交通工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，伴隨著我國城市現(xiàn)代化水平不斷提升，城市交通樞紐逐漸向大型、綜合的方向發(fā)展。作為軌道交通、地面公共交通以及其他交通方式之間相互銜接的關(guān)鍵點，交通樞紐在城市公共交通系統(tǒng)中承擔(dān)著越來越重要的作用。然而，目前建成的很多交通樞紐標示系統(tǒng)及交通組織還存在很多不足，究其原因主要還是對行人步行交通問題沒有給予足夠重視，在設(shè)計中缺乏以

2、人為本的理念。 </p><p>　　本文首先在總結(jié)和學(xué)習(xí)國內(nèi)外關(guān)于行人交通仿真和標示系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上，總結(jié)行人交通特性相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)和現(xiàn)有行人仿真模型，選取了Anylogic作為行人仿真的工具；通過對復(fù)興門交通樞紐的行人運動行為調(diào)查及視頻數(shù)據(jù)分析，分析標示系統(tǒng)、地鐵列車及行人服務(wù)設(shè)施等對行人運動行為的影響；利用以上所分析得到的數(shù)據(jù)標定Anylogic行人仿真模型，并以復(fù)興門換乘站為例構(gòu)建仿真模型，建立了四種

3、仿真情景，并驗證了該模型的有效性。</p><p>　　本文將交通標示系統(tǒng)及行人服務(wù)設(shè)施對行人的影響考慮到仿真模型中，仿真結(jié)果可為行人交通樞紐內(nèi)標示設(shè)計服務(wù)提供一種分析方法和評價依據(jù)，對設(shè)施設(shè)計及行人交通組織方面提出了建議。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通樞紐；標示系統(tǒng)；交通設(shè)施；交通組織；行人仿真 </p><p><b>　　ABSTRACT<

4、/b></p><p>　　In recent years, accompanied by rising levels of urban modernization , urban transport hub gradually to large, integrated direction. As a key point of continuity between rail transportation ,

5、 ground public transport and other modes of transportation , transportation hubs assume an increasingly important role in urban public transport system. However, there are many transportation hub built marking systems an

6、d transportation organizations are still many deficiencies , the main reason is for pedes</p><p>　　In the paper summarizes the research and study abroad on the basis of pedestrian traffic simulation and labe

7、ling system , the summary of the characteristics of pedestrian traffic data and parameters related to the existing pedestrian simulation model selected Anylogic pedestrian simulation as a tool ; through Fuxingmennei tran

8、sport hub pedestrian movement , behavior and video data analysis , impact analysis labeling system , subway trains and pedestrian facilities such as pedestrian movement beh</p><p>　　The paper will affect tra

9、ffic and pedestrian facilities labeling system to take into account pedestrian simulation model , the simulation results can provide a design service mark analysis and evaluation of the evidence for pedestrian traffic hu

10、b , the facility design and pedestrian traffic organization made recommendations .</p><p>　　Key words: Transfer station; sianage system; Walking facility; management of pedestrian traffic; pedestrian simulat

11、ion</p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p><b>　　1.1研究背景2</b></p><p>　　1.2 研究歷史和現(xiàn)狀3</p><p>　　1.2.1國外研究情況4</p><p>　　1.2.2國內(nèi)研究情況4</p&g

12、t;<p><b>　　1.3研究意義5</b></p><p><b>　　1.4技術(shù)路線6</b></p><p>　　第2章 行人仿真相關(guān)理論基礎(chǔ)6</p><p>　　2.1 行人仿真模型分類7</p><p>　　2.1.1 模型層次7</p><

13、;p>　　2.1.2 模型空間7</p><p>　　2.1.3 模型方法8</p><p>　　2.2 典型行人運動仿真模型9</p><p>　　2.2.1 元胞自動機模型9</p><p>　　2.2.2 社會力模型10</p><p>　　2.2.3磁力模型11</p><

14、p>　　2.3 行人運動仿真軟件13</p><p>　　2.3.1 Legion軟件13</p><p>　　2.3.2 STEPS軟件13</p><p>　　2.3.3 SimWalk軟件14</p><p>　　2.3.4 AnyLogic軟件15</p><p>　　第3章 行人空間占有特性

15、16</p><p>　　3.1行人靜態(tài)空間需求17</p><p>　　3.1.1身體尺寸17</p><p>　　3.1.2 舒適安全距離18</p><p>　　3.2行人動態(tài)空間需求19</p><p>　　3.3攜帶行李行人的空間需求19</p><p>　　第4章 行人步速

16、及其影響因素研究21</p><p>　　4.1行人步速的概念21</p><p>　　4.1.1期望速度21</p><p>　　4.1.2實際速度21</p><p>　　4.1.3限制速度21</p><p>　　4.2行人期望速度的影響因素21</p><p>　　4.2.1

17、年齡21</p><p>　　4.2.2性別22</p><p>　　4.2.3出行目的22</p><p>　　4.2.4攜帶行李22</p><p>　　4.2.5地區(qū)差異22</p><p>　　4.2.6場地條件23</p><p>　　4.2.7其他因素23</p&

18、gt;<p>　　4.3行人實際速度的影響因素23</p><p>　　4.3.1期望速度23</p><p>　　4.3.2周圍行人流量、密度23</p><p>　　4.3.3流線組織26</p><p>　　4.3.4結(jié)伴出行26</p><p>　　4.3.5對環(huán)境的熟悉程度26<

19、;/p><p>　　第5章 行人特征數(shù)據(jù)調(diào)查及分析27</p><p>　　5.1 數(shù)據(jù)采集方法27</p><p>　　5.1.1人工觀測法27</p><p>　　5.1.2視頻采集法28</p><p>　　5.1.3采集方法比較28</p><p>　　5.2 行人數(shù)據(jù)采集28&

20、lt;/p><p>　　5.3交通樞紐客流量分析29</p><p>　　5.3.1 工作日乘客進出站規(guī)律29</p><p>　　5.3.2 工作日乘客換乘規(guī)律30</p><p>　　5.4 交通樞紐內(nèi)行人組成31</p><p>　　5.4.1行人年齡結(jié)構(gòu)31</p><p>　　5

21、.4.2 行人結(jié)伴情況構(gòu)成32</p><p>　　5.4.3 行人攜帶行李情況32</p><p>　　5.5 交通樞紐內(nèi)速度特性33</p><p>　　5.5.1速度分布規(guī)律33</p><p>　　5.5.2速度隨時間分布規(guī)律35</p><p>　　5.5.3不同年齡性別的速度對比36</p

22、><p>　　5.5.3不同設(shè)施下的速度對比37</p><p>　　5.5.4不同年齡各設(shè)施下的速度對比37</p><p>　　5.6 行人交通流模型38</p><p>　　5.7 服務(wù)設(shè)施特性40</p><p>　　5.7.1售票服務(wù)時間41</p><p>　　5.7.2安檢和

23、檢票服務(wù)時間41</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1研究背景</b></p><p>　　構(gòu)建以大中型交通樞紐為節(jié)點，具有高運行效率、高可達性、高客運能力的城市公共交通系統(tǒng)，是世界城市交通發(fā)展的大趨勢，國外有很多成功的經(jīng)驗。有關(guān)交通樞紐的研究主要集中在兩個層面：宏觀層面、

24、中微觀層面。宏觀層面是指交通樞紐的選址及其在整個交通系統(tǒng)中的定位與布局；中微觀層面則是指交通樞紐內(nèi)部的交通組織，包括車輛的組織和行人組織，以及相關(guān)設(shè)施的設(shè)計。目前關(guān)于宏觀層面交通樞紐的布局與選址問題，國內(nèi)外存在大量的研究成果，其理論體系較為完善。但是在微觀層面上，交通樞紐內(nèi)的交通組織，尤其是行人交通組織研究以往未得到足夠重視，直到近年來才在國外得到快速發(fā)展。我國早期對城市交通樞紐的研究主要關(guān)注的是宏觀問題，對微觀層面的組織問題沒有十分重

25、視。在設(shè)計思路上，缺乏以人為本的服務(wù)理念，在進行交通樞紐設(shè)計時，沒有以行人利益為優(yōu)先考慮對象，重點強調(diào)了設(shè)施結(jié)構(gòu)強度、施工難易程度、占地、車輛行駛的方便性等因素，而忽略了行人在換乘樞紐內(nèi)的主體地位，加上缺乏國外可借鑒的歷史經(jīng)驗和理論指導(dǎo)，造成目前已建成的一些交通樞紐在行人換乘效率，行人組織協(xié)調(diào)性以及行人的舒適性方面不盡如人意，公眾反應(yīng)強烈。</p><p>　　作為研究客流組織和行人交通設(shè)施的主要手段，行人微觀仿

26、真近年來在國內(nèi)外發(fā)展很快，相繼開發(fā)了多種模型。利用行人仿真工具對交通樞紐進行模擬，不僅可以評價其內(nèi)部客流組織和行人設(shè)施的性能，還可以評價其在緊急狀態(tài)下的疏散安全性能。其仿真結(jié)果可以為設(shè)計階段的交通樞紐的方案比選提供依據(jù)，也可用于驗證各類型預(yù)案的有效性。在國外，仿真工具已經(jīng)廣泛用于各類與人相關(guān)的設(shè)施的評價中，國內(nèi)關(guān)于建筑物的緊急疏散仿真開展較早，但對于交通樞紐的常態(tài)及緊急狀態(tài)的客流組織則涉及較少，其主要原因是由于目前專門針對交通樞紐構(gòu)建的

27、行人仿真模型較少，多為國外開發(fā)的模型，且針對我國交通樞紐的行人交通流數(shù)據(jù)調(diào)查難度大，沒有公認的可使用的數(shù)據(jù)，目前模型標定所使用數(shù)據(jù)基本來自國外，不能真實反應(yīng)國內(nèi)交通樞紐行人交通流真實狀況。因此，本文的研究目的就是要通過大量的交通樞紐內(nèi)部行人交通流數(shù)據(jù)調(diào)查獲得國內(nèi)交通流詳實、可靠數(shù)據(jù)，據(jù)此利用行人微觀仿真工具建立一個能夠適用于國內(nèi)交通樞紐的行人仿真模型，并利用該模型研究交通樞紐內(nèi)部行人交通組織及目前交通設(shè)施的適應(yīng)性問題。</p>

28、;<p>　　1.2 研究歷史和現(xiàn)狀</p><p>　　行人交通仿真技術(shù)是借助計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)學(xué)理論等手段，采用虛擬現(xiàn)實方法，對行人交通系統(tǒng)進行實際模仿的一項應(yīng)用技術(shù)，它需要借助計算機仿真技術(shù)對現(xiàn)實行人流系統(tǒng)進行系統(tǒng)建模與求解算法分析，通過仿真模型得到各種動態(tài)活動及其過程的運動記錄，進而研究行人交通流系統(tǒng)的特征，并輸出效果。從20世紀90年代中期開始，基于各種規(guī)則和力的理論模型的計算機動態(tài)

29、仿真法應(yīng)運而生。行人仿真技術(shù)能夠?qū)π腥诵凶郀顩r進行模擬，找出潛在的常發(fā)性交通瓶頸和偶發(fā)性高峰擁擠點；能動態(tài)分析人群由于多股匯集而產(chǎn)生個體沒有的現(xiàn)象，并給出相應(yīng)的評價指標。同時對公共場所中可能發(fā)生的人群擁擠踩踏事故進行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果對人群進行管理控制；評價現(xiàn)有交通設(shè)施服務(wù)水平，優(yōu)化交通組織流線，能夠為交通標識系統(tǒng)和緊急疏散預(yù)案提供有效的技術(shù)支持，并對人群聚集過程進行預(yù)測，為行人交通仿真技術(shù)的應(yīng)用研究者們研究行人交通流理論提供了有效的手

30、段。</p><p>　　1.2.1國外研究情況</p><p>　　國外在行人及其疏散動力學(xué)方面的系統(tǒng)研究已有近五十年的歷史，并且取得了廣泛的研究成果，特別是近十幾年來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，行人仿真技術(shù)已經(jīng)成為行人及疏散動力學(xué)研究的重要手段，并成為學(xué)術(shù)領(lǐng)域中的研究熱點。行人動力學(xué)模型可以分為宏觀模型和微觀模型。最早的宏觀模型是由Henderson提出的，他認為行人的運動行為類似于氣

31、體或液體的流動。Rog L Hughes采用連續(xù)介質(zhì)理論(continuum theory)研究大型人群的運動特征。宏觀模型中忽略了個體之間的差異，這與實際情況是不相符合的。微觀模型具有代表性的模型有格子氣模型、社會力模型，元胞自動機模型和磁場力模型等。社會力的概念最早是由Lewin提出的，Helbing和他的同事一起建立了社會力模型，并把社會力作為模型的數(shù)學(xué)表達式中的一項。元胞自動機(Cellua Automata)模型是1987年由

32、Toffol和Margolus提出的。元胞自動機是一種以時間為基礎(chǔ)的方法，系統(tǒng)的狀態(tài)用一種常規(guī)的格子組成單元。每個單元可以處于幾種狀態(tài)中的一種(一般有兩種，0或1)。在每一時間步中，每個單元的狀態(tài)在它以前的狀態(tài)以及它鄰近的單元的狀態(tài)的基礎(chǔ)</p><p>　　1.2.2國內(nèi)研究情況</p><p>　　作為環(huán)境信息媒介,標識系統(tǒng)設(shè)計伴隨城市交通的發(fā)展不斷完善。我國自1983年以來陸續(xù)制定了

33、《標志用公共信息圖形符號》國家標準,《圖形標識使用原則與要求》、《公共信息導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)置原則和要求》,《公共信息導(dǎo)向系統(tǒng)要素的設(shè)計原則與要求》等一系列標準和規(guī)范。軌道交通作為城市公共交通或連接連城市公共交通的重要組成部分,樞紐標識系統(tǒng)的作用至關(guān)重要,其標識系統(tǒng)的設(shè)計也從早期的隨意化逐步上升到標準化、系統(tǒng)化、科學(xué)化的道路,以滿足樞紐旅客類型多樣化以及行為多變化趨勢條件下的旅客出行要求,但現(xiàn)有針對軌道交通樞紐導(dǎo)向標識設(shè)計的標準、規(guī)范的研究仍處

34、于初步階段。目前我國針對軌道交通樞紐導(dǎo)向標識系統(tǒng)綜合設(shè)計方面的研究較少。</p><p>　　北京交通大學(xué)張喜教授等針對北京南站內(nèi)部導(dǎo)向標識系統(tǒng)進行了初始方案設(shè)計及優(yōu)化研究,通過分析功能區(qū)位、客流流線和旅客信息需求等,補充了向?qū)俗R的設(shè)置原則,提出以誘導(dǎo)水平最大目標,采用遺傳算法和模擬退火算法等智能算法對標識布設(shè)決策點進行優(yōu)化選擇,但其忽略了旅客行為對標識設(shè)計的影響。目前,國內(nèi)對于尋路行為的研究仍較少,較深入的是

35、同濟大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院徐慕青教授主持關(guān)于“復(fù)雜環(huán)境中的空間認知模式——基于空間組織的防災(zāi)設(shè)計策略研究”的課題研究,主要針對“空間設(shè)計要素與使用者行為策略之間的互動關(guān)系”和“基于空間組織的防災(zāi)疏散設(shè)計策略研究”兩方面,以交通樞紐、地下公共空間以及建筑綜合體為考察對象展開研究,根據(jù)尋路實驗,利用CCD同步攝影、跟蹤錄音、尋路路徑記錄、問卷填答等調(diào)研手段,研究導(dǎo)向標識對旅行尋路行為的影響,從而對城市交通樞紐型商業(yè)空間中的標識系統(tǒng)做出導(dǎo)向性評估,

36、確定現(xiàn)有城市交通樞紐型商業(yè)空間,標識系統(tǒng)設(shè)計的不足與改進方式。北京工業(yè)大學(xué)有關(guān)研究者通過對樞紐內(nèi)部重要節(jié)點行人徘徊時間統(tǒng)計,利用其仿真手段進行對比評估分析,驗證了利用經(jīng)驗提出的優(yōu)化方案的合理性,為標識設(shè)計提供了有效參考和借鑒。</p><p>　　研究表明，這些成果與西方發(fā)達國家的差距還是很大的，不能直接照搬國外的成果，西方的行人交通動力學(xué)研究成果并不完全適于我國。軌道交通的快速發(fā)展與標識布局設(shè)計不足之間的凸顯矛

37、盾不僅影響到旅客在軌道交通樞紐內(nèi)的出行效率,而且影響樞紐疏散能力及運營組織效率。因此，應(yīng)在深入學(xué)習(xí)國外研究的基礎(chǔ)上，對行人交通流特進行系統(tǒng)研究，應(yīng)用交通仿真技術(shù)方法提出最符合的我國交通樞紐的標識系統(tǒng)布置方案。</p><p><b>　　1.3研究意義</b></p><p>　　作為研究客流組織和行人交通設(shè)施的主要手段，行人微觀仿真近年來在國內(nèi)外發(fā)展很快，相繼開發(fā)了

38、多種模型。利用行人仿真工具對交通樞紐進行模擬，不僅可以評價其內(nèi)部客流組織和行人設(shè)施的性能，還可以評價其在緊急狀態(tài)下的疏散安全性能。其仿真結(jié)果可以為設(shè)計階段的交通樞紐的方案比選提供依據(jù)，也可用于驗證各類型預(yù)案的有效性。在國外，仿真工具已經(jīng)廣泛用于各類與人相關(guān)的設(shè)施的評價中，國內(nèi)關(guān)于建筑物的緊急疏散仿真開展較早，但對于交通樞紐的常態(tài)及緊急狀態(tài)的客流組織則涉及較少，其主要原因是由于目前專門針對交通樞紐構(gòu)建的行人仿真模型較少，多為國外開發(fā)的模型

39、，且針對我國交通樞紐的行人交通流數(shù)據(jù)調(diào)查難度大，沒有公認的可使用的數(shù)據(jù)，目前模型標定所使用數(shù)據(jù)基本來自國外，不能真實反應(yīng)國內(nèi)交通樞紐行人交通流真實狀況。因此，本研究目的就是要通過大量的交通樞紐內(nèi)部行人交通流數(shù)據(jù)調(diào)查獲得國內(nèi)交通流詳實、可靠數(shù)據(jù)，據(jù)此利用行人微觀仿真工具建立一個能夠適用于國內(nèi)交通樞紐的行人仿真模型，并利用該模型研究交通樞紐內(nèi)部行人交通組織及目前交通設(shè)施的適應(yīng)性問題。</p><p><b>

40、;　　1.4技術(shù)路線</b></p><p>　　第2章 行人仿真相關(guān)理論基礎(chǔ)</p><p>　　2.1 行人仿真模型分類</p><p>　　自20世紀90年代以來，行人交通仿真動力學(xué)模型的理論取得了長足進展。研究者根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)了行人運動中的規(guī)律性特征，提出了行人及人群運動的理論模型及遵循的原則。在對人群現(xiàn)象觀察并進行理論解釋的基礎(chǔ)上，研究者采用不同

41、的方法對行人及人群的運動狀態(tài)進行描述，并建立了大量的人群運動的數(shù)學(xué)模型。</p><p>　　2.1.1 模型層次</p><p>　　行人交通仿真的困難主要體現(xiàn)在行人運動隨意性大、步行行為復(fù)雜、影響因素復(fù)雜等諸多方面。行人交通仿真模型分為2類:第1類為宏觀模型,把行人模擬為連續(xù)流動介質(zhì);第2類為微觀模型,將行人視為具有一定行為的個體,屬于當(dāng)前的主流模型。</p><p

42、>　　表2-1模型層次分類</p><p>　　在宏觀模型中，行人的個體行為不能被單獨描述。通常是對人群的一種狀態(tài)的描述，如流量、密度、平均速度等。它將行人交通流近似為氣體或者流體，將流體力學(xué)的理論和方法結(jié)合人的行為規(guī)則應(yīng)用于行人交通流的建模仿真中。宏觀模型數(shù)學(xué)模型簡單明了，計算簡便，但其難以描述實際觀察到的行人復(fù)雜的交通行為，缺少人與人之間的相互作用的描述，難以給出局部和細節(jié)的信息。</p>

43、<p>　　在微觀模型中，行人經(jīng)常被模擬為他們之間相互作用的簡單“粒子”。關(guān)注的是行人在短期內(nèi)做出的決定，如考慮障礙物、行人密度和行人跟隨等選擇精確的路線，描述行人的實際的行走行為，如他們的瞬間決定改變方向而避免發(fā)生碰撞等。微觀模型的仿真通常是基于各種不同的物理力學(xué)模型，實際上，擁擠人群運動與流體和顆粒材料的流動有一定程度的相似性。</p><p>　　2.1.2 模型空間</p>&l

44、t;p>　　模型空間是描述行人運動狀態(tài)的場所，不同的仿真模型空間將會對行人的行為產(chǎn)生不同的結(jié)果。現(xiàn)有的仿真模型中，通常采用以下三種仿真模型空間：</p><p>　　表2-2模型空間分類</p><p>　　三種模型空間從粗糙型向逐步細膩型轉(zhuǎn)變，分塊的模型空間無法模擬出行人個體間的相互作用。網(wǎng)格空間中描述的所有行人的“步調(diào)”都會隨著更新時間步長同時進行，并且由于網(wǎng)格已經(jīng)被固定劃分成形

45、，難以適應(yīng)密度的時空變化。連續(xù)矢量空間有著以上兩種所沒有的優(yōu)勢，模型中的行人可以進行無邊界的選擇，與現(xiàn)實中的實際場景最為相符。</p><p>　　2.1.3 模型方法</p><p>　　行人仿真模型方法從簡單逐漸趨于復(fù)雜，按照行人行為的決定方式，個體行為模擬方法主要可概括為三大類：概率函數(shù)模擬方法、基于規(guī)則模擬方法和多智能體模擬方法。</p><p>　　表2-

46、3模型方法分類</p><p>　　(1)概率函數(shù)方法：用一個方程或一組方程來描述整個人群的特征，每個人的行為都由方程式?jīng)Q定。例如，粗網(wǎng)格模型采用的是把行人看成整體而很少考慮個體行為。概率模型無法重現(xiàn)個體相互作用的現(xiàn)象。</p><p>　　(2) 基于規(guī)則方法：模型中的行人按照預(yù)先規(guī)定的一套準則來做決定，這些準則可以在一些特定情況下起作用。每次運行都需要“校準”，模型中的行人實體同步更新

47、，在相互作用會出現(xiàn)“意外”的人為堵塞。</p><p>　　(3)人工智能體方法：模型中行人被設(shè)計成能對周圍環(huán)境進行智能分析的智能體，智能體可以根據(jù)周圍的環(huán)境獨立做決定。模型中行人實體需要測量當(dāng)前狀態(tài)，并做出實際的決定。</p><p>　　2.2 典型行人運動仿真模型</p><p>　　2.2.1 元胞自動機模型</p><p>　　作為

48、離散微觀仿真模型,元胞自動機模型將行人行走的地面區(qū)域劃分為單元格陣列,每個單元格可以被行人、建筑物占據(jù),也可以為空,單元格尺寸按照行人身體的垂直投影面積確定,取值常在0.4m×0.4m—0.46m×0.46m。每個單元格在每時間步最多只允許一個行人占有,行人運動方向可為前、后、左、右4個方向,也有的模型設(shè)定了前、后、左、右、左前、右前、左后、右后8個方向。行人個體按照當(dāng)前所處的單元格,加上相鄰8格共9個單元格的狀態(tài)和

49、目標點,從中選擇1個單元格作為下一時間步所處的位置?；舅惴ㄊ切腥艘罁?jù)概率模型計算下一時間步所有單元格(i, j)的進入概率Pij,若(i, j)為建筑物或其他人占據(jù)則Pij=0,否則,Pij>0。不同行人元胞自動機模型的差別主要體現(xiàn)在概率的算法不同。</p><p>　　元胞自動機模型能夠模擬復(fù)雜的行人流現(xiàn)象,如自組織和混沌現(xiàn)象,但也存在行為規(guī)則過于簡單、人員速度單一、移動方向受限制、不能十分精確反應(yīng)人員

50、運動狀況等缺點。</p><p>　　2.2.2 社會力模型</p><p>　　社會力模型將行人抽象為粒子,描述行人在連續(xù)二維空間上運動的動力系統(tǒng)方程,社會力模型是Helbing等人在Lewin關(guān)于行人行為受社會力影響的研究基礎(chǔ)上,借鑒Bolzmann運動方程的形式建立起來的。在Helbing研究的社會力模型中,行人會受到目標吸引產(chǎn)生的自驅(qū)動力,同時由于行人有與其他行人、障礙物保持安全距

51、離的社會特征,他會受到其他行人、障礙物的斥力影響。行人i的自驅(qū)動力,行人i和行人j之間的接觸和非接觸作用力,行人i和障礙物w的接觸和非接觸作用力。這三組方程構(gòu)成行人所受社會力的系統(tǒng)動力學(xué)方程。 </p><p>　　(1)驅(qū)動力,主觀意識對個體行為的影響可化為個體所受自己施加的“社會力”,體現(xiàn)了行人以渴望的速度移動到目的地的動機驅(qū)動力是模型中最顯著的力，決定著行人是否以期望速度向目的地運動。如果沒有干擾，行人將以

52、速度向期望的方向行進。由于必要的減速或躲避行為，實際速度與期望速度的差通過一定的“松弛時間”τ來修正，以接近速度，可通過加速度形式描述： </p><p>　　(2)人與人之間的作用力,指試圖與其他行人保持一定距離所施加的“力”。行人運動方向受他人的影響，特別是行人之間保持的距離取決于行人密度和期望速度 對于每一行人的個人空間，“地域效力”(territorial effect)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。行人接近一個

53、陌生的行人時，通常會感覺越來越不舒適。這導(dǎo)致其他行人對該行人產(chǎn)生斥力效應(yīng)，這種效應(yīng)可用一個隨距離遞減的指數(shù)函數(shù)來表述，包括心理作用力（即社會力）和物理力（接觸力）兩部分，表達式為：</p><p>　　(3)人與邊界之間的作用力,邊界和障礙對人的影響類似于人與人之間的作用行人要與建筑物、墻壁、街道、障礙等的邊界保持一定距離，這種距離也用力的形式來表式示。當(dāng)行人活動時，越接近邊界會覺得越不舒適，因為行人會把注意力更

54、多地放在避免受傷害方面。邊界B引起的斥力效應(yīng)為：</p><p>　　其值為負且隨單調(diào)遞減.</p><p>　　吸引力，行人有時會被其他人(朋友、街頭藝術(shù)表演者等)或物體(如視窗、顯示屏等)吸引，在地點的吸引效應(yīng)可用與斥力效應(yīng)相似的單調(diào)遞增勢函數(shù)表示為：</p><p>　　式中：=—為行人與吸引點的位置矢量差。吸引力與行人之間相互作用力的不同之處：前者的作用范圍

55、大于后者，且前者隨時間興趣的減少而減少，直到0。吸引力有助于形成行人群體(與分子間作用力相似)。雖然實際情況中存在吸引力，但吸引力在模型中不是必須的，大多數(shù)模擬中即使忽略吸引力，仍能模擬出較為真實的行人現(xiàn)象。</p><p>　　社會力模型模型用如下方程組表示。</p><p>　　式中：為行人的質(zhì)量;為當(dāng)前環(huán)境下的喜愛速度;為行人所受到的合力，其表達式右側(cè)第一項為驅(qū)動力，第二項為行人與其

56、他行人作用力的合力，第三項為行人與邊界或障礙物作用力的合力，第四項為吸引力的合力；ξ為隨機變量，在模型中代表不確定的行人行為。</p><p>　　社會力模型從人群中個體受力方面入手，運用數(shù)學(xué)解析公式表達了行人的運動過程，實踐證明其能夠模擬很多行人的運動狀態(tài)和自組織現(xiàn)象且模型中的變量所代表的物理意義是可以計算的,但其只是過分簡單地把行人的運動分為幾個力的作用結(jié)果，用來描述現(xiàn)實生活中的行人復(fù)雜系統(tǒng)顯然還是不夠的,對

57、于避免碰撞的描述還不是很成熟。</p><p><b>　　2.2.3磁力模型</b></p><p>　　磁力模型中行人和障礙物被賦予正極,而行人的目的地被賦予負極。按照“同性相斥、異性吸引”,行人在引力作用下往目的地運動,并因斥力避讓其他的行人和障礙物。此模型由作用力模型和加速度模型組成,作用力模型描述行人和磁極間的引力或斥力。</p><p&

58、gt;　　其中,F表示行人所受的磁力向量;k為常數(shù);q1表示行人的磁強度;q2表示的磁極的磁強度;r為行人和磁極間的距離;為連接行人和磁極的向量。</p><p>　　加速度模型描述行人走行路線沖突時,通過加速度向量改變其運動方向,以避免與他人碰撞。</p><p>　　其中,V為行人A當(dāng)前速度,α為行人A原運動方向與行人A、B間連線的夾角,β為行人A改變后的運動方向與行人A、B間連線的夾

59、角。</p><p>　　磁力模型比較簡單且容易理解,不足之處在于模型中參數(shù)的設(shè)定缺乏相應(yīng)的標準且難以驗證。</p><p>　　表2-4典型行人運動仿真模型對比</p><p>　　上述的3種模型都是通過運用行人交通動力學(xué)理論來研究行人規(guī)律性特征。所有的模型都在一定程度上描述了行人運動現(xiàn)象，體現(xiàn)出行人運動規(guī)律。每個模型都有自己的優(yōu)缺點：元胞自動機模型應(yīng)用了統(tǒng)計學(xué)概

60、率方法，在時間、空間和狀態(tài)變量都是離散的，這使其計算機仿真運動方面較容易實現(xiàn)，且能夠體現(xiàn)出行人的運動特征，但其只對最鄰近人的相互作用，未能真實地反映行人系統(tǒng)復(fù)雜的情況。社會力模型優(yōu)點在于描述行人運動較強的真實性，能夠體現(xiàn)人群運動的自組織現(xiàn)象，但該模型計算量大，計算時間長。磁力模型簡潔明了，讓人很好理解且計算機很好實現(xiàn)，它沒有利用人群密度和速度的經(jīng)驗關(guān)系，減少這方面誤差，但其標定和準確性驗證困難。</p><p>

61、　　2.3 行人運動仿真軟件</p><p>　　行人交通仿真商業(yè)軟件是快速建模的有效工具,如Legion、Steps、AnyLogic、SimWalk、Nomad、SimPed、Pedroute /Paxport、Simulex、Micro-PedSim、Exodus、EvacSim、Evacnet等,但大多數(shù)僅限于模擬人群疏散。本文選擇能模擬正常人流和疏散人流的微觀仿真軟件,主要有Legion、Steps、A

62、nyLogic和SimWalk(德國PTV公司推出的Vissim行人仿真模塊也具備類似功能),研究如何利用這些軟件實現(xiàn)行人交通微觀仿真。</p><p>　　2.3.1 Legion軟件</p><p>　　Legion的早期版本由G.K.Still開發(fā),采用了元胞自動機模型,后來由英國的Legion公司研發(fā)。Legion由Model Builder、Simulator和Analyser三

63、個模塊組成,能夠一步一步地仿真行人步行運動,并考慮了行人相互間的作用和與周圍環(huán)境中障礙物之間的作用。每位行人被模擬成一個二維實體,通過尋找具有最小化可感知的目標費用函數(shù)的下一步,使每個實體朝目的地移動,該費用為3部分的加權(quán)平均,即不便性(Inconvenience)、挫折(Frustration)和不舒適性(Discomfort)。實體試圖最小化可感知的組合費用,能自行學(xué)習(xí)并調(diào)整不便性、挫折和不舒適性的權(quán)重,以適應(yīng)周圍環(huán)境(允許空間、幾

64、何形狀、密度、他人的速度)。實體能夠區(qū)分同方向移動的行人和交叉流動的行人,能與相鄰的實體通信。實體的參數(shù)隨著行人的類別(通勤者、旅游者等)、地域(歐洲、中國等)和地點(室內(nèi)、室外、人行道、扶梯等)不同,需要依據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進行設(shè)置和標定,包括實體的物理半徑、喜好的自由速度、行人的橫向擺動位移、行人空間要素、服務(wù)水平標準等。</p><p>　　Legion輸出人流密度、步行時間、疏散時間、步行速度、排隊長度等數(shù)據(jù),也

65、可輸出行人活動區(qū)域內(nèi)的人流密度分布和最大密度的持續(xù)時間分布、空間利用率等直觀圖形,支持圖形、數(shù)據(jù)、圖表的輸出。如將仿真中的行人位置數(shù)據(jù)保存為XML文件,可被車輛微觀仿真軟件Aimsun讀取,實現(xiàn)行人和車輛的混合仿真。</p><p>　　2.3.2 STEPS軟件</p><p>　　STEPS由英國的MottMacDonald公司研發(fā),也是采用基于實體的方法和元胞自動機模型。每個運動實體

66、被假定有如下基本屬性:自由步行速度、對環(huán)境的熟悉、耐性、類似家庭成員間的聯(lián)合、疏散情況下的預(yù)先運動時間,人群(或個人)按照假定統(tǒng)計分布被賦予上述屬性。驅(qū)使人群運動的機制是每個個體以自由步行速度運動到下一個目標的愿望,花費最短時間且不與其他行人和障礙物碰撞。</p><p>　　STEPS提供2種運行模式:正常模式和疏散模式。在正常模式下,實體為了到達目標沿不同路線行進,出口和檢查點將被賦予標識,當(dāng)實體被加入模型時

67、得到初始標識,向著有相同標識的出口或檢查點移動,直到通過一個系統(tǒng)出口離開模擬環(huán)境。在疏散模式下,實體在其所在的平面尋找可用的出口并向離各自最近的出口運動,其個體行為規(guī)則和屬性將修改,不使用檢查點和標識。</p><p>　　STEPS還能與ANSYS CFX流體動力學(xué)分析軟件連接,導(dǎo)入煙氣仿真數(shù)據(jù),研究疏散模式下煙氣等有毒物質(zhì)對行人疏散速度的影響。STEPS支持在AutoCAD(DXF格式)底圖的基礎(chǔ)上創(chuàng)建空間模

68、型,提供CSV格式的輸出數(shù)據(jù)文件,包含人流量、人群密度、所使用的出口、空間利用率等。此外,提供交互式三維可視化圖形輸出,可以直觀地瀏覽三維模型和從不同視角觀察人的運動,還可導(dǎo)3DStudioMax模型以增強效果。其交互式二維可視化圖形輸出使用帶顏色的等值線圖來描述面和面的局部信息,評價指標包括人群密度、Fruin服務(wù)水平和利用水平。還可輸出AVI格式的動畫和JPG、TIFF、PNG、BMP格式的圖片。</p><p&

69、gt;　　2.3.3 SimWalk軟件</p><p>　　SimWalk由瑞士Savannah SimulationsAG公司研發(fā),主要包括繪圖模塊Simdraw和仿真與分析模塊SimWalk。它采用基于主體(Agent-based)的技術(shù),每個主體代表一位具有特定目的地、步行速度和避免擁擠的行人,核心算法是基于社會力模型的勢場算法(PotentialFieldAlgorithm)。在勢場中,行人將會朝具有最

70、低勢的區(qū)域運動,行走方向和速度取決于3種力。第1種力描述勢場使行人向目的地運動;第2種力描述行人間的相互作用,使得行人避免碰撞并與他人保持適當(dāng)距離;第3種力使得行人不與障礙物碰撞并與之保持適當(dāng)距離。計算出勢場后,主體就能算出當(dāng)前所處位置和目的地之間的優(yōu)化行走路線,行走路線主要由目的地、路徑上與其他行人和障礙物的作用、其他行人和物體的位置決定。在仿真過程中,所有主體將進行循環(huán)迭代計算,根據(jù)上述的3種力計算出下一時間步的速度和方向,并進行4

71、種檢驗。(1)邊界檢驗:檢驗主體位置處于勢場邊界內(nèi); (2)可見性檢驗:檢驗沒有障礙物和墻阻擋行進; (3)物體壓力檢驗:檢驗沒有墻和障礙物在檢測半徑內(nèi); (4)行人壓力檢驗:檢驗無其他行人位于檢測半徑內(nèi)。</p><p>　　模型建立中,先運用Simdraw建立包含步行空間的建筑布局平面,軟件支持AutoCAD的底圖上創(chuàng)建。然后,建立行走路線和步行行為并設(shè)置仿真全局參數(shù),需創(chuàng)建行人行走的起始點(區(qū))、退出點(區(qū)

72、)、等待點(區(qū))、延誤區(qū)、樓梯、電梯、自動扶梯、計數(shù)器和人群屬性并定義相應(yīng)參數(shù),通過“Configuration”菜單設(shè)置影響全局的仿真運行參數(shù),如時間步長、勢單元尺寸、密度單元尺寸、物體范圍、相互作用范圍、壓力因子和服務(wù)水平等。SimWalk提供4種顯示模式,即主體顯示(行人顯示為圓點)、跡線顯示(顯示行人的跡線和速度),密度顯示(顯示服務(wù)水平)、負荷度顯示(顯示區(qū)域為行人的累積利用情況)。此外,提供多種文本和圖形統(tǒng)計輸出,包括截圖和

73、動畫、事件統(tǒng)計、個體統(tǒng)計(起終點、持續(xù)時間、距離、速度等)、人群統(tǒng)計、出口統(tǒng)計等。</p><p>　　2.3.4 AnyLogic軟件</p><p>　　AnyLogic是俄羅斯XJTechnologies公司研發(fā)的復(fù)雜系統(tǒng)仿真軟件,由基礎(chǔ)仿真平臺和企業(yè)庫等組成,行人仿真主要依靠其行人庫實現(xiàn),核心算法為社會力模型。用戶從模板庫中將所需對象拖拉到工作空間中,再定義這些對象的屬性和相互間的

74、關(guān)系,使建模過程變得直觀快捷。行人庫的對象分為全局參數(shù)設(shè)置對象PedConfiguration、環(huán)境對象、行人對象和人群對象。AnyLogic中的行人仿真建模包括環(huán)境建立、創(chuàng)建行為流程圖、運行仿真和結(jié)果分析幾個步驟。環(huán)境包括墻、不同的區(qū)域、服務(wù)、隊列等,要創(chuàng)建環(huán)境對象,需使用動畫編輯器繪制布局圖或?qū)雸D片作為布局圖,再加入對應(yīng)的庫對象并設(shè)置屬性。常用的環(huán)境對象有:表示不同樓層的PedFloor、定義收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)區(qū)域的PedAreaSta

75、ts、改變步行速度區(qū)域的PedAreaChangeSpeed、限制進入?yún)^(qū)域的PedAreaRestricted、表示等待區(qū)域的PedAreaWaiting、表示服務(wù)形式PedShapeService。</p><p>　　行人行為使用流程圖的方式定義,從行人庫中拖動對象到工作空間中并設(shè)置屬性,然后將多個對象連接在一起。常用的行人對象有:生成行人的PedSource、將行人移出系統(tǒng)的PedSink、行人進入的Ped

76、Enter、行人退出的PedExit、行人轉(zhuǎn)向的PedGoTo、行人變換樓層的PedChangeFloor、行人等待的PedWait、定義服務(wù)點位置及隊列的PedServiceQ。常用的人群對象有:人群產(chǎn)生的PedGroupSource、人群集中的PedGroupAssemble、人群解散PedGroupDissolve。</p><p>　　AnyLogic可輸出動畫和行人數(shù)目、平均密度、停留時間等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。運

77、用AnyLogic行人庫中的各種對象,結(jié)合企業(yè)庫對象,可解決復(fù)雜的行人仿真建模。相比專門的行人仿真軟件, AnyLogic具有開放式的體系結(jié)構(gòu),支持基于主體的建模和二次開發(fā),能與其他軟件及用Java語言或其他語言編寫的自定義模塊協(xié)同工作,為行人交通仿真建模提供更大的靈活性。</p><p>　　表2-5軟件技術(shù)性能對比</p><p>　　以上四款微觀仿真軟件同時支持正常情況和疏散情況下復(fù)

78、雜的行人運動行為,其核心是元胞自動機模型或社會力模型,輸入建筑布局圖和數(shù)據(jù),對關(guān)鍵參數(shù)進行設(shè)置和標定,可輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)和圖形以作深入分析。</p><p>　　第3章 行人空間特性與步行速度影響因素</p><p>　　在整個行人人群運動中，人是最基本的個體。每一個個體的行為特性都會影響著人群的行為特性。行人的空間占有特性是指行人對空間的需求特性。在研究人群行為特性時，首先需要對每個個體在各

79、種狀態(tài)下的行為進行分析研究。行人空間需求是私人空間需求,具有私密性和領(lǐng)域性,分為行人靜態(tài)空間需求、動態(tài)空間需求和攜帶行李的時的空間需求。</p><p>　　3.1行人靜態(tài)空間需求</p><p>　　人在靜止不動時速度為零，只是占據(jù)一定的幾何空間，包括行人身體本身所占用的空間和行人為與周邊人或障礙物保持一定距離而需要的舒適安全距離，</p><p><b&g

80、t;　　3.1.1身體尺寸</b></p><p>　　可以用人體俯視考慮個體本身所占空間大小。個體的占地面積由其方向上的最大生理尺寸決定，通常使用肩寬b 和身體厚度d 來決定。為了簡便計算，通常將個體抽象成橢圓形，具體下圖所示。</p><p>　　圖3-1靜態(tài)人體橢圓形模型</p><p>　　由上圖的幾何尺寸可知，個體占地面積Sp()可分別表示為：

81、</p><p>　　由于世界各地人體的生理尺寸并不相同，因此會導(dǎo)致計算出來個體占據(jù)空間不同。通過查閱資料，得出不同地區(qū)人群生理尺寸的數(shù)據(jù)，如下表所示：</p><p>　　表3-1各個地區(qū)人體生理尺寸</p><p>　　從上表資料中，不同地域的人擁有不同的人體生理尺寸，參照我國成年人靜止運動狀態(tài)的人體尺寸，可計算擁擠密度的最大上限。因此在研究人群擁擠狀態(tài)時行人個

82、體尺寸研究特別重要。</p><p>　　3.1.2 舒適安全距離</p><p>　　舒適安全距離,是指行人避免與其他行人和建筑物接觸和碰撞,而保持的必要的身體和心理兩方面的舒適和安全距離、邊界距離。行人在行進過程中一般都會與其周邊環(huán)境保持一定的距離,此現(xiàn)象在環(huán)境心理學(xué)中被稱為“邊界效應(yīng)”,這個距離的最小值稱為邊界距離。避讓距離指行人走行時,對其它行人和建筑物做出避讓反應(yīng)的最遠距離,即避

83、讓反應(yīng)半徑,實質(zhì)為作用力范圍。進入避讓距離的其它行人和建筑物若影響到行人的走行,則行人需要調(diào)整自己的步速和行走方向,實施避讓行為,從而保持自己的舒適安全距離和行走區(qū)域。</p><p>　　舒適安全距離可分為行人與行人之間的舒適安全距離(人際距離)和行人與建筑物之間的舒適安全距離(邊界距離)。兩種舒適安全距離距離都與行人的匆忙程度和所處的交通環(huán)境有關(guān)。行人走路越著急,所需的舒適安全距離越小。行人不論是靜止還是走行

84、,都需要舒適安全距離,但所需距離可能不同,隨走行的情況不同而改變。行人與建筑物之間舒適安全距離還取決于建筑物類型及其材質(zhì)、樣式,和行人運動的自由度。</p><p>　　行人之間的舒適安全距離,也叫人際距離,除了與行人匆忙程度和交通環(huán)境有關(guān)外,還與民族和文化背景、年齡、性別、個人空間的方向和大小、個人習(xí)慣和職業(yè)、人與人之間的親密關(guān)系、周圍人的衣服整潔度等因素有關(guān)。</p><p><

85、b>　　民族和文化背景</b></p><p>　　英美人選擇較大的個人空間需求,美國人把周圍0.7米的地方,視為他的私人空間。而阿拉伯人則喜歡較近的人際距離。</p><p>　　個人空間的方向和大小</p><p>　　一般來說,個人的前方的個人空間較大,兩側(cè)最小,后方較小。例如,擁擠時,陌生男女可以側(cè)肩相抵,或背靠背,絕少面對面。</p

86、><p><b>　　性別</b></p><p>　　男女之間距離一般會大于同性間,但也有特殊情況,如男女之間是夫妻或戀愛關(guān)系。</p><p>　　人與人之間的親密關(guān)系</p><p>　　同伴之間的舒適安全距離會小于陌生人之間,夫妻和戀人間的人際距離小于普通人之間的距離。</p><p>　　3

87、.2行人動態(tài)空間需求</p><p>　　對于運動起來的個體所需要的空間研究，需要綜合考慮各個方面的影響因素。主要包括步行運動區(qū)、步行感知區(qū)域和反應(yīng)區(qū)域三個部分。動態(tài)個體的行走速度、步幅、個體所占空間都與靜態(tài)個體不同。</p><p>　　圖3-1行人運動空間示意圖</p><p>　　步行運動區(qū)的長度主要是步幅和腳的長度。根據(jù)國內(nèi)已有的調(diào)查資料,男性步幅平均66.

88、6cm，女性步幅平均為60.6cm。步行運動區(qū)的寬度比靜態(tài)空間需求的寬度稍微大些。</p><p>　　步行感知區(qū)域,是指通常情況下,行人完全能感知到正前方行走的另一個行人,對他進行完全觀察的距離內(nèi)的區(qū)域。該距離約為1.8—2.lm,在此距離以外,行人視覺才感到舒服,以正常速度行走,雙方才不會產(chǎn)生碰撞。步行感知區(qū)域?qū)嶋H就是行人間的走行安全距離。</p><p>　　反應(yīng)區(qū)域是指行人以常速行

89、走時,會影響到行人走行和判斷的前方范圍。行人會注意和觀察反應(yīng)區(qū)域里的行人和建筑物,以便能夠適時的采取避讓行為。這個區(qū)域長度等于反應(yīng)時間與正常步速的乘積。</p><p>　　行人動態(tài)空間需求包含了靜態(tài)空間需求,且一般比靜態(tài)空間需求大,所以靜態(tài)空間需求中的舒適安全距離、邊界距離、人際距離,也是行人動態(tài)空間需求的一部分。</p><p>　　3.3攜帶行李行人的空間需求</p>

90、<p>　　當(dāng)行人攜帶有行李物品時,占用的空間自然也要增加。普通的女士日用箱包、男士公文包、小型袋子等,對于行人走行影響很小,本論文對此不做考慮,只研究體積較大、重量較大、會影響行人走行速度和空間需求的行李和物品。</p><p>　　較重較大的行李按攜帶方式可分為:拉桿類、肩背類、提類及其它攜帶方式的物品。在我國地鐵交通樞紐內(nèi),以雙背帶包、拉桿箱、旅行包等為主。</p><p>

91、;　　表3-2行人攜物時寬、厚維度及投影面積</p><p>　　注：取行人尺寸為0.53m×0.31m</p><p>　　如圖所示為常見的行人不同攜帶方式和攜帶物品時,占用的寬度、厚度和投影面積情況，反映了攜帶行李行人的靜態(tài)空間需求。</p><p>　　3.4行人步速的概念</p><p>　　行人的步行速度是矢量,但一般只指

92、速率。速度的方向一般為身體正前方向,但也有例外,如當(dāng)人側(cè)身穿過或斜穿人與人或人與建筑物之間的空隙時。行人速度是一個很籠統(tǒng)的概念,可分為:期望速度、限制速度、實際速度等。從物理學(xué)的角度,行人速度又可分為:瞬時速度和平均速度。</p><p><b>　　3.4.1期望速度</b></p><p>　　就是行人在步行交通環(huán)境中,在沒有其他行人和障礙物干擾時,根據(jù)物理步行設(shè)

93、施環(huán)境，自身身體素質(zhì)和出行目的等條件,期望達到的步行速度。期望速度也叫自由流速度,是個人的最大舒適度和最小的能量消耗之間的一個平衡值。一般可認為期望速度就是行人的舒適速度。不過有例外,如行人著急趕時間時,期望速度就大于舒適速度。期望速度的影響因素有物理交通環(huán)境和行人自身兩方面。不同的物理交通環(huán)境下,如平道、樓梯等,不同身體素質(zhì)的人,如男性和女性，老人和青年,期望速度不同。</p><p><b>　　3

94、.4.2實際速度</b></p><p>　　行人在具體的物理交通環(huán)境中,受周圍行人和建筑物的影響,實際行走的速度。實際速度間于最高速度和零之間,不一定是期望速度。</p><p><b>　　3.4.3限制速度</b></p><p>　　是指受物理步行環(huán)境的限制,行人只能以此速度位移。地鐵交通樞紐內(nèi)一般只有扶梯、電梯、自動步行道

95、等情況,限制速度就是電梯的速度。</p><p>　　3.5行人期望速度的影響因素</p><p><b>　　3.5.1年齡</b></p><p>　　年齡是影響自由流環(huán)境下行人速度的主要因素之一。目前對此影響關(guān)系的研究,都是把年齡分為老人、中年、青年、中學(xué)生、兒童等年齡段,并結(jié)合性別因素對比不同年齡段的期望速度統(tǒng)計數(shù)據(jù)差異。此類研究都得出

96、,按照平均期望速度由快到慢依次為:青年、中年、兒童和老年人。中青年是交通樞紐內(nèi)主要組成人員。</p><p>　　北京工業(yè)大學(xué)的調(diào)查結(jié)果顯示,青年人的步行速度變化范圍是0.69m/s—2.23m/s,均值為1.34m/s;中年人的步行速度變化范圍是0.65m/s—1.98m/s,均值為1.28m/s;老年人的步行速度的變化范圍是0.58m/s一1.55m/s,均值為1.11m/s;兒童的平均期望速度為1.19m/

97、s,要高于老年人。青年和中年的速度差別不是很大,特別是青年女性和中年女性的速度相差更少。青年中,中學(xué)生的平均期望速度為1.27m/s,略高于成年人平均速度1.23m/s,處于男性和女性平均速度之間。</p><p><b>　　3.5.2性別</b></p><p>　　通常來講,成年男性比女性高大,體力和耐力強,步幅大,且女性喜歡穿高跟鞋和涼拖,邁步輕盈距離短,所以

98、成年男性的步行期望速度和最高速度會比女性高。不同年齡段和不同物理交通環(huán)境下的男女速度統(tǒng)計數(shù)據(jù)都顯示,男性的平均期望速度一般比女性高0.02—0.15m/s,速度差別在平道上較大,在樓梯上較小,下樓梯時的差異比上樓梯小。</p><p><b>　　3.5.3出行目的</b></p><p>　　城市居民的出行目的與居民的年齡、職業(yè)相關(guān),一般可分為上班、上學(xué)、回家、購物

99、、業(yè)務(wù)、旅游和其他。對于早高峰城市地鐵交通樞紐內(nèi)行人的出行目的，上班、上學(xué)出行比重占最大，購物、旅游所占比重其次。不同的出行目的對時間和舒適性要求不同,其期望速度會有不同。城市通勤者,攜帶物品很少,走行速度快。而長途旅行者,攜帶的物品較多,導(dǎo)致速度較慢。旅游或購物的行人,其時間要求和限制很少,攜帶物品也不多,期望速度適中。</p><p><b>　　3.5.4攜帶行李</b></p&

100、gt;<p>　　較重的行李,會增加行人的負擔(dān),使步行速度降低。對于女性，較重的手提箱包,影響非常明顯。在上下樓梯時需要把攜帶的拉桿箱提著行走,這對速度的影響也很大。</p><p>　　攜帶的行李從體積、重量、數(shù)量和攜帶方式四個方面決定了其對行人的影響。對于以中長途客流為主的客運樞紐來說,地鐵交通樞紐攜帶行李的行人的比例會較大,攜帶行李對行人速度的影響就不可以忽視。</p><

101、p><b>　　3.3.5地區(qū)差異</b></p><p>　　城市與農(nóng)村、不同國家或地區(qū),人們的期望速度有一定的差異。一般來說,城市里的人比農(nóng)村的人生活節(jié)奏快,時間觀念強,走路步調(diào)較快,步幅較短,所以期望步速高。不同國家或地區(qū)的人,體型特征和文化生活差異大,期望步行速度不同。如東方人比西方人身材矮小,所以統(tǒng)計出的東亞國家的行人平均期望速度會比歐美要低。不同學(xué)者在不同地區(qū)的調(diào)查研究表明

102、,歐洲人的平均速度是1.41m/s,美國人是1.35m/s,澳大利亞人是1.44m/s,亞洲人是1.24m/s。主要服務(wù)于城市內(nèi)的客運樞紐,行人主要為城市居民,地區(qū)差異不大。</p><p><b>　　3.5.6場地條件</b></p><p>　　地鐵交通樞紐的物理交通環(huán)境包括:平道、坡道、臺階、樓梯和彎道等。不同類型的物理交通環(huán)境(平道、上坡、下坡、上樓梯、下樓

103、梯、扶梯、彎道等)中,行人走行速度不同。既使同一類型的物理交通環(huán)境,建筑尺寸的不同,也會影響到行人的走行速度。</p><p><b>　　3.5.7其他因素</b></p><p>　　也有的文獻研究了身高和體重,認為體重會影響人的靈活性,身高會影響人的步幅,所以會影響步行速度和加速能力。在基于動力學(xué)的行人微觀交通仿真模型中,都把體重作為重要的參數(shù)。</p&g

104、t;<p>　　3.6行人實際速度的影響因素</p><p><b>　　3.6.1期望速度</b></p><p>　　行人在實際行走時總是希望以期望速度行走,期望速度就是行人實際速度波動的中心或上限。高峰時,處于人流前方的行人一般表現(xiàn)出快速奔走的狀態(tài),以避免混入后方的擁擠人群而影響自己速度。人群前方行人的快速行走的行為減弱了對后方人流在的大面積擁堵和

105、交織對自己出行狀態(tài)造成的影響。處于流線中部的行人,步速受限情況嚴重,采取被動跟隨策略。所以人群中部的行人速度一致,表現(xiàn)出整體移動的現(xiàn)象。處于流線末端的行人,較前方人流而言更能自主選擇自己的步行狀態(tài),這類行人對時間價值的需求并不急迫,他們更注重空間環(huán)境的質(zhì)量。</p><p>　　3.6.2周圍行人流量、密度</p><p>　　在人流平峰時段時,人群密度一般較低,時空環(huán)境基本能夠滿足行人活

106、動需求,行人能夠在較大程度上地支配自身的活動方式,受非正常情況干擾的概率較小,他們更希望以一種更舒適的方式完成自己的交通活動。所以人流密度較低時,行人更注重行走的舒適度,在和其它行人保持一定距離的基礎(chǔ)上盡可能地實現(xiàn)自己的期望速度,而高峰期的行人由于時間價值的不同和焦躁情緒的影響,并不排斥與其他人的近距離接觸。</p><p>　　目前對行人實際速度與周圍行人流量密度的關(guān)系的定量定性研究主要有,速度一流率、速度一密