園博會直行甬道中行人流“潮汐甬道”的仿真設計

胡旻雨

摘 要：研究基于園博會中直行甬道中行人流動的潮汐性特征，通過對直行甬道中密集行人流的仿真模擬，從理論和數據角度論證設置行人流“潮汐甬道”的必要性，較為系統地提出了“潮汐甬道”的設置方案及方向切換條件，為大型游園活動中密集人流管理與控制提供若干對策建議。

關鍵詞：潮汐甬道；行人流仿真；園博會

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0029-02

0 引言

隨著我國經濟社會的發展，一些大城市相繼舉辦了各種大型展示盛會，前來游覽參觀的游客絡繹不絕，大量的行人在短時間內涌入博覽會場地，給園區道路造成了巨大的壓力。在園博會等大型游園活動中，密集人群的流動呈現出潮汐現象，某一方向的行人流量遠超過另一方向，即道路通行能力雙向不平衡的現象。

研究以直行甬道中的行人流為研究對象，根據行人流的流量流向情況，對符合條件的路段設置“潮汐甬道”，對于緩解由于行人流雙向流量不平衡產生的擁堵情況、防止擁擠踩踏事故發生、保障行人安全具有重要意義。

但是，國內外現有研究主要是對以往游園活動中成功經驗和失敗教訓的總結與積累，并未形成完整的理論體系，且此類研究多為定性的分析，缺乏理論和數據的支撐，無法對行人流潮汐現象定量分析，從數據的角度得出更為精確的結論，確定行人流“潮汐甬道”的設置條件及方向的轉換時機等等。因此，本研究通過對行人流在直行甬道中的流動特征進行仿真模擬，論證設置行人流“潮汐甬道”的必要性并提出設置方案，為園博會行人流“潮汐甬道”的設計提供理論基礎與數據支撐。

1 園博會直行甬道中的行人流“潮汐甬道”設置的必要性

本文以園博會中的直行甬道為研究對象，采用基于Agent的仿真建模方法，設定行人流“潮汐甬道”的實施條件，模擬游客在“潮汐甬道”的行走行為，為園博會“潮汐甬道”的設計提供理論模型的支撐。

研究通過對行人流“潮汐甬道”的設置效果進行仿真，驗證實施行人流“潮汐甬道”前后道路通行能力是否有所改善。模型對雙向能夠容納四人并排行走的道路（雙向四條人行道）仿真模擬。假設某一時段某一道路上共有100人在行走，其中，78人正向行走（重行人流方向），22人反向行走（輕行人流方向），即KD=0.78，仿真時長為1200ticks。設行人行走的最大速度為1，遇前方有行人時，會減速并跟著前方行人速度向前行走，當前方無其他行人時，加速行走。

圖1、圖2分別為未設置行人“潮汐甬道”（雙向人行道條數為2：2）和設置了行人“潮汐甬道”時（雙向人行道條數為3：1）模擬出的行人速度，用以表征不同情況下的道路通行能力，行人速度越快，說明該路段的通行能力越好。圖中，橫坐標為仿真時間，縱坐標為行人的行走速度；紅線表示重行人流方向行人的平均速度，藍線表示輕行人流方向行人的平均速度。

根據仿真模擬結果，未設置行人流“潮汐甬道”時，重行人流方向行人的平均速度約為0.039，輕行人流方向行人的平均速度為1。設置行人流“潮汐甬道”后，重行人流方向行人的平均速度約為0.147，輕行人流方向行人的平均速度為0.202。

結果表明，當通行能力雙向明顯不平衡時，設置行人流“潮汐甬道”后，重行人流方向行人平均行走速度有明顯提高，而輕行人流方向行人平均行走速度有一定下降，但是路段整體通行能力有所提高。

2 園博會直行甬道行人流“潮汐甬道”的設計方案

2.1 關于園博會行人流“潮汐甬道”方向轉換時機的確定

“潮汐甬道”開啟、關閉及轉換的時機由園區內道路雙向人流量的大小決定。本文通過仿真模擬雙向四行道的道路上行人流的平均行走速度與方向分布系數KD的關系，從而確定開啟行人流“潮汐甬道”的最佳時機。

設某一雙向四行道路段上有100個行人，行人行走的最大速度為1，研究分別仿真了設置雙向人行道條數為2：2、3：1兩種情況下的行人行走速度。待仿真數據穩定后，計算雙向行人速度平均值。結果如表1所示。

在設置“潮汐甬道”的情況下，當KD<0.75時，重行人流方向的服務水平得到極大的提高，而輕行人流方向行人通行受阻，且KD越小，受阻越嚴重；當KD=0.75時，雙向通道服務水平相同；當KD>0.75時，重行人流方向的服務水平相比原先有一定提升，且輕行人流方向通行順暢。

根據“輕行人流方向減少人行道后，其服務水平不低于重行人流方向增加人行道后的服務水平”原則，當方向分布系數KD的值小于0.7時，雙向人流量分布屬于正常范圍，無需開啟行人流“潮汐甬道”；當KD的取值范圍在[0.7，0.75]時，雙向人流量不平衡，若開啟行人流“潮汐甬道”，重行人流方向服務水平有很大改善，輕行人流方向對行人通行影響不大，可根據實際情況開啟行人流“潮汐甬道”；當KD的取值范圍在[0.75，1）時，雙向人流量不平衡現象嚴重，需要開啟行人流“潮汐甬道”；尤其，當KD大于0.8時，重行人流方向行人通行受阻嚴重，可考慮將道路設置為單行道，指揮輕行人流方向的行人繞道而行。

2.2 關于行人流“潮汐甬道”管理控制信息系統

2.2.1 基于高清監控圖像的人流量自動檢測系統

采用智能化的數字技術建設基于高清監控圖像的可視化人流量自動監測的顯示控制系統，該系統主要用于前端圖像與電腦終端的圖像接入與傳輸，實時傳輸高清監控畫面，滿足人流量監控與遠程控制的需求。

通過高清監控圖像的人流量自動檢測系統，智能實時收集園博會行人流直行甬道雙向行人流量，掌握“潮汐甬道”實時情況，計算方向分布系數，預測行人流潮汐現象產生時間。收集的數據能夠為“潮汐甬道”方向轉換時機的確定提供輔助決策。

2.2.2 基于GIS的位置服務系統

地理信息系統（GIS，Geography Information System）是園區交通管理系統的核心部分，是行人流“潮汐甬道”管理控制信息系統的載體，具有強大的信息采集和管理能力，可自定義構造各種交通管理信息庫、關聯數據庫、地理與資源圖層。

建立基于GIS的位置服務系統，實時獲取行人流的位置信息，分析行人流的運動趨勢。通過吸引游客使用園博會微信公眾號或園博會游園掌上寶等手機應用軟件，收集行人的位置信息以及活動軌跡，分析行人流的流量流向特征，適時切換“潮汐甬道”方向。

2.2.3 基于大數據的分析系統

通過園區行人流管理信息系統，自動采集、分析、處理、發布園區內的主要行人流信息，實時監測、監控園區內行人流狀況。利用基于大數據的分析系統，收集各類有關行人流通行的影響因素并進行綜合分析，結合實際的道路通行條件和承載能力，尋求更合適的“潮汐甬道”轉換時機。

園博會管理部門應配備專門人員，根據大數據的分析，加強對行人流“潮汐甬道”的管理，在“潮汐甬道”方向轉換及分析系統產生預警時，進行現場指揮，加強對行人流的引導。

3 結語

本文基于園博會等大型活動行人流的潮汐特征，通過對直行甬道中行人流仿真模擬，提出園博會行人流“潮汐甬道”的設置方案。仿真結果表明，設置“潮汐甬道”后，路段通行能力和服務水平確實有一定提高，有利于防止大型游園活動中行人擁擠踩踏事故的發生。本文基于行人流仿真的理論與數據支持，確定了行人流“潮汐甬道”的方向的轉換時機，為園博會行人流“潮汐甬道”的設計提出建議。由于數據精確度有限，方案仍需在實踐中不斷完善和創新，從而為其他大型游園活動中合理利用行人流潮汐現象、緩解道路通行壓力提供參考。

參考文獻

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