盧丹琳

摘 要：在人群集聚性的大型活動(dòng)散場(chǎng)中，行人流量在有限的物理空間內(nèi)高度聚集，存在排隊(duì)擁擠和流線交織的現(xiàn)象，出現(xiàn)疏散效率下降和潛在安全隱患等。以澳洲布里斯班皇后碼頭煙花活動(dòng)為例，針對(duì)人群疏散行為和動(dòng)態(tài)擁擠特性，通過Legion軟件建立動(dòng)態(tài)的行人疏散仿真模型，對(duì)模型運(yùn)行狀況和步行空間尺寸進(jìn)行研究分析，找出交通組織方案和步行空間設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，對(duì)后續(xù)的設(shè)計(jì)方案更新和交通管理措施提出優(yōu)化建議，以保障此類大型活動(dòng)行人疏散的安全性、便捷性和高效性。

關(guān)鍵詞：行人仿真模擬;大型活動(dòng);安全保障;服務(wù)水平;方案優(yōu)化

0 引言

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各類人群集聚性的大型活動(dòng)日益增加，對(duì)行人步行空間設(shè)計(jì)的安全性、舒適性和高效性提出了更高的要求。在大型活動(dòng)的場(chǎng)所，各類設(shè)施都需要滿足行步的需求，人們采用步行的方式參與活動(dòng)，行走的服務(wù)水平直接關(guān)系到了活動(dòng)的質(zhì)量[1]。在傳統(tǒng)的行人交通分析中，采用靜態(tài)計(jì)算和定性分析進(jìn)行評(píng)估，缺乏可視化和多層次的定量分析。隨著計(jì)算機(jī)科技的不斷發(fā)展，行人交通仿真作為新興技術(shù)，補(bǔ)充了可視化模擬和定量化分析，為方案的優(yōu)化及改善提供技術(shù)支撐。因此，如何科學(xué)有效地建立、優(yōu)化及評(píng)估大型活動(dòng)仿真模型成為了相關(guān)領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)，越來越受到廣泛的關(guān)注。

1 大型活動(dòng)行人仿真方法及流程

由于大型活動(dòng)人員密集，需要有效的進(jìn)行行人交通組織、設(shè)施及管理方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)控制，以提供良好的活動(dòng)過程行人交通服務(wù)。設(shè)計(jì)、規(guī)劃和管理控制上的問題，容易造成參加人員的不便。甚至?xí)?duì)活動(dòng)中參加活動(dòng)的人員形成安全隱患[1]。各級(jí)政府和開發(fā)機(jī)構(gòu)也對(duì)大型活動(dòng)期間的行人交通評(píng)估逐步重視起來。以澳洲布里斯班皇后碼頭煙花活動(dòng)為例，布里斯班政府要求對(duì)超大客流量的煙花活動(dòng)進(jìn)行行人交通評(píng)估，來保障活動(dòng)期間行人疏散的安全性和高效性。

煙花活動(dòng)疏散模型采用的是Legion行人仿真軟件，該軟件能夠仿真行人步行運(yùn)動(dòng)，并考慮到行人相互間的作用和與周圍環(huán)境中的障礙物之間的作用。在煙花活動(dòng)疏散過程中，濱河觀賞區(qū)的人流向有限的步行疏散區(qū)高度聚集，存在排隊(duì)擁擠和流線交織的現(xiàn)象，通過Legion軟件可以動(dòng)態(tài)模擬及定量評(píng)估疏散工況下的行人步行特性。

煙花疏散行人仿真流程包括：（1）圖紙解讀：根據(jù)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)資料，對(duì)步行空間進(jìn)行類別區(qū)分和路徑判斷;（2）交通需求預(yù)測(cè)：根據(jù)視頻采集法和步行空間分類法，來綜合預(yù)測(cè)煙花活動(dòng)的人流量;（3）模型參數(shù)設(shè)定：在模型中設(shè)定客流特征（客流類型、客流比例、步速等）、客流OD數(shù)據(jù)、客流疏散規(guī)律等信息;（4）步行空間建模：根據(jù)步行空間范圍（包括扶梯、臺(tái)階、平緩/斜坡步道、過街人行橫道等）進(jìn)行空間建模;（5）仿真模型調(diào)試、校核與運(yùn)行：初步模型完成后，開始仿真運(yùn)行，再不斷進(jìn)行校核和調(diào)試;（6）仿真模型分析：根據(jù)模型輸出的動(dòng)態(tài)視頻和定量圖表（最大密度圖、空間利用率圖、步行疏散時(shí)間等），找出交通組織方案和步行空間設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及其成因;（7）方案優(yōu)化及建議：根據(jù)模型分析結(jié)果，制定出步行空間設(shè)計(jì)與交通管理措施等優(yōu)化方案。

2 煙花活動(dòng)的人流需求預(yù)測(cè)

皇后碼頭片區(qū)是集旅游、休閑和娛樂為一體的綜合度假片區(qū)，內(nèi)部有大量穿梭在建筑群之間的步行空間。煙花活動(dòng)的交通需求預(yù)測(cè)有別于其它建筑內(nèi)部活動(dòng)的人流測(cè)算，例如大型體育場(chǎng)有既定的觀眾上限，而煙花活動(dòng)則需要基于視頻采集法和步行空間分類法，來綜合預(yù)測(cè)總客流量。

視頻采集法通過使用攝像機(jī)拍攝錄像，對(duì)相關(guān)的觀察性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括流量和密度等，分析行人流特性。行人密度的計(jì)算是當(dāng)該行人大約處于該區(qū)域的中間位置時(shí)，計(jì)算該區(qū)域的人數(shù)與面積的比值。根據(jù)視頻采集法，觀測(cè)出聚集度最高的人流密度不超過平緩步道的D級(jí)水平。

觀眾客流量根據(jù)各區(qū)域的視野限制和空間環(huán)境來綜合確定，以D級(jí)服務(wù)水平為基準(zhǔn)，采用空間占用比例來進(jìn)行需求預(yù)測(cè)。根據(jù)觀賞區(qū)域的空間條件，將空間占用比例參數(shù)應(yīng)用于這些區(qū)域，包括：（1）85%空間占用：不受視野限制，沒有或很少街道家具和景觀;（2）75%空間占用：部分視野限制，有少量街道家具和景觀;（3）45%空間占用：視野受限較高，有少量街道家具和景觀（見圖1）。所有行人小區(qū)的人流量合計(jì)為52 664人，即為煙花活動(dòng)的總客流量。

3 行人疏散仿真模擬對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)的意義

3.1 行人仿真模型結(jié)果分析

根據(jù)模型中各時(shí)間段的步行平均密度圖和整體疏散時(shí)間，同時(shí)結(jié)合動(dòng)態(tài)模擬的運(yùn)行情況，識(shí)別出模型中的行人活動(dòng)區(qū)域的關(guān)鍵點(diǎn)。觀察這些關(guān)鍵點(diǎn)是否存在因服務(wù)水平過低而影響交通便利及安全的情況。行人服務(wù)水平采用的是Fruin教授提出的國(guó)際步行空間服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

3.1.1 平均密度圖分析

平均密度圖采用排隊(duì)情況下的服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)估。在開始疏散的前15分鐘內(nèi)，大部分區(qū)域服務(wù)水平為D級(jí)，只有小部分區(qū)域因人流時(shí)而匯集時(shí)而分散而出現(xiàn)E級(jí)，屬于正?，F(xiàn)象。在15～30分鐘時(shí)間段，在觀賞區(qū)與威廉大街銜接的步行臺(tái)階處出現(xiàn)服務(wù)水平E/F級(jí)的瓶頸點(diǎn)（見圖2），比前15分鐘要更為擁堵，主要是因?yàn)楦嗳瞬叫杏咳牖屎蟠a頭北側(cè)的威廉大街，而此步行臺(tái)階的寬度不滿足疏散時(shí)的交通量。在30～45分鐘時(shí)間段，中心區(qū)的賭場(chǎng)內(nèi)仍有人流乘坐電梯或扶梯至地面層進(jìn)行疏散，此類人流對(duì)濱河觀賞區(qū)的人流疏散的影響不并大。模型運(yùn)行45分鐘后觀賞區(qū)人流全部疏散完，僅在與威廉大街銜接的步道臺(tái)階區(qū)域有小部分人流還在疏散中。

3.1.2 疏散時(shí)間分析

通過對(duì)模型內(nèi)各時(shí)刻人流量的統(tǒng)計(jì)，反向推算出步行疏散時(shí)間。模型初始階段人流量為52 664人，運(yùn)行45分鐘后疏散了93.5%人流，運(yùn)行1小時(shí)后疏散99.7%人流（見表2）。由此看出煙花活動(dòng)的總體客流可以在1小時(shí)內(nèi)全部疏散完。

3.2 對(duì)工程設(shè)計(jì)的評(píng)估和優(yōu)化建議

基于Legion軟件的模型分析結(jié)果，對(duì)工程設(shè)計(jì)的整體評(píng)估和優(yōu)化建議如下：

（1）現(xiàn)方案交通組織的整體疏散時(shí)間可接受：煙花活動(dòng)總客流為52 664人，在煙花活動(dòng)結(jié)束時(shí)按一定的離散時(shí)間規(guī)律進(jìn)行疏散，仿真模型中的所有人流可以在1小時(shí)內(nèi)全部疏散完，說明現(xiàn)方案的步行空間布局和整體疏散路線能夠滿足預(yù)測(cè)客流量。

（2）拓寬與威廉大街銜接的步行臺(tái)階：在模型運(yùn)行中，在與威廉大街銜接的步行臺(tái)階處出現(xiàn)E/F級(jí)服務(wù)水平。主要是因?yàn)檩^多人流選擇些路徑，同時(shí)臺(tái)階寬度較窄，其通行能力較難滿足短時(shí)間簇?fù)矶鴣淼膿頂D人流。因此建議將步行臺(tái)階根據(jù)流量要求，由原來的7 m拓寬至14 m。

（3）威廉大街采用禁止車行通行的管控措施：現(xiàn)方案模型中，威廉大街禁止車行通行，行人無需等紅綠燈可以直接穿行馬路。在此條件下威廉大街的平均密度圖仍會(huì)出現(xiàn)C-D級(jí)的服務(wù)水平，因此建議后續(xù)繼續(xù)實(shí)施這一臨時(shí)性交通管控措施，以防止行人頻繁等綠燈增加該區(qū)域的排隊(duì)和擁堵。

4 結(jié)論

大型活動(dòng)行人聚集效應(yīng)明顯，尤其是進(jìn)場(chǎng)和散場(chǎng)時(shí)，行人交通流量大，密度高，存在多處行人瓶頸和行人流交織區(qū)域，不安全因素較多[2]。以澳洲布里斯班皇后碼頭煙花活動(dòng)為例，運(yùn)用行人仿真軟件構(gòu)建煙花活動(dòng)人行疏散模型，通過輸出的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況和定量分析結(jié)果，找出整個(gè)疏散模型中的步行空間的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)步行空間尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，客觀評(píng)估步行網(wǎng)絡(luò)是否能滿足大規(guī)模人流的疏散要求。通過研究，仿真分析可對(duì)大型活動(dòng)行人交通運(yùn)行安全保障進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，為相關(guān)方案的優(yōu)化及改善提供技術(shù)支撐，從而保證大型活動(dòng)行人組織的安全性、便捷性和高效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]史建港.大型活動(dòng)行人交通特性研究[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2007.

[2]吳嬌蓉，陸蘇剛.大型活動(dòng)行人交通仿真[J].交通與運(yùn)輸，2013（7）：44-47.