武勇彥 魏中華 榮 建 劉小明

（北京工業(yè)大學(xué)交通工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100124）

國(guó)外研究中，美國(guó)聯(lián)邦應(yīng)急管理局（FEMA）編寫了《Special events contingency planning》，對(duì)可能引發(fā)的事件類型進(jìn)行了全面地分析，提出針對(duì)性的準(zhǔn)備和部分經(jīng)驗(yàn)性的應(yīng)對(duì)原則［1］；澳大利亞、加拿大等國(guó)家，也針對(duì)人員密集的活動(dòng)，制定了較為細(xì)致的工作指南，指導(dǎo)進(jìn)行密集人群的現(xiàn)場(chǎng)管理［2－3］；A.E.Berlonghi指 出 要 通 過 可 行 和靈活的組織方法，保障大型活動(dòng)行人的安全［4］.國(guó)內(nèi)的研究中，陳艷艷、史建港等針對(duì)奧運(yùn)活動(dòng)特點(diǎn)，提出了初步多層次的交通組織方法［5］；楊霞指出通過審批的核準(zhǔn)、隱患排查、制定科學(xué)的管理方案和預(yù)案，可以避免大型活動(dòng)中的事故［6］；謝振華等指出人群密度、人群狀態(tài)、人群構(gòu)成等因素對(duì)大型活動(dòng)影響，提出管理的主要程序和辦法［7－8］.本文對(duì)大型活動(dòng)周邊行人設(shè)施的測(cè)試方法進(jìn)行了研究，為相關(guān)部門制定大型活動(dòng)周邊行人管理方案，提供有力的理論基礎(chǔ).

1 場(chǎng)所周邊行人設(shè)施測(cè)試的必要性

1）行人交通量大，持續(xù)時(shí)間短，客流峰值高行人高流量與集散持續(xù)時(shí)間短必然使得場(chǎng)所周邊客流峰值很大.據(jù)相關(guān)部門觀測(cè)，奧運(yùn)體育中心中區(qū)的客流量達(dá)到60 000人／h以上.

2）部分大型活動(dòng)行人客流高峰與日常高峰重合，使行人設(shè)施壓力大大增加.如奧運(yùn)期間，五棵松場(chǎng)館早第一場(chǎng)比賽開始時(shí)間為09：00，大部分觀眾到達(dá)時(shí)間為07：00～09：00，與日常步行出行高峰重合.

3）行人交通流大多數(shù)處在開放空間下，所需空間較大，較易產(chǎn)生交通混亂.從場(chǎng)所內(nèi)至路外行人設(shè)施，行人交通流受到的空間約束發(fā)生改變，由約束空間變?yōu)殚_放空間，行人所需空間急劇變大.部分行人為了追求行人空間，就會(huì)步行在非機(jī)動(dòng)車道與機(jī)動(dòng)車道上，這是場(chǎng)所周邊行人交通混亂的部分原因所在.

4）場(chǎng)所大多位于城市中心的繁華區(qū)域，周邊的行人交通設(shè)施系統(tǒng)已經(jīng)基本形成，容量較難擴(kuò)大，因此，只有通過提高行人管理水平提升行人設(shè)施容量，才能滿足活動(dòng)時(shí)行人交通需求.

5）周邊行人交通行為與交通流較為復(fù)雜.行人步行、穿插、逗留、等待、排隊(duì)等行為同時(shí)存在，另外，行人交通流之間、行人流與非機(jī)動(dòng)車流、機(jī)動(dòng)車流的交叉與沖突等，行人交通十分復(fù)雜.

基于此，有必要根據(jù)大型活動(dòng)行人交通需求，對(duì)周邊行人設(shè)施進(jìn)行測(cè)試，以制定行人管理預(yù)案，提升行人設(shè)施容量，滿足大型活動(dòng)行人需求.

2 測(cè)試手段的選擇

目前，行人設(shè)施的測(cè)試方法主要有經(jīng)驗(yàn)法、模型計(jì)算法、交通仿真法等3種方法.

經(jīng)驗(yàn)法主要依據(jù)管理人員經(jīng)驗(yàn)來判斷是否行人交通問題以采用管理措施.多為交管人員所用，其具有判斷快、費(fèi)時(shí)少等優(yōu)點(diǎn)，但在需求及邊界條件改變后，結(jié)果難以判斷，且判斷過程不直觀，措施效果難以評(píng)價(jià).經(jīng)驗(yàn)法適合現(xiàn)場(chǎng)行人交通管理，多為交警人員采用.

模型計(jì)算法是指利用行人交通模型來計(jì)算設(shè)施是否滿足需求，以決定采用的改善措施.模型計(jì)算法具有精確、直觀的特點(diǎn)，但是模型往往假定不同行為之間是相互獨(dú)立的，而行人行為是相互影響的；當(dāng)行人設(shè)施較為復(fù)雜時(shí)，計(jì)算量大，花費(fèi)時(shí)間很長(zhǎng).該方法適用于行為簡(jiǎn)單單一的系統(tǒng)，如排隊(duì)系統(tǒng)等.

交通仿真法利用行人仿真軟件對(duì)行人交通設(shè)施系統(tǒng)建模，將觀眾需求與行人管理措施轉(zhuǎn)化為輸入條件，進(jìn)行仿真.過程與結(jié)果直觀、精確；可描述不同行人行為之間的相互影響；可實(shí)現(xiàn)與其他交通軟件的數(shù)據(jù)交互，對(duì)行人交通與車輛交通進(jìn)行聯(lián)合仿真；可測(cè)試改善措施效果，從中擇優(yōu)；花費(fèi)時(shí)間較短；但是過于依靠模型行人行為對(duì)描述的精確度，同時(shí)，參數(shù)標(biāo)定也十分重要.此方法適合于對(duì)復(fù)雜行人系統(tǒng)及行人機(jī)動(dòng)交通混合系統(tǒng)的測(cè)試.

對(duì)比三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，決定采用交通仿真法作為行人交通設(shè)施測(cè)試的基本方法.

3 測(cè)試流程

1）活動(dòng)背景資料收集 包括活動(dòng)類型、地點(diǎn)、定位、規(guī)模及活動(dòng)時(shí)間安排、場(chǎng)所周邊交通設(shè)施分布及已確定的交通管理措施.這些是行人設(shè)施仿真測(cè)試的基礎(chǔ)資料.

2）行人交通需求預(yù)測(cè) 包括活動(dòng)者來源、組成、活動(dòng)預(yù)計(jì)出席量、持續(xù)時(shí)間及集散規(guī)律、行人時(shí)間需求分布、行人空間需求分布.

（1）活動(dòng)者組成、來源 活動(dòng)者組成與來源主要取決于活動(dòng)的類型、性質(zhì)、影響力等因素，可參考以往類似大型活動(dòng)，例如演唱會(huì)中，大多數(shù)為中青年.

（2）活動(dòng)預(yù)計(jì)出席量 預(yù)計(jì)出席量確定可參考類似的大型活動(dòng)，也可結(jié)合活動(dòng)的位置、類型、定位、售票價(jià)格等因素進(jìn)行綜合預(yù)測(cè).

（3）行人時(shí)間需求預(yù)測(cè) 根據(jù)行人聚散模型或類似大型活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，確定各時(shí)段到達(dá)的需求總量，如式（1）所示.

式中：Qk為第k個(gè)時(shí)段活動(dòng)者交通總量；Q為參加大型活動(dòng)預(yù)計(jì)出席總量；ηk為第k個(gè)時(shí)段的活動(dòng)者到達(dá)比例.行人交通量是場(chǎng)所周邊活動(dòng)者與社會(huì)背景行人交通量之和.

（4）行人空間分布預(yù)測(cè) 根據(jù)場(chǎng)所周邊交通設(shè)施的位置，確定步行流線起訖點(diǎn)；根據(jù)設(shè)施容量及?？康墓痪€路等因素，確定場(chǎng)所步行起終點(diǎn)的行人OD.

一般情況下，場(chǎng)所周邊的行人OD需疊加參加活動(dòng)的活動(dòng)者的OD與日常周邊的行人OD.

式中：Qij為起點(diǎn)i與終點(diǎn)j之間行人交通量；Qij－b為起點(diǎn)i與終點(diǎn)j之間背景行人交通量；Qij－h(huán)為起點(diǎn)i與終點(diǎn)j之間參加活動(dòng)的行人交通量.

對(duì)一些宣傳、街頭舞蹈類別的大型活動(dòng)，需預(yù)估可能吸引的駐足觀看行人交通量.

3）確定測(cè)試時(shí)段、仿真時(shí)段與測(cè)試范圍 一般情況下，選擇場(chǎng)所周邊行人客流最大的時(shí)段作為仿真測(cè)試時(shí)段.仿真時(shí)段除包括測(cè)試時(shí)段外，還應(yīng)該包括在仿真軟件中加載行人交通量的過程，因此，仿真時(shí)段比測(cè)試時(shí)段長(zhǎng)一些.增加的時(shí)間為開始前與結(jié)束后，各增加最遠(yuǎn)起訖點(diǎn)之間的平均步行時(shí)間.仿真時(shí)段一般為可以選擇5min的整數(shù)倍.

式中：t為仿真延長(zhǎng)或提前的時(shí)間段；l為相距最遠(yuǎn)的起終點(diǎn)之間的距離，m；vfoot為行人的平均步行速度，m／s.

仿真范圍應(yīng)考慮大型活動(dòng)出入口位置、客流主要方向、周邊公交場(chǎng)站、停車場(chǎng)位置、行人設(shè)施等.

5）場(chǎng)所周邊行人設(shè)施建模及參數(shù)標(biāo)定 參數(shù)標(biāo)定中，首先要標(biāo)定行人交通組成、行人自由流步速、不同區(qū)域速度分布、等待區(qū)的等待時(shí)間分布、行人評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系等，同時(shí)，將行人OD、不同區(qū)域行人行走規(guī)則進(jìn)行標(biāo)定，還要將周邊現(xiàn)有的交通管理轉(zhuǎn)化為仿真條件進(jìn)行標(biāo)定中，例如交叉口人行橫道處要設(shè)置行人等待區(qū).

在行人評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系中，同類型的行人區(qū)域，若存在不同類型的約束條件，應(yīng)采用不同的標(biāo)準(zhǔn)，例如是否有人引導(dǎo)，是否有硬件約束，另外，可設(shè)置行人安全界限標(biāo)準(zhǔn)，以此作為必須采取改善措施的依據(jù).

6）校驗(yàn)?zāi)Ｐ图胺抡孢^程 在仿真之前要對(duì)建立的模型進(jìn)行校核，與行人行為進(jìn)行對(duì)照，觀察仿真過程中是否出現(xiàn)失真，并對(duì)仿真模型進(jìn)行調(diào)試，直到與行人交通行為較為相符為止.

7）仿真結(jié)果分析 根據(jù)視頻或圖形文件進(jìn)行初步分析，然后結(jié)合數(shù)據(jù)圖表文件進(jìn)行深層次分析.結(jié)合生成的仿真視頻，可以判定場(chǎng)所周邊是否出現(xiàn)擁堵、擁堵的嚴(yán)重程度、擁堵開始與結(jié)束的時(shí)間；依據(jù)生成的全局及局部區(qū)域的行人最大密度及平均密度圖表，可以確定仿真區(qū)域的行人服務(wù)水平數(shù)據(jù)情況，以及改善后是否有明顯效果.

8）提出行人改善方案并反復(fù)測(cè)試 根據(jù)仿真結(jié)果，結(jié)合仿真區(qū)域行人服務(wù)水平狀況，提出周邊行人交通改善措施.將措施抽象轉(zhuǎn)化為行人仿真軟件的輸入，并重新標(biāo)定仿真模型，多次進(jìn)行場(chǎng)所周邊行人仿真，得到行人交通控制措施的效果.若滿足要求，則作為最終方案；若不滿足要求，則修改行人交通管理方案，重新仿真，直到場(chǎng)所周邊行人交通設(shè)施達(dá)到要求為止.

9）形成行人交通改善方案 綜合場(chǎng)所周邊的行人交通改善措施，形成行人交通改善方案.

4 實(shí) 例

以奧運(yùn)時(shí)北京工業(yè)大學(xué)體育館某晚上比賽為例，對(duì)場(chǎng)所周邊的行人交通設(shè)施進(jìn)行了測(cè)試，應(yīng)用了以上方法.測(cè)試軟件選用Legion行人仿真軟件.

經(jīng)資料收集與調(diào)查，行人總需求為4 906人；場(chǎng)館有2個(gè)出口；周邊有四方橋西、四惠專線、雙井專線、北京工業(yè)大學(xué)南門4個(gè)公交站點(diǎn)；行人道可利用寬度一般為3.5m，四方橋西站點(diǎn)處為1.1 m，其他公交站點(diǎn)處為2.5m；場(chǎng)館周邊沒有停車區(qū)域.

觀眾來源較為復(fù)雜，以國(guó)內(nèi)為主.取0.5h為劃分時(shí)段，進(jìn)散場(chǎng)觀眾比例劃分如表1，表2所列.

由于學(xué)校周邊沒有其他相關(guān)行人吸引設(shè)施，行人很少，因此，忽略背景行人交通量.觀眾各時(shí)段到達(dá)與離開量就是行人交通總量.

表1 進(jìn)場(chǎng)各時(shí)段行人交通量

表2 散場(chǎng)各時(shí)段行人交通量

散場(chǎng)第2時(shí)段行人流量較大，確定為測(cè)試時(shí)段，仿真時(shí)段考慮步行時(shí)間后為40min.

散場(chǎng)時(shí)，周邊吸引點(diǎn)主要為公交站點(diǎn)，預(yù)測(cè)得到場(chǎng)館周邊OD見表3.

表3 場(chǎng)館周邊行人交通OD表 人

根據(jù)仿真結(jié)果，區(qū)域大部分處在E級(jí)服務(wù)水平.考慮到人行道對(duì)行人沒有任何硬約束，為開放空間，服務(wù)水平偏低；在東門西側(cè)四方橋公交站點(diǎn)處出現(xiàn)了F級(jí)服務(wù)水平，最大行人密度為1.86人／m2，見圖1，圖2.

圖1 東出口西側(cè)最大密度圖

圖2 改善前東出口西側(cè)密度變化圖

針對(duì)以上問題，提出建議：（1）建議快速調(diào)度公交車輛，減少東出口西側(cè)四方橋西公交站點(diǎn)等待的乘客量，讓出部分站點(diǎn)作為行人通道；（2）人行道邊界設(shè)置簡(jiǎn)單的警戒線約束行人，將行人開放空間改變?yōu)榧s束空間.

重新標(biāo)定模型參數(shù)，再次仿真重點(diǎn)分析區(qū)域仿真結(jié)果如圖3、圖4所示.

圖3 改善后東出口西側(cè)最大密度圖

圖4 改善后東出口西側(cè)密度變化圖

改善后，東出口西側(cè)人行道的服務(wù)水平提高到E級(jí)以上，密度降為1.20Per／m2，見圖3、圖4.

奧運(yùn)期間，對(duì)場(chǎng)館周邊比賽散場(chǎng)的行人交通進(jìn)行了觀測(cè)，得到結(jié)果如下：（1）兩出口之間的行人交通狀況與仿真的情況較為相符；（2）東出口西側(cè)人行道，服務(wù)水平較低，沒有采用任何行人約束措施，部分觀眾在非機(jī)動(dòng)車道上行走，造成了行人較為混亂.

5 結(jié)束語

根據(jù)大型活動(dòng)場(chǎng)所周邊行人客流特點(diǎn)與行人設(shè)施特點(diǎn)，分析行人設(shè)施測(cè)試的必要性；在此基礎(chǔ)上，分析了行人設(shè)施測(cè)試的三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選定了交通仿真法作為大型活動(dòng)場(chǎng)所周邊行人設(shè)施測(cè)試的方法；結(jié)合行人軟件仿真過程，給出了大型活動(dòng)場(chǎng)所周邊行人設(shè)施的測(cè)試流程，并以北京工業(yè)大學(xué)場(chǎng)館為例，進(jìn)行了行人設(shè)施測(cè)試，得出了改善措施，并經(jīng)奧運(yùn)驗(yàn)證.

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