大型活動場所周邊行人設施測試方法研究＊

武勇彥 魏中華 榮 建 劉小明

（北京工業大學交通工程北京市重點實驗室 北京 100124）

國外研究中，美國聯邦應急管理局（FEMA）編寫了《Special events contingency planning》，對可能引發的事件類型進行了全面地分析，提出針對性的準備和部分經驗性的應對原則［1］；澳大利亞、加拿大等國家，也針對人員密集的活動，制定了較為細致的工作指南，指導進行密集人群的現場管理［2－3］；A.E.Berlonghi指 出 要 通 過 可 行 和靈活的組織方法，保障大型活動行人的安全［4］.國內的研究中，陳艷艷、史建港等針對奧運活動特點，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、隱患排查、制定科學的管理方案和預案，可以避免大型活動中的事故［6］；謝振華等指出人群密度、人群狀態、人群構成等因素對大型活動影響，提出管理的主要程序和辦法［7－8］.本文對大型活動周邊行人設施的測試方法進行了研究，為相關部門制定大型活動周邊行人管理方案，提供有力的理論基礎.

1 場所周邊行人設施測試的必要性

1）行人交通量大，持續時間短，客流峰值高行人高流量與集散持續時間短必然使得場所周邊客流峰值很大.據相關部門觀測，奧運體育中心中區的客流量達到60 000人／h以上.

2）部分大型活動行人客流高峰與日常高峰重合，使行人設施壓力大大增加.如奧運期間，五棵松場館早第一場比賽開始時間為09：00，大部分觀眾到達時間為07：00～09：00，與日常步行出行高峰重合.

3）行人交通流大多數處在開放空間下，所需空間較大，較易產生交通混亂.從場所內至路外行人設施，行人交通流受到的空間約束發生改變，由約束空間變為開放空間，行人所需空間急劇變大.部分行人為了追求行人空間，就會步行在非機動車道與機動車道上，這是場所周邊行人交通混亂的部分原因所在.

4）場所大多位于城市中心的繁華區域，周邊的行人交通設施系統已經基本形成，容量較難擴大，因此，只有通過提高行人管理水平提升行人設施容量，才能滿足活動時行人交通需求.

5）周邊行人交通行為與交通流較為復雜.行人步行、穿插、逗留、等待、排隊等行為同時存在，另外，行人交通流之間、行人流與非機動車流、機動車流的交叉與沖突等，行人交通十分復雜.

基于此，有必要根據大型活動行人交通需求，對周邊行人設施進行測試，以制定行人管理預案，提升行人設施容量，滿足大型活動行人需求.

2 測試手段的選擇

目前，行人設施的測試方法主要有經驗法、模型計算法、交通仿真法等3種方法.

經驗法主要依據管理人員經驗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、費時少等優點，但在需求及邊界條件改變后，結果難以判斷，且判斷過程不直觀，措施效果難以評價.經驗法適合現場行人交通管理，多為交警人員采用.

模型計算法是指利用行人交通模型來計算設施是否滿足需求，以決定采用的改善措施.模型計算法具有精確、直觀的特點，但是模型往往假定不同行為之間是相互獨立的，而行人行為是相互影響的；當行人設施較為復雜時，計算量大，花費時間很長.該方法適用于行為簡單單一的系統，如排隊系統等.

交通仿真法利用行人仿真軟件對行人交通設施系統建模，將觀眾需求與行人管理措施轉化為輸入條件，進行仿真.過程與結果直觀、精確；可描述不同行人行為之間的相互影響；可實現與其他交通軟件的數據交互，對行人交通與車輛交通進行聯合仿真；可測試改善措施效果，從中擇優；花費時間較短；但是過于依靠模型行人行為對描述的精確度，同時，參數標定也十分重要.此方法適合于對復雜行人系統及行人機動交通混合系統的測試.

對比三種方法的優缺點及適用范圍，決定采用交通仿真法作為行人交通設施測試的基本方法.

3 測試流程

1）活動背景資料收集 包括活動類型、地點、定位、規模及活動時間安排、場所周邊交通設施分布及已確定的交通管理措施.這些是行人設施仿真測試的基礎資料.

2）行人交通需求預測 包括活動者來源、組成、活動預計出席量、持續時間及集散規律、行人時間需求分布、行人空間需求分布.

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

（2）活動預計出席量 預計出席量確定可參考類似的大型活動，也可結合活動的位置、類型、定位、售票價格等因素進行綜合預測.

（3）行人時間需求預測 根據行人聚散模型或類似大型活動經驗，確定各時段到達的需求總量，如式（1）所示.

式中：Qk為第k個時段活動者交通總量；Q為參加大型活動預計出席總量；ηk為第k個時段的活動者到達比例.行人交通量是場所周邊活動者與社會背景行人交通量之和.

（4）行人空間分布預測 根據場所周邊交通設施的位置，確定步行流線起訖點；根據設施容量及停靠的公交線路等因素，確定場所步行起終點的行人OD.

一般情況下，場所周邊的行人OD需疊加參加活動的活動者的OD與日常周邊的行人OD.

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

對一些宣傳、街頭舞蹈類別的大型活動，需預估可能吸引的駐足觀看行人交通量.

3）確定測試時段、仿真時段與測試范圍 一般情況下，選擇場所周邊行人客流最大的時段作為仿真測試時段.仿真時段除包括測試時段外，還應該包括在仿真軟件中加載行人交通量的過程，因此，仿真時段比測試時段長一些.增加的時間為開始前與結束后，各增加最遠起訖點之間的平均步行時間.仿真時段一般為可以選擇5min的整數倍.

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

仿真范圍應考慮大型活動出入口位置、客流主要方向、周邊公交場站、停車場位置、行人設施等.

5）場所周邊行人設施建模及參數標定 參數標定中，首先要標定行人交通組成、行人自由流步速、不同區域速度分布、等待區的等待時間分布、行人評價標準體系等，同時，將行人OD、不同區域行人行走規則進行標定，還要將周邊現有的交通管理轉化為仿真條件進行標定中，例如交叉口人行橫道處要設置行人等待區.

在行人評價標準體系中，同類型的行人區域，若存在不同類型的約束條件，應采用不同的標準，例如是否有人引導，是否有硬件約束，另外，可設置行人安全界限標準，以此作為必須采取改善措施的依據.

6）校驗模型及仿真過程 在仿真之前要對建立的模型進行校核，與行人行為進行對照，觀察仿真過程中是否出現失真，并對仿真模型進行調試，直到與行人交通行為較為相符為止.

7）仿真結果分析 根據視頻或圖形文件進行初步分析，然后結合數據圖表文件進行深層次分析.結合生成的仿真視頻，可以判定場所周邊是否出現擁堵、擁堵的嚴重程度、擁堵開始與結束的時間；依據生成的全局及局部區域的行人最大密度及平均密度圖表，可以確定仿真區域的行人服務水平數據情況，以及改善后是否有明顯效果.

8）提出行人改善方案并反復測試 根據仿真結果，結合仿真區域行人服務水平狀況，提出周邊行人交通改善措施.將措施抽象轉化為行人仿真軟件的輸入，并重新標定仿真模型，多次進行場所周邊行人仿真，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，直到場所周邊行人交通設施達到要求為止.

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

4 實 例

以奧運時北京工業大學體育館某晚上比賽為例，對場所周邊的行人交通設施進行了測試，應用了以上方法.測試軟件選用Legion行人仿真軟件.

經資料收集與調查，行人總需求為4 906人；場館有2個出口；周邊有四方橋西、四惠專線、雙井專線、北京工業大學南門4個公交站點；行人道可利用寬度一般為3.5m，四方橋西站點處為1.1 m，其他公交站點處為2.5m；場館周邊沒有停車區域.

觀眾來源較為復雜，以國內為主.取0.5h為劃分時段，進散場觀眾比例劃分如表1，表2所列.

由于學校周邊沒有其他相關行人吸引設施，行人很少，因此，忽略背景行人交通量.觀眾各時段到達與離開量就是行人交通總量.

表1 進場各時段行人交通量

表2 散場各時段行人交通量

散場第2時段行人流量較大，確定為測試時段，仿真時段考慮步行時間后為40min.

散場時，周邊吸引點主要為公交站點，預測得到場館周邊OD見表3.

表3 場館周邊行人交通OD表 人

根據仿真結果，區域大部分處在E級服務水平.考慮到人行道對行人沒有任何硬約束，為開放空間，服務水平偏低；在東門西側四方橋公交站點處出現了F級服務水平，最大行人密度為1.86人／m2，見圖1，圖2.

圖1 東出口西側最大密度圖

圖2 改善前東出口西側密度變化圖

針對以上問題，提出建議：（1）建議快速調度公交車輛，減少東出口西側四方橋西公交站點等待的乘客量，讓出部分站點作為行人通道；（2）人行道邊界設置簡單的警戒線約束行人，將行人開放空間改變為約束空間.

重新標定模型參數，再次仿真重點分析區域仿真結果如圖3、圖4所示.

圖3 改善后東出口西側最大密度圖

圖4 改善后東出口西側密度變化圖

改善后，東出口西側人行道的服務水平提高到E級以上，密度降為1.20Per／m2，見圖3、圖4.

奧運期間，對場館周邊比賽散場的行人交通進行了觀測，得到結果如下：（1）兩出口之間的行人交通狀況與仿真的情況較為相符；（2）東出口西側人行道，服務水平較低，沒有采用任何行人約束措施，部分觀眾在非機動車道上行走，造成了行人較為混亂.

5 結束語

根據大型活動場所周邊行人客流特點與行人設施特點，分析行人設施測試的必要性；在此基礎上，分析了行人設施測試的三種方法的優缺點，選定了交通仿真法作為大型活動場所周邊行人設施測試的方法；結合行人軟件仿真過程，給出了大型活動場所周邊行人設施的測試流程，并以北京工業大學場館為例，進行了行人設施測試，得出了改善措施，并經奧運驗證.

［1］Federal Emergency Management Agency （FEMA）.Special events contingency planning［R］.America：Washington 2002.

［2］Beaulieu P，Marchand J F.Evacuation procedures in densely populated areas－list of planning responsibilities：general planning model［R］.Office of Critical Infrastructure Protection and Emergency Preparedness，Government of Canada，1995.

［3］Emergency Management Australia.Safe and healthy mass gathering，manual 2：a health，medical and safety planning manual for public events［R］.Volume 2，part III of Australian emergency manuals series，1999.

［4］Berlonghi A E.Understanding and planning for different spectator crowds［J］.Safety Science，1995，18（4）：239－247.

［5］Shi J，Chen Y，Rong J，Ren F.Research on pedestrian crowd characteristics and behaviors in peak time on Chinese campus［C］.／／Proceeding of 3rd Conference on Pedestrian and Evacuation Dynamics，PED.Vienna Austria，2005：79－90.

［6］楊 霞.大型活動安全管理存在的問題及對策［J］.北京人民警察學院學報，2005（4）：24－26.

［7］謝振華，孫 超，楊 琳.大型活動密集人群的風險分析與管理［J］.中國公共安全：學術版，2006（4）：40－43.

［8］李 旸.大型人群密集活動行人交通影響分析［D］.北京：北京工業大學建筑工程學院，2008.