綜合交通換乘樞紐行人交通特性及安全疏散研究.pdf

1、改革開放30多年來,我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上升到了一個(gè)新的高度,建設(shè)集多種交通方式換乘于一體的綜合交通樞紐體系成為新的發(fā)展趨勢(shì)。城市綜合交通換乘樞紐作為城市綜合運(yùn)輸體系的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和中心環(huán)節(jié),是多種交通方式的匯集點(diǎn)和各類客流的集散地。隨著城市綜合交通換乘樞紐客流量持續(xù)、快速的增長(zhǎng),加之環(huán)境密閉、客流密集、換乘關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn),其安全隱患問題逐漸顯露,樞紐區(qū)域已成為突發(fā)事件的高發(fā)、多發(fā)地帶,一旦發(fā)生突發(fā)事件,極易造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,給社

2、會(huì)帶來極大的負(fù)面影響。因此,如何合理有效地組織和管理樞紐內(nèi)部的行人流,實(shí)現(xiàn)樞紐內(nèi)部行人的安全有效疏散,成為目前亟需解決的一大難題?；诖?遵循“感知—辨識(shí)—疏散”的思路,對(duì)城市綜合交通換乘樞紐行人交通特性及安全疏散問題展開研究。
　　通過設(shè)計(jì)樞紐內(nèi)行人交通數(shù)據(jù)采集試驗(yàn),對(duì)樞紐內(nèi)行人交通特性進(jìn)行了深入研究。對(duì)西安市北大街換乘樞紐內(nèi)行人宏觀交通參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和攝像調(diào)查,共獲取數(shù)據(jù)樣本17,771條,并使用 SPSS和 MATLAB軟

3、件擬合各參數(shù)的曲線關(guān)系,檢驗(yàn)其擬合程度,并對(duì)樞紐內(nèi)4種不同設(shè)施中行人的交通特性進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:西安市北大街地鐵換乘樞紐內(nèi)行人步行的平均速度為1.114(m/s);樞紐內(nèi)行人密度與速度擬合關(guān)系符合線性函數(shù)形式,行人速度隨著密度的增大而減小;行人密度與流量擬合關(guān)系符合一元三次方函數(shù)形式,行人流量的變化隨行人密度的變化在其峰值左右并不完全對(duì)稱,行人流量隨著密度的增大先增大后減小,為拋物線形式。
　　行人的主觀感知是衡量綜合交通換

4、乘樞紐服務(wù)水平高低的核心要素。為了尋求行人主觀感知對(duì)綜合交通換乘樞紐服務(wù)水平影響規(guī)律,提出了量化其服務(wù)水平并反映行人主觀感知的 SEM模型。設(shè)計(jì)了基于行人主觀感知的城市綜合交通換乘樞紐服務(wù)水平調(diào)查問卷方式,對(duì)西安市北大街換乘樞紐的乘客滿意度進(jìn)行了調(diào)查,篩選了行人主觀感知的主要影響因素,總結(jié)了行人對(duì)綜合交通換乘樞紐服務(wù)水平的感知規(guī)律,通過 SEM模型計(jì)算,從行人的安全性需求、舒適性需求、便捷性需求和服務(wù)性需求等4個(gè)主觀感知方面量化分析綜合

5、交通換乘樞紐服務(wù)水平,并尋求不同主觀感知要素之間的相互作用,分析其與綜合交通換乘樞紐之間的相互聯(lián)系。研究結(jié)果表明:北大街綜合交通換乘樞紐內(nèi)乘客期望的路徑系數(shù)為0.9200,滿意度的路徑系數(shù)為0.7120,乘客的滿意度與乘客的期望值有一定差距,其吻合程度為77.39％;北大街換乘樞紐內(nèi)的路徑系數(shù)總體較低,均在0.6000以下,便捷感知指標(biāo)的值僅為0.2997。
　　在對(duì)樞紐內(nèi)服務(wù)水平行人主觀感知特性剖析基礎(chǔ)上,針對(duì)綜合交通換乘樞紐擁

6、擠狀態(tài)劃分中的模糊性和隨機(jī)性,提出了一種基于云模型的綜合交通換乘樞紐擁擠度自動(dòng)辨識(shí)模型。首先,確定行人交通流特性的基本參數(shù)作為行人擁擠度云辨識(shí)模型的輸入,樞紐內(nèi)行人擁擠狀態(tài)的定性描述為模型的輸出;在樞紐服務(wù)水平主觀感知的基礎(chǔ)上,分析行人擁擠度的內(nèi)涵和度量標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)它們?cè)诓煌?wù)水平下邊界值計(jì)算云的數(shù)字特征。其次,利用云的合成理論分別建立不同服務(wù)水平對(duì)應(yīng)的模板云模型,同時(shí)將采集到的行人交通特性基本參數(shù)分別輸入到樞紐內(nèi)各基礎(chǔ)設(shè)施的云發(fā)生器中

7、,并建立待識(shí)別云模型。再次,根據(jù)云相似度的定義計(jì)算待識(shí)別云和模板云之間的相似度,進(jìn)一步確定待識(shí)別云隸屬于6種服務(wù)水平的可能程度。最后,結(jié)合云辨識(shí)模型,引入擁擠度定義,根據(jù)擁擠度給出樞紐內(nèi)行人擁擠狀態(tài)的定性描述,并給出了擁擠度判別的具體實(shí)現(xiàn)過程。在行人擁擠度辨別的基礎(chǔ)上,提出了行人擁擠度預(yù)警及調(diào)控策略。
　　安全疏散是行人擁擠調(diào)控的重要策略。在綜合交通換乘樞紐行人擁擠度自動(dòng)辨識(shí)的基礎(chǔ)上,從時(shí)間角度來闡述行人安全疏散特性問題,分析了樞

8、紐內(nèi)行人疏散安全的影響因素,建立了城市綜合交通換乘樞紐安全疏散時(shí)間模型。在分析行人安全疏散特性的基礎(chǔ)上,綜合考慮行人流的速度與密度變化規(guī)律,對(duì)綜合交通換乘樞紐內(nèi)行人疏散過程進(jìn)行分解,將綜合交通換乘樞紐行人安全應(yīng)急疏散時(shí)間模型分解為行人下車時(shí)間、站臺(tái)疏散時(shí)間和通道疏散時(shí)間。通過實(shí)例,對(duì)比分析模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果,進(jìn)一步驗(yàn)證模型的科學(xué)性。
　　為深入探討綜合交通換乘樞紐行人安全疏散路徑選擇問題,基于復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論和蟻群算法,提出利

9、用改進(jìn)的蟻群算法來研究綜合交通換乘樞紐行人安全疏散路徑選擇的方法。以西安市北客站站廳層為例,模擬仿真突發(fā)情況下乘客疏散的最優(yōu)和最差路徑,并調(diào)整不同的參數(shù)設(shè)置,進(jìn)行20次迭代。結(jié)果表明:在信息素濃度對(duì)有向圖 G的相對(duì)重要程度固定不變時(shí),通過改變走行距離重視度和從眾程度的參數(shù)取值,可以得出起點(diǎn)到8個(gè)出口的安全疏散路徑的最優(yōu)長(zhǎng)度和最差長(zhǎng)度。當(dāng)走行距離重視度小于5,從眾程度大于0.3時(shí),行人安全疏散路徑易達(dá)到最優(yōu)路徑;當(dāng)走行距離重視度小于5,從