行人微觀角度對(duì)行為參數(shù)進(jìn)行分析，有助于反映和描述行人出行換乘行為與其自身個(gè)體特征之間的關(guān)系。乘客微觀行為特征參數(shù)主要包括步幅、步頻、步速、期望速度、加減速度、空間需求和路徑選擇等。
1）步幅
步幅是指行人行走時(shí)每跨出一步的長(zhǎng)度。步幅的分布區(qū)間，因性別、年齡不同而稍有差別。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。步幅不僅因性別、年齡而異，而且受人行道面鋪裝平整程度的影響。路面良好，步行自由度大，步幅整齊；路面不良，步行受到拘束，步幅凌亂。步幅大小與步速快慢幾乎無(wú)關(guān)，但是和行人的運(yùn)動(dòng)空間有關(guān)。
2）步頻
步頻是行人移動(dòng)時(shí)的步數(shù)頻率，步數(shù)為步行者在單位時(shí)間內(nèi)兩腳著地的次數(shù)，一般以每分鐘移動(dòng)的次數(shù)為計(jì)量單位，常用單位是步/mi
。一般人的步頻為80～150步/mi
，常用值為120次。行人的步頻主要受到行人的出行目的、天氣情況、攜帶行李、步行設(shè)施和周圍行人速度等因素的影響。
3）步速
步速即步行速度，是行人步幅與步頻的乘積。影響行人步速行為的因素很多，包括行人個(gè)體因素（人種、年齡、性別、行動(dòng)能力、健康程度等）、出行因素（出行目的、路線熟悉程度、行李攜帶情況、出行長(zhǎng)度等）、行人交通設(shè)施因素（設(shè)施類型、坡度、安全出口等）、環(huán)境因素（周圍環(huán)境、天氣條件）等。兒童的步速隨機(jī)性較大，老年人步速較慢，成年人正常的步速在1.0～1.3m/s。一般情況下，男性比女性步速快；工作、事務(wù)性出行，步行速度較快，生活性出行較慢；心情閑暇時(shí)步速正常，心情緊張、煩惱時(shí)速度較快；行人攜帶行李越多，步速越慢；行人周圍環(huán)境密度越大，步速越小。
行人運(yùn)動(dòng)具有很大靈活性，不時(shí)進(jìn)行加速或減速，步速幾乎不固定。步速的分布范圍較寬，為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，是指在理想狀態(tài)下，不存在外界干擾時(shí)，行人期望保持的正常理想速度，屬于個(gè)人最大舒適度和最小能量消耗之間的一個(gè)均衡值，與年齡、性別、時(shí)間、出行目的等有關(guān)。期望步速，不是在一般行人流中測(cè)到的個(gè)體行人的最大移動(dòng)速度，而是在理想狀況下行人期望保持的一個(gè)最佳速度。
5）加減速度
行人受到設(shè)施、周邊行人及站內(nèi)信息等周圍環(huán)境的影響，不能按照平穩(wěn)的速度行進(jìn)時(shí)，會(huì)激發(fā)加減速行為，以調(diào)整行走狀態(tài)來(lái)適應(yīng)周邊環(huán)境。在擁擠環(huán)境下，行人的加減速行為較為頻繁，且變化時(shí)間極短，嚴(yán)重影響行人步行的舒適性。行人平均起動(dòng)時(shí)間一般在3s左右，即加速度在4.47m/s2
左右。
6）空間需求
個(gè)體空間需求是指行人在步行設(shè)施中對(duì)活動(dòng)空間的要求，分為靜態(tài)空間需求和動(dòng)態(tài)空間需求。靜態(tài)空間需求主要是指行人在靜止等待的狀態(tài)下所占據(jù)的空間范圍，身體前胸后背方向的厚度和兩肩的寬度是行人步行設(shè)施空間設(shè)計(jì)中所必需的行人靜態(tài)空間需求。
動(dòng)態(tài)空間需求分為步幅區(qū)域、放置兩腳區(qū)域、感應(yīng)區(qū)域、行人視覺(jué)區(qū)域及避讓反應(yīng)區(qū)域等。感應(yīng)區(qū)不像步幅那樣容易測(cè)得，在很大程度上受人的知覺(jué)、心理和安全等因素的影響。行人正常行走時(shí)，通常會(huì)在前方預(yù)留一個(gè)可見(jiàn)區(qū)域，以保證有足夠的反應(yīng)時(shí)間，以便采取避讓行為等。
7）路徑選擇
路徑選擇是指行人在移動(dòng)過(guò)程中，為到達(dá)目的地對(duì)移動(dòng)路線做出的選擇。行人在移動(dòng)過(guò)程中是潛意識(shí)地通過(guò)觀察自己前方區(qū)域內(nèi)的交通狀況做出自己的行為選擇，行人觀察區(qū)域不是圓形范圍，而是前方相對(duì)比較長(zhǎng)而側(cè)面相對(duì)較短的橢圓形范圍。行人周邊的交通條件常常會(huì)影響觀察區(qū)域范圍的大小，從而影響行人的路徑選擇行為。研究表明，行人在路徑選擇時(shí)更愿意選擇最快到達(dá)的路線，行走時(shí)趨于與障礙物和其他行人保持一定的間距。行人在移動(dòng)過(guò)程中，會(huì)根據(jù)不同的交通條件采取追隨前方行人、避免碰撞、側(cè)身通過(guò)、停止等待等行為。
2.宏觀群體特征
行人流的宏觀群體特征，主要是指大量行人在某一區(qū)域和時(shí)間段內(nèi)表現(xiàn)出來(lái)的群體行為特征，包括行人流三要素、行人流自組織現(xiàn)象及行人流擁堵激波與踩踏現(xiàn)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。
行人流量是統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)行人交通設(shè)施某一斷面的行人數(shù)量，以每15分鐘或每分鐘作為統(tǒng)計(jì)單位。行人流的平均速度是指在行人流中所有個(gè)體行人的平均速度，單位為m/s或m/mi
。行人流的平均速度在低密度的情況下主要受行人個(gè)體因素、出行因素等內(nèi)在因素的影響，在高密度的情況下主要受行人所在的行人交通流的類型等外在交通因素的影響。行人流的密度是指在行人移動(dòng)區(qū)域內(nèi)單位面積上的行人平均數(shù)量，單位為人/m2
。行人空間也被用來(lái)表示行人在某一移動(dòng)區(qū)域內(nèi)的擁堵程度，行人空間是指在某一移動(dòng)區(qū)域內(nèi)每個(gè)行人占據(jù)的平均面積，單位為m2
/人。
行人密度越大說(shuō)明行人的擁擠程度越高，行人自由移動(dòng)的空間越小，行人之間的相互干擾就越大，以自由流速度移動(dòng)的可能性就越小；同時(shí)行人之間的沖突妥協(xié)機(jī)會(huì)也將增強(qiáng)，為了行人流整體的利益，行人之間會(huì)產(chǎn)生自組織現(xiàn)象。行人流在低密度的情況下，行人可以按照自己的意愿，以自由的速度移動(dòng)；在高密度的情況下，特別是在緊急恐慌的疏散情況下極易發(fā)生擁堵踩踏事件。
行人流的密度、速度、流量之間的基本關(guān)系與機(jī)動(dòng)車流的參數(shù)之間的基本關(guān)系相類似。行人流速度隨著密度的增加，行人占據(jù)的空間越來(lái)越小，因此行人的移動(dòng)性越來(lái)越差，所以行人的平均速度越來(lái)越小。在行人密度較低的情況下，行人擁有較高的移動(dòng)空間，行人可以擁有較大的自由度，容易達(dá)到最大速度，因此隨著行人數(shù)量的不斷增加，流量也在逐漸增加。同時(shí)，行人平均空間逐漸減小，行人之間的干擾越來(lái)越大，因此行人的速度和流量都逐漸減小，最后速度和流量都降為零，變?yōu)橥耆珦矶聽(tīng)顟B(tài)。
2）行人流自組織現(xiàn)象
行人流的自組織現(xiàn)象是指行人流內(nèi)部的個(gè)體行人之間在無(wú)外界力量的指導(dǎo)下由于自身因素和作用自發(fā)組織和生成的行人流宏觀現(xiàn)象。主要包括對(duì)向行人流的自動(dòng)分離形成無(wú)形通道現(xiàn)象、在交通設(shè)施瓶頸處對(duì)向行人交替通過(guò)現(xiàn)象、交叉口行人流產(chǎn)生斑紋現(xiàn)象等自組織現(xiàn)象。
行人是具有移動(dòng)目的地的自驅(qū)動(dòng)個(gè)體，是高級(jí)智慧的智能體，具有超強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。行人在移動(dòng)過(guò)程中，不僅受自身出行目的、身體狀態(tài)、焦急程度等因素的影響，同時(shí)，還受行人交通設(shè)施、交通環(huán)境、交通流的類型等外界因素的影響。并且多數(shù)情況下，行人是在多個(gè)個(gè)體的群體中移動(dòng)形成行人流。在行人流中，個(gè)體為到達(dá)自己的行為目的地，在選擇最佳路徑的同時(shí)，彼此之間將會(huì)爭(zhēng)奪有限的交通資源，在行人個(gè)體之間發(fā)生位置沖突和路線沖突，行人之間的沖突將會(huì)導(dǎo)致行人速度和行人流量的降低，失去理智恐慌的位置沖突將會(huì)導(dǎo)致行人的踩踏事件。為提高行人流的移動(dòng)效率，避免踩踏等惡**通事件的發(fā)生，行人在爭(zhēng)奪交通資源的基礎(chǔ)上合理地處理位置沖突，在競(jìng)爭(zhēng)與妥協(xié)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)合作以滿足行人流移動(dòng)的群體效率，因此，行人流常常會(huì)伴隨自組織現(xiàn)象。
在交通樞紐步行設(shè)施內(nèi)，常常能觀察到對(duì)向行人流自動(dòng)分開(kāi)，形成無(wú)形通道的現(xiàn)象，在無(wú)形通道內(nèi)行人的移動(dòng)方向相同。移動(dòng)方向相反的行人自動(dòng)分離，分別形成自己的移動(dòng)通道，減少和避免了對(duì)向行人之間的必要沖突，使對(duì)向行人流演變?yōu)橐苿?dòng)效率較高的單向行人流，提高了整個(gè)對(duì)向行人流的移動(dòng)效率。這種自動(dòng)分離和無(wú)形通道的形成不是建立在個(gè)體行人之間有意識(shí)的或交流的基礎(chǔ)上，而是行人無(wú)意識(shí)的自發(fā)基礎(chǔ)上。
在對(duì)向行人流的自組織現(xiàn)象中，無(wú)形通道的個(gè)數(shù)與交通設(shè)施的寬度和長(zhǎng)度、行人流內(nèi)在和外界的干擾有關(guān)。無(wú)形通道的形成過(guò)程也與時(shí)間相關(guān)，在對(duì)向行人流相遇的通道內(nèi)，開(kāi)始將會(huì)形成比較窄小的無(wú)形通道，隨著時(shí)間的推移，這些窄小的通道將會(huì)逐漸融合為比較寬大的通道，以減少通道之間的行人干擾。在高密度的情況下，大的行人擾動(dòng)或恐慌的人群由于迫切超越前方行人將會(huì)破壞有序的無(wú)形通道，造成移動(dòng)方向相反的行人擁堵在一起停止不前。
在交通設(shè)施瓶頸處的對(duì)向行人流往往會(huì)產(chǎn)生不同方向的行人流交替占用瓶頸位置通過(guò)瓶頸的自組織現(xiàn)象。在行人流處于恐慌的情況下，在瓶頸處也會(huì)發(fā)生交通擁堵的死鎖現(xiàn)象。
在交叉的行人流公共區(qū)，往往會(huì)生成行人自組織的斑紋現(xiàn)象。斑紋現(xiàn)象也是一種沖突行人自發(fā)分離的現(xiàn)象，但與對(duì)向行人流的無(wú)形通道相比，斑紋是由同類行人組成的密度帶并向交叉流移動(dòng)的方向移動(dòng)。斑紋交織在一起，行人在斑紋內(nèi)向側(cè)前方移動(dòng)，從而使兩類行人以連續(xù)流的形式交織在一起向前移動(dòng)，行人沒(méi)有停止等待等行為，提高了整個(gè)行人流的移動(dòng)效率。
3）行人流擁堵激波與踩踏現(xiàn)象
在交通樞紐步行設(shè)施內(nèi)，行人流高密度區(qū)域內(nèi)往往會(huì)產(chǎn)生行人流激波現(xiàn)象，擁堵流的恐慌疏散會(huì)誘發(fā)擁堵踩踏現(xiàn)象。
在行人流密度較小的情況下，行人之間干擾很小，行人占據(jù)的空間和自由度比較大，行人能以自由流向前移動(dòng)，單個(gè)行人的不穩(wěn)定因素不會(huì)傳遞到整個(gè)行人流中的其他行人，此時(shí)行人流不具備連續(xù)介質(zhì)的特性，屬于離散個(gè)體的隨機(jī)組合。當(dāng)在行人流密度較高的情況下，特別是行人之間發(fā)生擁堵時(shí)，此時(shí)行人之間的干擾增大，占據(jù)空間縮小，行人的移動(dòng)很大程度上取決于周圍的交通狀況，行人流中的干擾和波動(dòng)都將會(huì)以波的形式擴(kuò)散到整個(gè)行人流，并往往伴隨有激波的產(chǎn)生。
根據(jù)行人的密集程度，恐慌狀態(tài)下的行人緊急疏散可分為3個(gè)狀態(tài)：低密度的行人自由疏散狀態(tài)、高密度的行人密集擁擠狀態(tài)、行人擁擠踩踏狀態(tài)。在低密度的行人自由疏散中，由于行人密度較低，形不成密集的擁堵區(qū)域，行人之間沒(méi)有生成相互接觸的擁擠力；在高密度的行人密集擁擠中，由于行人處于停滯的擁堵?tīng)顟B(tài)，行人之間相互接觸且推搡嚴(yán)重，從而產(chǎn)生擁擠力，擁擠力的傳遞和累積容易導(dǎo)致?lián)頂D死傷事件；當(dāng)密集擁擠狀態(tài)中發(fā)生行人倒地致傷等事件后，疏散行人進(jìn)入擁擠踩踏狀態(tài)，誘發(fā)更大的行人死傷。
，