國內(nèi)基于行人仿真的地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)研究進(jìn)展與展望

賴文波++羅誠++杜尉鵬++徐金濤

[摘要]地鐵標(biāo)識系統(tǒng)作為地鐵站設(shè)計研究的重要部分，近十年來國內(nèi)成果日益增多。文章通過分析中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)總庫相關(guān)論文，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)基于行人仿真的地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)成為研究熱點，未來研究應(yīng)更注重數(shù)據(jù)的處理，借助仿真平臺模擬。

[關(guān)鍵詞]地鐵站；標(biāo)識系統(tǒng)；行人仿真

[Abstract] The subway station sign system is an important part of the research of the subway station design， and the research results have been increasing since twenty-first century in China. In terms of the number of published papers， the research on the subway station sign system based on pedestrian simulation has become a hot research topic. However， the domestic research is at the initial stage and the mature research results is relatively small. The researchers should pay more attention to the processing of the data with the help of simulation platform in future.

[Key words] Subway station；Sign system；Pedestrian simulation

[基金項目]本研究受2015年度教育部人文社會科學(xué)研究青年基金項目《基于行人仿真的地鐵空間標(biāo)識系統(tǒng)設(shè)計研究》、2014年度中國博士后科學(xué)基金第56批面上1等資助《基于行人仿真的地鐵出入口信息設(shè)施設(shè)置與空間優(yōu)化研究》共同資助。

城市地鐵因其客運量大、速度快、時間準(zhǔn)、污染小、低能耗、安全系數(shù)高、乘坐方便舒適等優(yōu)點，獲得普遍認(rèn)可，通常被稱為綠色交通。自1863年倫敦第1條地鐵（線路長6.5km）開始運營以來，世界上至今已有100多個城市修建了地鐵，我國到2020年開通地鐵的城市將達(dá)到40個。地鐵站作為城市人群密集的公共場所，具有封閉性強、應(yīng)急疏散難度大等特點。在地鐵里發(fā)生公共安全突發(fā)事件時，地鐵站標(biāo)識疏散系統(tǒng)尤為重要。因此，作為提高地鐵站安全使用系數(shù)，保障地鐵使用者的生命和財產(chǎn)安全的，基于行人仿真的地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)研究就顯得極為迫切（圖1、2）。

一、數(shù)據(jù)來源與研究方法

為了準(zhǔn)確地了解國內(nèi)關(guān)于行人仿真和地鐵站的研究動態(tài)，本文借助中國知網(wǎng)學(xué)術(shù)總庫（CNKI總庫）學(xué)術(shù)平臺，分別以“地鐵站行人仿真”、“地鐵標(biāo)識”、“地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)”作為主題、關(guān)鍵詞、篇名，進(jìn)行精準(zhǔn)匹配檢索，合并重復(fù)信息，得到近300條檢索結(jié)果。通過對數(shù)據(jù)樣本的整理，以發(fā)表時間、發(fā)表期刊、研究層次、被引數(shù)量和下載數(shù)量為參考進(jìn)行篩選，對代表性的文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，總結(jié)了基于行人仿真的地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)的研究進(jìn)展。

二、基于行人仿真的地鐵站公共區(qū)研究總體特征

（一）研究時段與特點

根據(jù)文獻(xiàn)的發(fā)表時間和數(shù)量特征，關(guān)于地鐵標(biāo)識的研究最早見于2005年黃星在《中國標(biāo)識》上發(fā)表的論文[1]，至2006年發(fā)表的相關(guān)文章都為個位數(shù)，2007年開始每年都達(dá)到10篇以上，相關(guān)成果也逐漸豐富，且在標(biāo)識系統(tǒng)的導(dǎo)向性、應(yīng)急疏散以及人性化設(shè)計這三個方面研究突出（本文的主要參考文獻(xiàn)為2007-2016年期刊文章），而基于行人仿真的地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)的相關(guān)研究在近年才成為研究熱點，內(nèi)容也集中在乘客疏散領(lǐng)域，文獻(xiàn)數(shù)量較少。

（二）研究人員與機構(gòu)

通過對發(fā)文作者的統(tǒng)計可以看出，研究者主要來自交通、設(shè)計以及建筑相關(guān)專業(yè)院校的學(xué)者，也有交通規(guī)劃機構(gòu)的工作人員。通過對研究對象的近300條檢索結(jié)果的發(fā)文機構(gòu)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過十余年的研究，行人仿真和地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)研究領(lǐng)域形成了一些實力較強的研究團(tuán)隊，如目前國內(nèi)從事基于行人仿真地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)研究的代表機構(gòu)為北京交通大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)。

（三）具體研究內(nèi)容的演進(jìn)

地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)一直是相關(guān)研究人員和設(shè)計規(guī)劃人員關(guān)注的熱點，研究者主要采用調(diào)研和理論分析的研究方法，研究成果較豐富。而行人仿真是基于計算機數(shù)據(jù)處理的交通分析方法，近年來才有研究者將其應(yīng)用在地鐵站的研究中。由此可知，基于行人仿真的地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)的研究還處于發(fā)展階段。

三、基于行人仿真的地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)重點領(lǐng)域研究進(jìn)展

（一）地鐵站公共空間分析研究進(jìn)展

近來有多名學(xué)者嘗試以空間句法分析方法研究地鐵站公共空間，以定量化的手段探討建筑形式、空間構(gòu)成與人的空間體驗之間的關(guān)系。如北京工業(yè)大學(xué)的胡斌[2]等選取現(xiàn)實中影響換乘空間導(dǎo)向的三個主要因素：平面布局、流線組織與重要節(jié)點設(shè)計，并選取Depthmap中與之對應(yīng)的三個參數(shù)：集成度、可理解度與智能代理機器人，運用空間句法對北京白石橋南站的換乘空間進(jìn)行導(dǎo)向性分析，并據(jù)此提出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計策略。

（二）地鐵站公共空間設(shè)計研究進(jìn)展

地鐵站公共空間是聯(lián)系地鐵與城市外部功能空間的必經(jīng)區(qū)域，用以引導(dǎo)和疏散客流。同時，作為聯(lián)系城市地上、地下空間的節(jié)點，其布局、建筑形式與城市功能、規(guī)劃、景觀息息相關(guān)。因此，地鐵站公共空間設(shè)計一直受到國內(nèi)外相關(guān)設(shè)計師和學(xué)者的高度關(guān)注。

設(shè)計規(guī)范方面，我國第一部地鐵設(shè)計規(guī)范《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》（GB50157—92）

于1992年發(fā)布，1993年實施。為了適應(yīng)地鐵建設(shè)發(fā)展的需要，2003年對92年版進(jìn)行了全面修訂并發(fā)布，并將規(guī)范名稱簡化為《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2003）。修訂后的規(guī)范除對原文進(jìn)行擴充與深化，又增加了自動售檢票等內(nèi)容（圖3），成為一部地鐵建設(shè)的跨專業(yè)、綜合性規(guī)范[3]。2013年，國家對規(guī)范進(jìn)行了再次修訂，即《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2013），并于2014年初發(fā)布實施[4]。雖然在第9.5.3、9.5.4條中對出入口設(shè)計進(jìn)行了更詳細(xì)的規(guī)范，并且繼續(xù)保持第9.4.4條中“車站內(nèi)應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向、事故疏散、服務(wù)乘客等標(biāo)志”等要求，但尚未就地鐵站公共區(qū)的疏散標(biāo)識如何系統(tǒng)、科學(xué)地配置提出更為詳細(xì)的要求和規(guī)范。

設(shè)計研究與實踐方面，北京城建設(shè)計研究總院的葉寧以北京地鐵奧運支線為例，從地鐵空間中的空間塑造、材料質(zhì)感、色彩和圖案運用、燈光配置以及人性化設(shè)施五個方面詳細(xì)闡述了奧運支線的空間設(shè)計[5]；北京交通大學(xué)的穆明華等通過分析地鐵出入口的建筑形式對城市標(biāo)識性、城市地段歸屬感、時代特色的影響等不同的視角審視了小體量建筑對于城市設(shè)計不可忽略的重要性[6]；鐵道第三勘察設(shè)計院的姬利偉以大連地鐵為例，通過對城市地域文化特色進(jìn)行分析、城市功能區(qū)分級等，探索了符合城市建設(shè)水平及遠(yuǎn)期發(fā)展需要的地鐵出入口方案[7]；清華大學(xué)李光宇對北京地鐵站盲道進(jìn)行調(diào)查研究，針對盲人的行為感知和地鐵站空間的特點，提出地鐵站盲道應(yīng)該在保證連續(xù)性和安全性的基礎(chǔ)上融入具有導(dǎo)示性功能的優(yōu)化設(shè)計，方便盲人在地鐵站順利換乘和出站[8]。近年來，相關(guān)學(xué)者已經(jīng)開始用行人仿真技術(shù)指導(dǎo)地鐵站的空間設(shè)計，如廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司的實踐團(tuán)隊，以廣州地鐵多線換乘車站天河公園站為例（圖4），利用行人仿真動力學(xué)方法，建立車站行人仿真模型，對初始方案、中間方案及最終方案的車站客流組織進(jìn)行仿真，通過對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，認(rèn)為貫通式站廳方案客流組織效果較好，進(jìn)而對站廳和站臺設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整后的客流仿真結(jié)果表明，站廳客流流線清晰，客流組織有序，空間利用率得到提高[9]（圖5）。

（三）地鐵站的行人仿真研究進(jìn)展

當(dāng)前國際上被驗證可良好用于行人仿真的模型大約有二十余種，分為宏觀、中觀、微觀三大類。根據(jù)仿真機理的不同，微觀行人仿真模型又可分為排隊網(wǎng)絡(luò)模型、元胞自動機模型、社會力模型等。目前，隨著全球城市軌道交通的迅速發(fā)展，對行人仿真模型的研究成為熱點之一。我國在這方面的研究正處于蓬勃發(fā)展階段，而對地鐵站行人仿真模擬研究主要集中在運用元胞自動機和社會力模型等微觀仿真進(jìn)行分析的階段。

以基于元胞自動機模型的研究為例，西安交通大學(xué)的趙雪等在分析、總結(jié)現(xiàn)有疏散模型的基礎(chǔ)上，利用場強理論描述疏散影響因素，建立了地鐵車站人員應(yīng)急疏散模型，研究了疏散人員的路徑選擇問題及多人爭奪同一格點的沖突問題。該模型不僅考慮了疏散人員的生理、心理特性，而且探討了車站的環(huán)境及引導(dǎo)水平對人員疏散的影響，使模型更具真實性，最后利用Visual C++進(jìn)行疏散過程的仿真，模擬了地鐵疏散的動態(tài)過程[10]；上海大學(xué)的陳然等將地鐵站內(nèi)客流的交織運動簡化為連通雙通道內(nèi)兩股行人通過瓶頸的情形，采用元胞自動機模型，通過引入背景場，使改進(jìn)的模型可以刻畫地鐵站內(nèi)行人流的運動特征，通過數(shù)值模擬對地鐵人員疏散進(jìn)行研究，針對地鐵緊急情況下的疏散情形，提出了兩種基于元胞自動機的疏散規(guī)則，并分別模擬出不同的疏散效率，從而為指導(dǎo)地鐵緊急情況下人員疏散提供理論依據(jù)[11]。

另外，社會力模型的仿真平臺Anylogic由于其在仿真效果、技術(shù)成熟度、使用的數(shù)學(xué)模型等方面更有優(yōu)勢，也常常為研究者所使用（圖6）。陳立揚等利用Anylogic仿兩股行人以兩種不同方式經(jīng)過研究區(qū)域的清空時間以及瓶頸寬度的影響，實現(xiàn)了地鐵站內(nèi)交織行人流的簡化模型和數(shù)值模擬[12]；中國科學(xué)院的劉真余等基于元胞自動機模型真軟件對設(shè)施布置進(jìn)行仿真模擬，提出了評價指標(biāo)人流密度和平均走行時間，以北京地鐵動物園站站廳層為對象，依據(jù)客流流線、設(shè)施布置出現(xiàn)的問題，建立了站廳層內(nèi)設(shè)施布置仿真模型，為實際的站廳層設(shè)施布置提供了依據(jù)[13]。

（四）地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)的研究進(jìn)展

1.導(dǎo)向標(biāo)識系統(tǒng)的研究進(jìn)展

地鐵站的導(dǎo)向標(biāo)識系統(tǒng)研究基于通用設(shè)計原則，通常研究者會結(jié)合環(huán)境行為學(xué)和人性化設(shè)計的相關(guān)理論，提出優(yōu)化方案。上海交通大學(xué)的李睿等以交通流量大、空間復(fù)雜、換乘密集的地鐵樞紐站上海人民廣場站為例，通過對在尋路過程中起到關(guān)鍵作用的標(biāo)識系統(tǒng)的調(diào)查，揭示出人民廣場地鐵站環(huán)境中標(biāo)識系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及存在的問題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案[14]；西安建筑科技大學(xué)湯雅莉等采用動線觀察的尋路實驗方法研究導(dǎo)向標(biāo)識設(shè)置問題，針對典型商業(yè)交通型地鐵站的空間認(rèn)知、尋路行為、乘客使用心理等因素，探索了影響地鐵站商業(yè)銜接空間標(biāo)識設(shè)置普遍存在的問題，并提出了一些改善的措施[15]。

為了更系統(tǒng)地研究整個地鐵站的導(dǎo)向性，相關(guān)學(xué)者還將地鐵站的空間導(dǎo)向結(jié)合到地鐵站導(dǎo)向標(biāo)識系統(tǒng)的研究中來。同濟(jì)大學(xué)的米佳等通過調(diào)查一定數(shù)量的被試在有明確標(biāo)識引導(dǎo)和沒有明確標(biāo)識引導(dǎo)下人們的尋路行為，了解空間認(rèn)知特點、空間特征差異的作用、方向感和轉(zhuǎn)彎次數(shù)的關(guān)系等，然后利用SPSS軟件分析調(diào)研所得的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在地下公共空間中的尋路清晰度受標(biāo)識和環(huán)境熟悉度的影響很大，空間特征和導(dǎo)向性次之[16]（圖7）。

2.疏散標(biāo)識系統(tǒng)的研究進(jìn)展

地鐵站疏散標(biāo)識系統(tǒng)是地鐵環(huán)境設(shè)施的重要內(nèi)容，整體把握地鐵宏觀環(huán)境設(shè)施對地鐵站疏散標(biāo)識系統(tǒng)的配置有重要的指導(dǎo)意義與參考價值。北京科技大學(xué)的宋波等從受災(zāi)人員的角度出發(fā)，通過對國內(nèi)外大中型地鐵應(yīng)急疏散標(biāo)識系統(tǒng)的現(xiàn)場考察調(diào)研，結(jié)合地鐵規(guī)范，從標(biāo)識的規(guī)范性、設(shè)置正確性以及色彩影響等方面分析了國內(nèi)地鐵應(yīng)急疏散標(biāo)識系統(tǒng)的現(xiàn)存問題，并與國外地鐵應(yīng)急疏散標(biāo)識系統(tǒng)進(jìn)行比較研究，提出了優(yōu)化建議[17]。為了研究地鐵站的環(huán)境設(shè)施，相關(guān)學(xué)者還從地鐵站使用人群的角度進(jìn)行了研究。北京建筑工程學(xué)院的劉棟棟等通過對北京南站行人攝像觀測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，共采集了82小時的視頻資料，獲得數(shù)據(jù)樣本21129條，結(jié)合統(tǒng)計分析，得到了北京南站行人特征參數(shù)，豐富了多層地下綜合交通樞紐行人疏散設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為安全疏散設(shè)計提供了參考依據(jù)[18]。

結(jié)論與展望

綜上所述，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者（以建筑學(xué)、設(shè)計學(xué)為主）從設(shè)計策略的角度對地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究，主要對標(biāo)識系統(tǒng)的配置和相關(guān)設(shè)計方法進(jìn)行分析和探討。同時有相關(guān)研究者（以系統(tǒng)、計算機、防災(zāi)學(xué)者為主）對地鐵站疏散空間研究開始重點關(guān)注行人運動規(guī)律，并利用計算機仿真技術(shù)進(jìn)行了模型的構(gòu)建。將行人仿真和地鐵站疏散設(shè)施結(jié)合研究的文獻(xiàn)開始出現(xiàn)，但行人仿真與地鐵標(biāo)識系統(tǒng)結(jié)合研究的文獻(xiàn)相對較少，值得相關(guān)學(xué)者關(guān)注和推動。

我國的地鐵建設(shè)如火如荼，地鐵空間成為城市公共空間重要的組成部分，也是城市市民的不可或缺的生活場景。伴隨著公共安全隱患、老齡化等社會背景，人性、科學(xué)、合理的地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)顯得尤為重要。在大數(shù)據(jù)增強設(shè)計的技術(shù)趨勢下，未來地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)的配置和設(shè)計應(yīng)該由地鐵空間設(shè)計師與標(biāo)識設(shè)計師、交通規(guī)劃師等通力合作，結(jié)合地鐵站乘客使用的大數(shù)據(jù)，借助仿真平臺模擬，為不同特征的地鐵站標(biāo)識系統(tǒng)的配置提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保障。

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