CN108457153A - 一种大学校园石板路铺设间距确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大学校园石板路铺设间距确定方法。首先确定石板路的铺设要素主要为板宽b、相邻两块板边距离c、相邻两块板中心距离d的关系为c=d‑b、院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例x；对板宽b与性别的关系：b=0.03x+0.32；对板中心间距d与性别的关系：d=0.05x+0.65；由于c=d‑b，板边距c与性别关系：c=0.02x+0.33。通过使用本发明方法来确定石板路铺设间距，在校园中模拟铺设临时石板路，通过调查问卷，在舒适满意度上感觉舒适的行人分别为93%与91%；通过脑电波设备，按建议值铺设的石板路和普通道路上行走时，脑电波则处于一个相对平稳的状态。所以，按照本发明确定的参数铺设的石板路相对于其他石板路来说，更适合于行人去行走，这些铺设参数具有参考价值。

Description

一种大学校园石板路铺设间距确定方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种大学校园石板路铺设间距确定方法。

背景技术

在大学校园中，为了绿化环境，相邻两建筑物之间的空地通常种满植物，其中草地的铺设最为常见。为了引导往来相邻两建筑物的行人不践踏草坪，校园管理方通常会在草坪上铺设小路供行人行走。在多种铺装材料中，石质铺装道路本身具有观赏性作用，能够在不影响景观的前提下给予行人通行的条件。所以校园石板路广泛分布在校园内的各个区域并具有很高的使用率，教学楼、图书馆、实验楼以及小公园等休闲场所，都可以见到石板路。

在高校中，石板路作为水泥混凝土路面及人行道铺装等路面的补充，使用石板路的行人基本以学生为主，相对于水泥混凝土路面及人行道铺装等路面的道路使用者而言，石板路的使用者往往处于一种悠闲的步行状态。

由于各种原因，石板路的路面铺装有较大的随意性。在现行规范中，除《城市绿地设计规范》（GB50420-2007）规定绿地小路的宽度不应小于0.8m外，《城市道路设计规范》（CJJ37-2012）、《公园设计规范》(CJJ 48-92)及其他相关规范中，并未对这种石质铺装的铺设要素如板宽、板边距等进行规定。由于石板路施工的随意性，石板路的间距、宽度未充分考虑到行人的步行特性铺设，致使行人在石板路上行走时的舒适性较差。首先，行人在石板路上行走时容易踏空或踏入石板之间的间隙内，造成意外的伤害及鞋子的损伤；其次，在行人交通流高峰时段，行走的不舒适性导致石板路通行能力严重降低，使得石板路非但不能缓解交通压力而且更增加了拥堵程度；最后，由于石板路铺装不当导致行走舒适性差，部分行人会放弃在石板路上行走而选择行走在石板路旁的草地上，大大违背其铺设的初衷。因此，大学校园内石板路的铺设要素需要充分考虑的行人的步行特性。

本发明涉及一种大学校园石板路铺设间距确定方法，已知石板路的铺设要素主要为板宽b、相邻两块板边距离c、相邻两块板中心距离d和院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例x等条件，对相邻两块板边距离进行建模，通过实验得出可靠数据，进而验证实验模型，最终得到石板路铺设最佳间距。按照本发明确定的参数铺设的石板路相对于其他石板路来说，更适合于行人去行走，这些铺设参数具有参考价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大学校园石板路铺设间距确定方法，该方法简便易行、准确可靠，满意度高，可以极大地改进现状石板路铺设现状。通过对大学校园石板路铺设间距的确定，可以增大石板路的通行能力，降低行人在石板路上行走时的损伤几率，并对景观具有一定的保护作用。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种大学校园石板路铺设间距确定方法，包括如下步骤：

（1）确定石板路的铺设要素，即板宽b、相邻两块板边距离c、相邻两块板中心距离d的关系：c=d-b；

其中，影响板宽b的指标为足部尺码，踏板宽度应至少能容纳一只脚的长度，且预留10cm的空间；同时考虑到造价的原因，石板的长度不宜过长；因此，对板宽b与男女生性别比例建立如下的关系：

b=0.03x+0.32

式中：x为院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例；

（2）影响相邻两块板中心距离d的指标为身高、性别、单/多人行走；由于不同身高的行人步幅均数无显著性差异，单人行走的步幅显著地高于多人行走的步幅，且由于不同高校、不同使用阶段石板路的使用者身高与单/多人行走状态不同，故而身高与单/多人行走的KPI权重为0；

对相邻两块板中心距离d与男女生性别比例建立如下的关系：

d=0.05x+0.65

（3）由于c=d-b，因此相邻两块板边距离c与男女生性别比例关系如下所示：

c=0.02x+0.33；

由此即可在知道院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例的情况下，得到大学校园石板路铺设的最佳间距。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法简便易行、准确可靠，满意度高，可以极大地改进现状石板路铺设现状。通过对大学校园石板路铺设间距的确定，可以增大石板路的通行能力，降低行人在石板路上行走时的损伤几率，并对景观具有一定的保护作用。

附图说明

图1为行人步行数据采集。

图2为步频的统计分布。

图3为步速的统计分布。

图4为步幅的统计分布。

图5为石板路施工要素。

图6为男生女生步幅分布直方图。

图7为不同身高条件下步幅分布直方图。

图8为单/多人行走条件下步幅分布直方图。

图9为按建议值所铺设的石板路。

图10为校园内实际铺设的石板路。

图11为NE无线脑电系统8通道真人示意图。

图12为被试在第一组石板路上行走。

图13为被试在第二组石板路上行走。

图14为男生行走在两种不同石板路上和正常行走时的平均脑电波动。

图15为女生行走在两种不同石板路上和正常行走时的平均脑电波。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供了一种大学校园石板路铺设间距确定方法，包括以下步骤：

（1）石板路的铺设要素主要为板宽b、相邻两块板边距离c、相邻两块板中心距离d，其中：c=d-b。

其中，影响板宽的指标为足部尺码，踏板宽度应至少能容纳一只脚的长度（275mm），除了一只脚的长度外，最好还要预留10cm的空间。同时考虑到造价的原因，石板的长度不宜过长。对板宽b与性别建立如下的关系：

b=0.03x+0.32

式中：x为院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例，单位：米。

（2）影响板中心间距的指标为身高、性别、单/多人行走。根据实验调查分析结果显示，不同身高的行人步幅均数无显著性差异，单人行走的步幅显著地高于多人行走的步幅，而由于不同高校、不同使用阶段石板路的使用者身高与单/多人行走状态不同，所以身高与单/多人行走的KPI权重为0。

对板中心间距d与性别建立如下的关系：

d=0.05x+0.65

式中：x为院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例，单位：米。

（3）由于c=d-b，所以板边距c的关系如下所示：

c=0.02x+0.33

式中：x为院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例，单位：米。

以下对本发明方法进行具体阐述。

影响行人步幅、步频、步速的因素有身高、性别、年龄等，根据大学校园内的行人交通流组成，从男女性别、身高，单/多人、是否负重、性格分析等影响因素对行人步行特性进行分析，从而得出大学校园内行人步行的特征，以此为依据，结合高校学生的足部尺码数据，对校园石板路的铺设要素提出建议。

1 实验设计

在对被试进行步行特征数据采集之前，通过填写心理评定问卷来确定被试性格，根据填写结果，将被试分为AB两种性格：

A性格人群属于较具进取心、侵略性、自信心、成就感，并且容易紧张。

B型人格者则属较松散、与世无争，对任何事皆处之泰然。

试验人员在普通的水泥混凝土路面上铺好皮尺，邀请被试在平行于皮尺的路面上行走（行走的长度约为20m）。并在皮尺旁架设6台录像机，确保录像机能够记录行人的足迹及皮尺的刻度。行走过程中试验人员用秒表对被试的行走过程进行计时。在完成试验后，试验人员对采集到的录像进行分析（见图1）。

其中步频为被试的行走步数除以行走时间。步速为被试行走总长度除以行走时间。步幅通过视频分析，截取行人每次行走的步幅，并取平均值。实验前通过询问的方式对被试人员的身高及足部尺码进行了登记。

1.2实验对象的选取

为了保证实验结果的可靠性，本实验随机邀请了310名在校大学生作为被试，在经过数据采集、剔除无效样本后，本发明对306个有效样本进行统计分析，306个有效样本的分布如表1所示。

1.3 实验结果总体分析

表2列出了306个有效样本的步频、步速、步幅统计分析。

从统计分布图2-4中可以看出，高校学生的行人步频、步速、步幅分布基本呈正态分布。

根据石板路的施工要素，主要为板宽b、相邻两块板中心距离c、相邻两块板边距离d，其中：b+d=c（详见图5）。其中，影响板宽b的因素主要是在校大学生的足部尺码，根据调查数据，被试男性足部尺码的平均值为25.95cm，女性足部尺码为23.48cm。此外，行人步行特征中，步幅对石板路相邻两块板边距离d具有极高的影响，而步频与步速在石板路的铺设上对板宽和相邻两块板中心距离的关系不大。因此，本发明着重对步幅进行分析。

1.4 性别对步幅的影响分析

利用stata软件绘出男生、女生步幅的分布图，从统计图中可以看出男生与女生的步幅分布基本呈正态分布（如图6）。

为了探究性别对行人步幅的影响，对男性与女性的步幅均值差异进行显著性检验，建立原假设如下：

式中a代表男性 b代表女性。

利用stata软件对样本进行方差分析，显著水平取α=0.05。

由上述结果可知：无效假设H₀检验所对应的p值<0.01，可以认为这两组均值有显著差异。由 Bonferroni统计检验结果表明：男性的步幅显著地高于女性的步幅 (p<0.005)。

1.5 身高对步幅的影响分析

行人的身高不同，造成的行走行为特征也会存在差异，身材高大的与身材较小的行人行走的步幅也会有所不同。陈然等^[22]统计的数据中可看出,国外行人由于身高等因素比我国行人平均步速快。本发明结合校园内学生的身高特征，将被试身高分为三个范围，155cm-165cm、165-175cm、175-185cm。

利用stata软件绘出不同身高条件下步幅的分布图7，从统计图中可以看出不同身高条件下步幅分布基本呈正态分布。

为了探究性别对行人步幅的影响，对身高因素的步幅均值差异进行显著性检验，利用stata软件对样本进行方差分析。分析结果表明，无效假设H₀检验所对应的p值<0.01，可以认为这三组均值有显著差异。由 Bonferroni统计检验结果表明：身高为155cm-165cm的步幅显著地低于身高为165-175cm、175-185cm的步幅 (p<0.005)。身高为165-175cm与身高为175-185cm的步幅均数无显著性差异。限于篇幅仅列出Bonferroni统计检验表。

1.6 单/多人对步幅的影响分析

行人步行速度除受自身的因素和环境因素影响外，单独行走和结伴而行也对步速有一定影响，如图8所示。

对单/多人行走因素的步幅均值差异进行显著性检验和方差分析。分析结果表明，无效假设H₀检验所对应的p值<0.01，可以认为这两组均值有显著差异。由 Bonferroni统计检验结果表明：单人行走的步幅显著地高于多人行走的步幅 (p<0.005)。

1.7 负重及AB型性格对步幅的影响分析

由 Bonferroni统计检验结果表明：A型性格与B型性格的行人步幅均数无显著性差异(p＞0.005)；是否负重的行人步幅均数无显著性差异 (p＞0.005)。因此本发明不予展开论述。

1.8 基于KPI指标的石板路铺设要素分析

KPI(Key performance indicators)全称为关键绩效指标，是通过对组织内部某一流程的输入端、输出端的关键参数进行设量、取样、计算、分析，衡量流程绩效的一种目标式量化管理指标，是一种把组织的战略目标分解为可运作的远景目标的工具。综合上述实验分析的内容，发明人给出了石板路铺设要素的各级KPI。

影响板宽的指标为足部尺码，踏板宽度应至少能容纳一只脚的长度（275mm），除了一只脚的长度外，最好还要预留10cm的空间。同时考虑到造价的原因，石板的长度不宜过长。根据样本数据的分析与整合，对板宽b与性别建立如下的关系：

b=0.03x+0.32

式中：x为院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例，单位：米。

影响板中心间距的指标为身高、性别、单/多人行走。由于不同高校、不同使用阶段石板路的使用者身高与单/多人行走状态均难以估计，所以身高与单/多人行走的KPI权重为0。根据对布幅数据的分析与整合，对板中心间距d与性别建立如下的关系：

d=0.05x+0.65

式中：x为院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例，单位：米。

由于c=d-b，所以板边距c的关系如下所示：

c=0.02x+0.33

式中：x为院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例，单位：米。

2结论和建议

根据实验数据分析，结论如下：（1）影响校园学生行人步幅的主要因素为：性别、身高及单/多人行走；（2）校园学生行人步幅大致分布在0.6-0.8米/步的范围内，因此不考虑美观等装饰因素的条件下，两板块中心间距应符合行人步幅范围；（3）校园学生中，男性足部尺码的平均值为25.95cm，女性足部尺码为23.48cm，男性的平均步幅为0.70米/步，女性的平均步幅为0.65米/步。根据以上结论，本发明提出校园石板路铺设要素的建议值。

3验证

脑电波（Electroencephalogram,EEG）是大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。世界上已有部分学者利用脑电对行人的行为进行研究[25]。

根据表6中对板宽b、相邻两块板中心距离c、相邻两块板边距离d三个参数的建议值，在校园中模拟铺设了一条长度为8m的临时石板路。为了探究模拟石板路的宽度比起其他宽度的石板路是否更为舒适，我们利用脑电波设备进行了验证实验。

如图12-13所示，本次实验共进行了30组的被试，其中考虑到性别的因素，分别进行了15组的男生实验和15组的女生实验。每个被试头戴NE无线脑电系统（E2015U908-14）分别进行三组的对照实验，第一组让被试行走在按照表6中的参数铺设的如图9所示的石板路上；第二组让被试行走在一条如图10所示的校园中实际铺设的石板路上（板宽b=28cm，相邻两块板中心距离c=27cm，相邻两块板边距离d=55cm，三个参数均小于表6中的建议值）；第三组让被试正常行走在普通道路的路面上，规定这三种情形下的行走距离均为8米，每组实验前被试将有2分钟休息时间，确保每组实验之间无相互干扰现象。实验完毕后对这三种情况的行人的脑电波的变化进行分析和探究。

本次实验所采用了8通道，其中从通道1至通道8分别一一对应的是：AF3、F3、C3、FZ、cz、AF4、F4、C4。真人演示图如图11所示。由上述，我们可以知道，选取的八个点分别位于额区和中央区，其中位于额区的有：AF3、F3、FZ、AF4、F4。位于中央区的有：C3、cz、C4。通过在不同照明方式下，对8个脑电通道的脑电波幅度进行采集和分析，得到不同石板的宽度以及石板间距对行人脑电波的影响。

图14 和图15出男生和女生分别行走在两种不同石板路上和正常行走时的平均数据：

实验结果表明无论是男生还是女生，行走在实际铺设石板路上，都会引起脑电波起伏的增大。而在按建议值铺设的石板路和普通道路上行走时，脑电波则处于一个相对平稳的状态。这说明按照表6中的参数铺设的石板路上行走与人们正常行走并没有什么差异，而被试在较短间距情形下的石板路行走时则让人感觉不舒适自在。若是将男生和女生的脑电波变化图进行一个对比，可以看出，虽然在实际铺设的石板路二者都表现出了较大的脑电波波动起伏，但女生所表现处的脑电波起伏波动明显会比男生的要来的大，会发生这种情况可能是由于女生相对于男生来说步幅要小一些，且足部尺码相对男生要短一些。所以，按照表6中的参数铺设的石板路相对于其他石板路来说，更适合于行人去行走，这些铺设参数具有参考价值。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种大学校园石板路铺设间距确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）确定石板路的铺设要素，即板宽b、相邻两块板边距离c、相邻两块板中心距离d的关系：c=d-b；

其中，影响板宽b的指标为足部尺码，踏板宽度应至少能容纳一只脚的长度，且预留10cm的空间；同时考虑到造价的原因，石板的长度不宜过长；因此，对板宽b与男女生性别比例建立如下的关系：

b=0.03x+0.32

式中：x为院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例；

（2）影响相邻两块板中心距离d的指标为身高、性别、单/多人行走；由于不同身高的行人步幅均数无显著性差异，单人行走的步幅显著地高于多人行走的步幅，且由于不同高校、不同使用阶段石板路的使用者身高与单/多人行走状态不同，故而身高与单/多人行走的KPI权重为0；

对相邻两块板中心距离d与男女生性别比例建立如下的关系：

d=0.05x+0.65

（3）由于c=d-b，因此相邻两块板边距离c与男女生性别比例关系如下所示：

c=0.02x+0.33；

由此即可在知道院校或铺设地点男生占男女生总人数的比例的情况下，得到大学校园石板路铺设的最佳间距。