行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)方法與調(diào)控流程

吳嬌蓉， 劉學(xué)麗

(1. 同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室，上海 201804；2. 山東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

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行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)方法與調(diào)控流程

吳嬌蓉1， 劉學(xué)麗2

(1. 同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室，上海 201804；2. 山東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

摘要：行人換乘通道、換乘站廳常常出現(xiàn)不同方向人流交織，由于行人之間的交織行為會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的交織區(qū)，交織區(qū)對(duì)于步行設(shè)施的正常運(yùn)行產(chǎn)生消極影響，導(dǎo)致通行能力、舒適度和安全性降低.采用實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)建立簡(jiǎn)化交織區(qū)負(fù)效應(yīng)模型，提出行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)變化的負(fù)效應(yīng)閾值，將行人交織區(qū)劃分為舒適、一般舒適和擁擠三級(jí)運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合HCM2010人行步道服務(wù)水平分級(jí)，定量分析行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)為一般舒適或擁擠、處于HCM2010 E級(jí)服務(wù)水平時(shí)，不同隔離欄桿設(shè)置形式發(fā)揮的作用，并提出交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)流程，為步行設(shè)施交織區(qū)運(yùn)營(yíng)管理提供依據(jù).

關(guān)鍵詞：行人交織區(qū)；負(fù)效應(yīng)模型；運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)；欄桿設(shè)置形式；設(shè)置有效性

行人換乘通道、換乘站廳常常出現(xiàn)不同方向人流交織，交織行為可能使有序的人流短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)為無(wú)序，在流量大、密度高，行人流線交織復(fù)雜的區(qū)域，無(wú)序會(huì)降低整個(gè)步行設(shè)施的服務(wù)水平，并增加安全隱患.目前，國(guó)內(nèi)外研究基本集中于高速公路與城市道路的機(jī)動(dòng)交織區(qū)，較少關(guān)注行人交織區(qū)的研究；另一方面，行人交織行為發(fā)生需要具備一定的條件，且人流運(yùn)行軌跡變化復(fù)雜性使得行人交織區(qū)的運(yùn)行特征明顯區(qū)別于機(jī)動(dòng)車(chē)交織區(qū).面對(duì)步行設(shè)施的高密度人流交織情況，缺少定量分析研究支撐的管理措施，常常存在一定的盲目性、混亂性，筆者以欄桿設(shè)置是否促進(jìn)交織區(qū)人群行走有序性和是否發(fā)揮限流效果作為交織區(qū)欄桿設(shè)置有效性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提出了欄桿設(shè)置有效性初步判斷方法[1].但是在實(shí)地調(diào)研過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)行人交織區(qū)處于不同流量條件、不同服務(wù)水平時(shí)，同樣的欄桿設(shè)置形式發(fā)揮效用有一定差異；處于相同流量和交織比條件下，交織區(qū)不同欄桿設(shè)置形式發(fā)揮效用也有差異.因此，很有必要探索行人交織區(qū)運(yùn)行負(fù)效應(yīng)模型，確定交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)變化閾值,建立行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)方法；然后定量分析交織區(qū)處于不同運(yùn)行狀態(tài)時(shí)欄桿設(shè)置形式及其有效性，并在此基礎(chǔ)上面向?qū)嶋H運(yùn)營(yíng)，提出基于運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)的行人交織區(qū)控制和調(diào)節(jié)流程，為步行設(shè)施交織區(qū)運(yùn)行控制與管理提供依據(jù).

1文獻(xiàn)綜述

在交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分析方面，國(guó)外學(xué)者從舒適度及干擾性角度來(lái)評(píng)價(jià)行人交織區(qū)的運(yùn)行狀態(tài)[2]；林廉凱、朱宸佐等學(xué)者以臺(tái)北捷運(yùn)站的行人交織區(qū)為研究對(duì)象，采用偏移率及干擾熵作為評(píng)價(jià)指標(biāo)研究行人受干擾的反應(yīng)和干擾評(píng)價(jià)方式，其中，偏移率衡量行人在通道中受干擾所產(chǎn)生偏移的程度[3]；干擾熵衡量行人在通道中受干擾速率的變化程度[4].筆者以提高交織區(qū)行人的感知服務(wù)水平為目標(biāo)，以交織強(qiáng)度、偏移率和交織點(diǎn)分布密度系數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)來(lái)分析評(píng)價(jià)交織區(qū)的運(yùn)行狀況[5].

在行人步道服務(wù)水平分級(jí)研究方面，美國(guó)HCM2010以流率、速度和飽和度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出步行道的行人服務(wù)水平[6]；葉建紅根據(jù)流率、速度提出單向步行通道的服務(wù)水平分級(jí)方法[7]；文雅等提出采用人均空間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)分析軌道站步行道的服務(wù)水平[8]；筆者以人均空間指標(biāo)研究場(chǎng)館參觀人流的服務(wù)水平[9]，對(duì)照情況見(jiàn)表1.目前沒(méi)有找到交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)研究成果.

表1　以流率、速度、飽和度和人均空間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)

行人在行走的過(guò)程中由于行人之間的交織和沖突行為會(huì)導(dǎo)致行人行走時(shí)間增加、行走路徑偏移增加、行人之間避讓沖突情況發(fā)生概率增大等，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)為行走負(fù)效應(yīng).當(dāng)負(fù)效應(yīng)達(dá)到一定程度，運(yùn)行狀態(tài)會(huì)隨之變化，但是，國(guó)內(nèi)外對(duì)行人行走負(fù)效應(yīng)模型和行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)變化臨界閾值的研究很少.研究交織區(qū)的運(yùn)行特征，建立行人行走負(fù)效應(yīng)模型，明確行人交織區(qū)運(yùn)行機(jī)理及分級(jí)方法，有助于從交織區(qū)狀態(tài)演變的角度對(duì)行人交織區(qū)的管理、控制提出定量評(píng)價(jià)方法，明確給出有針對(duì)性指導(dǎo)性建議.

2數(shù)據(jù)采集方法與分級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1數(shù)據(jù)采集方法

采取實(shí)地拍攝視頻方法獲取數(shù)據(jù).同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)新天地生活區(qū)通道和一食堂門(mén)口的行人通道在上午和下午放學(xué)時(shí)間由于不同行走流線沖突，行人之間產(chǎn)生明顯交織現(xiàn)象，如圖1所示.同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)的下午放學(xué)時(shí)間為17:05，為了能夠獲得平峰和高峰的人流量，將拍攝時(shí)間確定為工作日的16:30～17:30.

當(dāng)兩個(gè)行人流線交叉或交織趨近于一點(diǎn)時(shí)，此點(diǎn)即為交織點(diǎn).單個(gè)或零散孤立的少量交織只能形成幾個(gè)交織點(diǎn)，如果單位面積內(nèi)交織點(diǎn)數(shù)量較多且位置集中于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域，那么將這個(gè)區(qū)域定義為交織區(qū).

a 同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)一食堂入口

b 同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)新天地生活區(qū)通道

采用同濟(jì)快通行人軌跡分析軟件分析已拍攝的實(shí)地交織區(qū)視頻文件，獲取行人個(gè)體位置坐標(biāo)、速度、以及運(yùn)動(dòng)軌跡、當(dāng)前時(shí)刻的流量、密度等數(shù)據(jù).然后在CAD圖中，描繪每對(duì)行人的交織位置，用圓圈代表一對(duì)行人的交織點(diǎn).文獻(xiàn)[4]指出，存在明顯交織區(qū)的情況下，交織區(qū)的形狀都可以近似為一個(gè)矩形，如圖2.圖中，L指的是行人交織區(qū)的長(zhǎng)，W指的是行人交織區(qū)的寬.

圖2　行人交織區(qū)

2.2行人交織區(qū)運(yùn)行分級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)

導(dǎo)致行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)變差的三個(gè)主要因素是：受挫性、不方便性和不舒適性.其中，受挫性的產(chǎn)生是由于行人在擁擠沖突的地方需要降低步行速度，行走速度的影響采用行走速度的變化率來(lái)衡量，本文采用交織強(qiáng)度這一指標(biāo)；而個(gè)人步行空間的缺少使行走不舒適性增加，空間舒適性的影響采用交織區(qū)交織點(diǎn)的分布密度來(lái)衡量；不方便性表現(xiàn)在行人由于遇到干擾而改變?cè)镜男凶哕壽E，行人需要消耗更多的體力完成同樣的位移，采用行人行走偏移率來(lái)衡量.

行人交織區(qū)的交織強(qiáng)度描述的是交織現(xiàn)象對(duì)行人速度的影響，文獻(xiàn)[1]通過(guò)對(duì)交織區(qū)和非交織區(qū)行人速度的變化來(lái)計(jì)算交織區(qū)交織強(qiáng)度，見(jiàn)式(1)與式(2)；交織點(diǎn)密度為單位面積交織點(diǎn)數(shù)量，見(jiàn)式(3)，且交織點(diǎn)越聚集，交織區(qū)內(nèi)行人行走的舒適性越差；采用行人實(shí)際行走路徑和行人兩點(diǎn)之間的最短路徑的差值與行人實(shí)際行走路程的比值描述行人行走偏移率，見(jiàn)式(4)與式(5).

(1)

(2)

式中：W為交織區(qū)的交織強(qiáng)度；Wi為每個(gè)行人的速度變化；N為交織區(qū)行人個(gè)數(shù)；Viw為行人i在交織區(qū)內(nèi)的速度；Vinw為行人i在非交織區(qū)的速度.

(3)

式中：K為交織區(qū)內(nèi)的交織點(diǎn)密度，個(gè)·m-2；n為交織區(qū)內(nèi)的交織點(diǎn)個(gè)數(shù)；S為交織區(qū)面積，m2.

(4)

(5)

式中：D為行人行走偏移率；di為第i個(gè)行人的行人行走偏移率；di0為第i個(gè)行人起點(diǎn)到終點(diǎn)的直線距離，m；diw為第i個(gè)行人起點(diǎn)到終點(diǎn)的實(shí)際行走距離，m；d0為行人起點(diǎn)到終點(diǎn)的直線距離，m.

3行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)方法

行人行走負(fù)效應(yīng)模型描述行人在步行過(guò)程中產(chǎn)生的行走負(fù)效應(yīng)變化,負(fù)效應(yīng)是因?yàn)榻豢椇蜎_突降低了行人的行走質(zhì)量使行人的生理和心理因素產(chǎn)生影響引起的.導(dǎo)致行人產(chǎn)生行走負(fù)效應(yīng)的主要因素是受挫性、不方便性和不舒適性，如圖3.

圖3　行人行走負(fù)效應(yīng)

行人對(duì)交織區(qū)的負(fù)效應(yīng)感知是行人對(duì)比有無(wú)交織行為的行走效應(yīng)得出的，通常分為速度影響(受挫性)、行走區(qū)域人均空間影響(不舒適性)、行走距離影響(不方便性)，因此，可根據(jù)這三個(gè)方面的影響因素建立行人行走負(fù)效應(yīng)模型，評(píng)價(jià)行人交織區(qū)的負(fù)效應(yīng).由上文可知交織強(qiáng)度越大，受挫性越大；交織點(diǎn)分布越密集，空間舒適度越差；行走偏移率越大，不方便性越大，且該指標(biāo)能夠描述行人行走的有序性.以上三個(gè)交織區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)值與行人行走負(fù)效應(yīng)均呈現(xiàn)正相關(guān)，三個(gè)指標(biāo)值越大，行人行走負(fù)效應(yīng)模型值越大，行人交織區(qū)的運(yùn)行狀態(tài)越差.因此可建立簡(jiǎn)化負(fù)效應(yīng)模型，即

(6)

實(shí)地拍攝的視頻數(shù)據(jù)以20 s為一個(gè)場(chǎng)景樣本，分隔出180個(gè)場(chǎng)景樣本.當(dāng)行人流量過(guò)小時(shí)，只能生成散亂的交織點(diǎn)，無(wú)法形成穩(wěn)定的行人交織區(qū).剔除無(wú)法形成穩(wěn)定交織區(qū)的42個(gè)場(chǎng)景樣本，共得到138個(gè)有效場(chǎng)景樣本.將選定的交織區(qū)的交織強(qiáng)度、交織點(diǎn)密度、行人行走偏移率等三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)記為xik(i=l，2，3)，k為場(chǎng)景樣本的序號(hào).138個(gè)場(chǎng)景樣本形成的交織強(qiáng)度、交織點(diǎn)密度、行人行走偏移率等指標(biāo)值的論域?yàn)椋篨={x1,x2,x3,…x138}，數(shù)據(jù)如表2所示.式(6)中，交織強(qiáng)度、交織點(diǎn)密度、行人行走偏移率均需要消除量綱影響.使得數(shù)據(jù)處于相近的數(shù)量級(jí)水平同時(shí)又不改變數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性質(zhì)，本文采用平移·級(jí)差標(biāo)準(zhǔn)化公式處理數(shù)據(jù)，

(7)

經(jīng)過(guò)量綱為一標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到數(shù)據(jù)表3.k場(chǎng)景樣本的負(fù)效應(yīng)值為k場(chǎng)景消除量綱的交織強(qiáng)度、交織點(diǎn)密度、行人行走偏移率等三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之和，計(jì)算公式為

(8)

式中:UNk為行人交織區(qū)負(fù)效應(yīng)值；Wk為消除量綱后的交織強(qiáng)度；kk為消除量綱后的交織區(qū)內(nèi)的交織點(diǎn)密度，個(gè)·m-2；Dk為消除量綱后的行人行走偏移率；k為場(chǎng)景樣本的序號(hào)，k=1,2,……m.

表2　評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)

表3　量綱為一處理后的指標(biāo)數(shù)據(jù)

由式(8)算得138個(gè)場(chǎng)景樣本的UNk值為UN(1，2，3，……，136，137，138)=(1.022，1.466，2.292，……，0.229，0.956，0.239).將138個(gè)負(fù)效應(yīng)UNk值由小到大排列后作成散點(diǎn)圖，如圖4所示.

由圖4可以看出，負(fù)效應(yīng)值在場(chǎng)景樣本序號(hào)35附近和場(chǎng)景樣本序號(hào)100附近發(fā)生突變.發(fā)生突變處的場(chǎng)景樣本序號(hào)對(duì)應(yīng)的負(fù)效應(yīng)值分別為0.874和1.547.將散點(diǎn)圖進(jìn)行區(qū)域劃分，以負(fù)效應(yīng)值0.874和1.547為界，將所有的場(chǎng)景樣本負(fù)效應(yīng)值排序散點(diǎn)圖劃分成三級(jí)，如圖5，分別用白色(舒適)、淺灰色(一般舒適)、深灰色(擁擠)來(lái)表示一級(jí)運(yùn)行狀態(tài)、二級(jí)運(yùn)行狀態(tài)、三級(jí)運(yùn)行狀態(tài).

圖4　138個(gè)場(chǎng)景樣本的負(fù)效應(yīng)值排序散點(diǎn)圖

Fig.4The negative effect value sorted scatter diagram of the 138 scene samples

圖5　行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)演變分級(jí)及閾值

Fig.5Evolution classification and the threshold of pedestrian weaving zone running state

由負(fù)效應(yīng)閾值回溯到平均流量，找到不同運(yùn)行狀態(tài)對(duì)應(yīng)的平均流量范圍，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)整控制平均流量的大小，把握行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律的目的.當(dāng)一級(jí)運(yùn)行狀態(tài)負(fù)效應(yīng)小閾值U=0.874時(shí)，對(duì)應(yīng)場(chǎng)景樣本35號(hào)，35號(hào)場(chǎng)景樣本中的平均流量V≈26人·(m·min)-1；當(dāng)二級(jí)運(yùn)行狀態(tài)負(fù)效應(yīng)閾值U=1.547時(shí)，對(duì)應(yīng)場(chǎng)景樣本100，100號(hào)場(chǎng)景樣本中的平均流量V≈65人·(m·min)-1.

將交織區(qū)三級(jí)狀態(tài)流量閾值與HCM2010的人行步道服務(wù)水平分級(jí)的流量閾值相比，見(jiàn)表4，行人交織區(qū)的運(yùn)行狀態(tài)為二級(jí)(一般舒適)時(shí)，平均流量為26～6人·(m·min)-1，負(fù)效應(yīng)值為0.874～1.547，對(duì)應(yīng)HCM2010中的C級(jí)～E級(jí)；行人交織區(qū)的運(yùn)行狀態(tài)為三級(jí)(擁擠)時(shí)，對(duì)應(yīng)HCM2010中的E級(jí)～F級(jí).根據(jù)上海軌道站通道實(shí)拍視頻數(shù)據(jù)分析，達(dá)到F級(jí)服務(wù)水平(平均流量高于75.5人·(m·min)-1)后，由于擁擠程度高，對(duì)行人產(chǎn)生嚴(yán)重的約束和限制，此時(shí)交織行為僅零星發(fā)生，形成群體性移動(dòng)的行人流，交織區(qū)名存實(shí)亡[10].因此F級(jí)水平以下，已不屬于本文交織區(qū)行為研究范圍.

在交織區(qū)三級(jí)運(yùn)行狀態(tài)分塊基礎(chǔ)上，標(biāo)示出HCM2010的E級(jí)服務(wù)水平對(duì)應(yīng)的流量、負(fù)效應(yīng)值，如圖6，可見(jiàn)E級(jí)服務(wù)水平跨越了交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)二級(jí)和三級(jí).因此，如果僅針對(duì)HCM2010 E級(jí)服務(wù)水平，討論欄桿設(shè)置形式對(duì)交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控的有效性分析時(shí)，顯然會(huì)出現(xiàn)不確定性.為避免不確定性，對(duì)圖6進(jìn)一步按照交織區(qū)二級(jí)和三級(jí)運(yùn)行狀態(tài)分界值將E級(jí)服務(wù)水平范圍細(xì)分為A區(qū)域(表4 HCM2010 E級(jí)服務(wù)水平起點(diǎn)～二級(jí)交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)終點(diǎn)，負(fù)效應(yīng)值1.252～1.547),B區(qū)域(三級(jí)交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)起點(diǎn)～HCM2010 E級(jí)服務(wù)水平終點(diǎn)、負(fù)效應(yīng)值1.547～2.093)，如圖7所示.下文將深入分析A、B區(qū)域的各種形式欄桿設(shè)置有效性差異.

表4行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)與HCM2010人行步道服務(wù)水平分級(jí)對(duì)比

Tab.4The comparison between pedestrian weaving zone running state classification and the HCM2010 passageway level of service classification

HCM2010服務(wù)水平行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)等級(jí)描述平均流量/人·(m·min)-1A<16.4B16.4～23.0C23.0～32.8D32.8～49.2E49.2～75.5F—等級(jí)描述一級(jí)運(yùn)行狀態(tài)(舒適)二級(jí)運(yùn)行狀態(tài)(一般舒適)三級(jí)運(yùn)行狀態(tài)(擁擠)平均流量/人·(m·min)-1負(fù)效應(yīng)值0～260～0.87426～49.20.874～1.25249.2～651.252～1.54765～75.51.547～2.093>75.5交織行為很難發(fā)生

圖6　　　　行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)與HCM2010

Fig.6The pedestrian weaving zone running state classification and the HCM2010 passageway level of service E

圖7　采取控制和調(diào)節(jié)措施的區(qū)域劃分

4行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)控制與調(diào)節(jié)方法

欄桿作為一種有效組織行人流的隔離設(shè)施，通常具有使人流有序、導(dǎo)向防止對(duì)沖、短時(shí)關(guān)閉限流等作用.如圖8所示為上海市徐家匯站1號(hào)線轉(zhuǎn)9號(hào)線換乘通道中設(shè)置的欄桿，期望欄桿具有導(dǎo)向作用，防止對(duì)向人流對(duì)沖；如圖9所示為上海市曹楊路地鐵站中軌道11號(hào)線轉(zhuǎn)軌道3、4號(hào)線的換乘通道中設(shè)置的欄桿，欄桿將通道空間劃分成若干小通道，期望混亂的人流有序化；如圖10所示為上海軌道2號(hào)線南京東路站2號(hào)出入口設(shè)置的欄桿，欄桿以?xún)?nèi)為出入口通道，欄桿以外為扇形小廣場(chǎng)，即欄桿在通行能力不匹配的連接處，期望欄桿具有對(duì)通行能力大的扇形小廣場(chǎng)人流有限流作用.上述三種欄桿設(shè)置簡(jiǎn)化圖如圖11所示.

圖8　　　　上海市徐家匯站1號(hào)線轉(zhuǎn)9號(hào)線換乘通道

Fig.8The railings in the passageway of transferring from Line 1 to Line 9 in Shanghai Xujiahui Road Station guiding

圖9　　　　上海市曹楊路站11號(hào)線轉(zhuǎn)3、4號(hào)線換乘通道中的

Fig.9The railings in the passageway of transferring from Line 11 to Line 3 and Line 4 in Shanghai Caoyang Road Sation promoting order

圖10　上海軌道2號(hào)線南京東路站2號(hào)出入口的欄桿限流

Fig.10The railings in the entrance 2 of Shanghai Nanjing East Road Station current limitting

a導(dǎo)向b促進(jìn)有序c限流

圖11欄桿設(shè)置形式簡(jiǎn)化圖

Fig.11Simplified drawing of the railing setting way

在圖7對(duì)應(yīng)的交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)A、B分塊區(qū)域內(nèi)，欄桿分別發(fā)揮哪一種作用，設(shè)置的有效性可能不同.考慮到影響交織區(qū)面積的主要因素是行人流量和交織行人流量比，隨著兩股行人流量越接近，即交織行人流量比越接近1∶1，交織區(qū)的面積越大[5].采用Legion仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，分別選取運(yùn)行狀態(tài)A、B區(qū)域的典型水平通道平均流量、交織區(qū)負(fù)效應(yīng)值，采用最不利情況的交織流量比1∶1，對(duì)圖11的三種欄桿設(shè)置形式進(jìn)行模擬分析，以交織區(qū)不設(shè)置欄桿作為對(duì)照組，圖11三種形式欄桿的負(fù)效應(yīng)值變化結(jié)果如圖12～圖13所示.

表5　仿真實(shí)驗(yàn)輸入數(shù)據(jù)

根據(jù)圖12和圖13可知：在運(yùn)行狀態(tài)A區(qū)域，三種欄桿設(shè)置形式都能降低負(fù)效應(yīng)值、交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)向良好轉(zhuǎn)變，欄桿設(shè)置發(fā)揮作用從大到小分別是促進(jìn)有序>導(dǎo)向>限流；在運(yùn)行狀態(tài)B區(qū)域，三種欄桿設(shè)置形式都能實(shí)現(xiàn)交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)從B區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)锳區(qū)域，欄桿設(shè)置發(fā)揮作用從大到小分別是限流

>導(dǎo)向>促進(jìn)有序；綜上，在不同的運(yùn)行狀態(tài)區(qū)域設(shè)置不同形式的欄桿，設(shè)置有效性是不同的.隨著負(fù)效應(yīng)值的增大，欄桿的限流和導(dǎo)向作用增強(qiáng)，欄桿的促進(jìn)有序作用減弱.

圖12　　　　A區(qū)域設(shè)置不同形式的欄桿后運(yùn)行狀態(tài)

Fig.12The change in the running state area after setting railings of different forms in Area A

圖13B區(qū)域設(shè)置不同形式的欄桿后運(yùn)行狀態(tài)所屬區(qū)域的變化

Fig.13The change in the running state area after setting railings of different forms in Area B

因此，根據(jù)交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)和不同欄桿設(shè)置形式的有效性分析，可采取分級(jí)控制的思想控制與調(diào)節(jié)交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài).當(dāng)交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)處于三級(jí)擁擠狀態(tài)，平均流量超過(guò)HCM2010 F級(jí)水平指標(biāo)75.5人·(m·min)-1，可通過(guò)設(shè)置短時(shí)關(guān)閉欄桿等措施，直接控制行人流量，達(dá)到調(diào)節(jié)行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)的目的.

控制和調(diào)節(jié)行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)的工作流程主要分為三個(gè)步驟：①判斷運(yùn)行狀態(tài)；②欄桿設(shè)置形式選擇；③調(diào)節(jié)外部交通條件.各步驟具體描述如下：①通過(guò)計(jì)算負(fù)效應(yīng)值判斷行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)；②若行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)處于A區(qū)域，按促進(jìn)有序>導(dǎo)向>限流的順序選取欄桿設(shè)置形式；若行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)處于B區(qū)域，按限流>導(dǎo)向>促進(jìn)有序的順序選取欄桿設(shè)置形式；③若步驟②的欄桿設(shè)置均無(wú)法有效改善行人交織區(qū)的運(yùn)行狀態(tài)，則可通過(guò)直接調(diào)整行人流量這一外部交通條件控制行人交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài).流程圖如圖14所示.

圖14　基于運(yùn)行狀態(tài)的行人交織區(qū)控制和調(diào)節(jié)流程

Fig.14Pedestrian weaving zone control and adjustment process based on running state

5結(jié)論

基于交織區(qū)實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)，建立量綱為一標(biāo)準(zhǔn)化處理后的交織強(qiáng)度、交織點(diǎn)密度、行人行走偏移率構(gòu)成的行走負(fù)效應(yīng)模型，結(jié)合負(fù)效應(yīng)閾值排序趨勢(shì)分析結(jié)果提出交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)三級(jí)劃分方法.與HCM2010人行步道分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，在交織區(qū)三級(jí)運(yùn)行狀態(tài)分塊基礎(chǔ)上標(biāo)示出HCM2010的E級(jí)兩個(gè)上下限指標(biāo)對(duì)應(yīng)的流量、負(fù)效應(yīng)值，得出HCM2010 E級(jí)服務(wù)水平跨越了交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)二級(jí)和三級(jí).為了避免欄桿設(shè)置形式對(duì)交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)控的有效性分析存在不確定性，將HCM2010的E級(jí)服務(wù)水平范圍按照交織區(qū)二級(jí)和三級(jí)運(yùn)行狀態(tài)分界值細(xì)分為A區(qū)域和B區(qū)域，定量分析交織區(qū)運(yùn)行狀態(tài)處于A、B區(qū)域時(shí)，不同形式欄桿發(fā)揮促進(jìn)有序、導(dǎo)向、限流作用的排序情況.在此基礎(chǔ)上面向?qū)嶋H運(yùn)營(yíng)，提出基于運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)的行人交織區(qū)控制和調(diào)節(jié)流程.

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Running Status Classification Method of Pedestrian Weaving Zone and Adjustment Process

WU Jiaorong1, LIU Xueli2

(1.Key Laboratory of Road and Transportation Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China; 2.Shandong Urban and Rural Planning Design Institute, Ji’nan 250013, China)

Abstract：A stable pedestrian weaving zone formed in the pedestrian transfer channels and transfer station hall, which would produce a negative impact on the pedestrian facilities, such as the reduction of the transportation capacity, safety and comfort. Based on the field investigation data, a negative effect model was established to discover negative effect threshold of the pedestrian weaving zones’ running state by statistical analysis. The pedestrian weaving zone running state was proposed to be divided into three levels (comfortable level, generally comfortable level and crowded level). Based on the division standard of level of weaving zone and HCM 2010, an analysis was made of these three weaving zone running states to understand different roles played by different railing setting ways and the adjustment process of weaving zone running state was proposed, which would contribute to the design of pedestrian facilities and operation management.

Key words：pedestrian weaving zone; negative effect model; running status classification; railing setting form; railing setting effectiveness

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TP15

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(51278363)

收稿日期：2015—05—22

第一作者： 吳嬌蓉(1973—)，女，教授，博士生導(dǎo)師，工學(xué)博士，主要研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理．E-mail：wjrshtj@163.com