高原人群出行擁擠感知與調(diào)適行為研究

程 剛，王鑫磊

（1.西藏大學(xué)工學(xué)院，西藏 拉薩 850000；2.吉林大學(xué)交通學(xué)院，吉林 長春 130000）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程在西藏的快速推進(jìn)，公眾的出行需求急劇增加，特別是民族節(jié)日期間，人流和車流短時(shí)間內(nèi)高度聚集讓城市交通通行能力處于超飽和狀態(tài)。地處世界屋脊的高原城市拉薩以布達(dá)拉宮、八廓街人流聚集效益最為顯著，而這個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)步行通道（轉(zhuǎn)經(jīng)道）的人流持續(xù)擁擠狀態(tài)顯著，亟需有效疏導(dǎo)以緩解步行通道的交通壓力。

學(xué)者們已對人群的擁擠行為進(jìn)行了較為細(xì)致地研究，Park 等認(rèn)為在一定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)，人群擁擠主要受環(huán)境因素和個(gè)人屬性兩方面影響[1]，出行目的、環(huán)境與意識水平同樣是影響擁擠感知強(qiáng)度的重要因素[2-4]；部分學(xué)者在對游客群體性行為的研究中，不僅發(fā)現(xiàn)出行特征、情境特征、人群密度是影響擁擠感知的重要因素[5-6]，還探究了擁擠感知給個(gè)體與個(gè)體之間、個(gè)體與景區(qū)環(huán)境之間關(guān)系帶來的影響[7]。馬益鵬等將期望理論、刺激超載理論和社會干擾理論綜合運(yùn)用到擁擠行為分析中，結(jié)果表明，除路徑會帶來影響外，情境和環(huán)境也是影響擁擠感知的重要因素[8]。張圓剛等建立人群擁擠維度對游客游憩過程影響模型，探究擁擠感知與旅客出行滿意度之間的作用機(jī)理[9]。在一些異常情況下的擁擠感知研究中，視頻檢測技術(shù)與運(yùn)動(dòng)熵法也被廣泛應(yīng)用[10-11]；面對擁擠狀態(tài)下的調(diào)適行為，韓艷等依據(jù)熱門鏈路原理，確定頤和園旅游線路多樣性，進(jìn)而建立多目標(biāo)景區(qū)線路優(yōu)化模型[12]；張叢文采取不同類別的調(diào)適行為對不同滿意度的人群進(jìn)行出行引導(dǎo)[13]；還有學(xué)者在調(diào)適行為研究中綜合考量了擁擠感知、滿意度間的關(guān)系[14-15]。游客是學(xué)者們研究擁擠感知的主要目標(biāo)人群之一，研究的地理范圍主要以游樂園、動(dòng)物園、車站等人流密集的場所為主。

國際高原醫(yī)學(xué)會將海拔大于1 500m的區(qū)域統(tǒng)稱為高原，居住在世界屋脊拉薩（海拔3 650m）的高原人群作為擁擠感知人群中的特殊群體，形成了獨(dú)特的高原出行文化，其中最具特色的是民族宗教節(jié)日期間的朝圣活動(dòng)。朝圣活動(dòng)的宗教氛圍與藏地風(fēng)情吸引著國內(nèi)外眾多的朝圣者和旅游人群，部分朝圣活動(dòng)已衍變成了高原城市的一項(xiàng)社會習(xí)俗，成為了居民生活的一部分。受語言因素和高寒氣候因素的影響，學(xué)者們對民族宗教節(jié)日期間高原人群的出行擁擠感知與調(diào)適行為引導(dǎo)方面的研究存在不足。因此，本文結(jié)合人群擁擠感知理論，對民族節(jié)日期間高原人群的出行行為進(jìn)行分析，在探討高原人群擁擠感知影響因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)建高原人群擁擠感知模型，力求實(shí)現(xiàn)對高原人群擁擠機(jī)理與行為特征的分析，進(jìn)而提出擁擠狀態(tài)下的調(diào)適行為，對維護(hù)民族節(jié)日期間高原城市的出行秩序具有重要意義。

1 連續(xù)人群流動(dòng)模型

當(dāng)擁擠發(fā)生時(shí)，人群中的個(gè)體將產(chǎn)生內(nèi)在的情緒感受，對自身所處的環(huán)境產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，以此來緩解擁擠帶來的心理壓力。Sheffi 等認(rèn)為公共場所聚集大量人群時(shí)極易形成擁擠現(xiàn)象[16]，其中個(gè)體向目標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程中會受到阻礙，受阻后個(gè)體將試圖穿過前面的人群，導(dǎo)致人群內(nèi)部產(chǎn)生壓力。這種內(nèi)部壓力是判定人群發(fā)生擁擠事故的重要標(biāo)準(zhǔn)，但其無法有效測量，通常采用人群密度判定人群是否會發(fā)生擁擠事故[17]。在公眾出行過程中，人群密度小時(shí)，個(gè)體間的間距較大，人群可以自由流動(dòng)；人群密度大時(shí)，特別是個(gè)體之間的間距較小或趨近于零時(shí)，個(gè)體會感到擁擠，若得不到有效緩解會造成人流密集。

人群中的個(gè)體在未受外界突發(fā)性干擾時(shí)，通常隨意移動(dòng)，人群行走速度為正常速度；當(dāng)人群密度達(dá)到臨界值時(shí)，人群內(nèi)部會形成擁擠狀態(tài)；在人群密度較高情況下，人群中的個(gè)體不能隨意選擇走行速度與方向，因此，人群中的個(gè)體在從眾心理的影響下，將采取措施來盡可能避讓或跟隨，群體將表現(xiàn)出行為一致性原則，即擁擠狀態(tài)下，人群的運(yùn)動(dòng)與水流類似。Hughes依據(jù)這種現(xiàn)象構(gòu)建了連續(xù)人群流動(dòng)模型對空間區(qū)域的事故臨界點(diǎn)進(jìn)行判斷，該模型是一組關(guān)于行人密度和速度的非線性偏微分方程，模型的核心是人群流動(dòng)守恒方程[18]：

式（1）中：ρ為人群密度（人/m2）；u為x方向運(yùn)動(dòng)速度（m/s）；v為y方向運(yùn)動(dòng)速度（m/s）；t為運(yùn)動(dòng)時(shí)間（s）。

對于單一類型人流，其流動(dòng)速度f由周圍行人的密度和行為特征決定，對于任意二維速度(u,v)，則有：

在實(shí)際的人群運(yùn)動(dòng)過程中，出行個(gè)體更容易選擇對自己有利的路徑（避免人群密集、選擇最短路徑），因此兩條等勢線間的距離與行人的速度呈比例關(guān)系，應(yīng)滿足運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)速度的乘積達(dá)到最小，進(jìn)而可得式（6）：

式（6）中：g(ρ)為人群舒適度，通常取值為1。

根據(jù)式（1）～式（6），推導(dǎo)得到不同類型的人群在擁擠時(shí)的流動(dòng)情況最終運(yùn)動(dòng)方程：

冉麗君等[19]在研究多種類型的人群擁擠情況的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對有共同運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)特征的單一類型人群提出了運(yùn)動(dòng)方程（8）與（9）：

人群的運(yùn)動(dòng)速度主要受人群密集度影響，密度趨近于0 時(shí)為理想狀態(tài)，表征人群的運(yùn)動(dòng)速度幾乎不受人群密度影響，為自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)人群密度達(dá)到所在空間的臨界密度時(shí)，人群的運(yùn)動(dòng)速度將受到影響；隨著人群密度的持續(xù)增加，人群的流動(dòng)速度也會逐漸減小。根據(jù)目前的研究結(jié)果，人群運(yùn)動(dòng)速度和密度關(guān)系主要用式（10）～式（14）表示[19]。

2 高原人群擁擠感知分析

在進(jìn)行高原人群擁擠感知分析的過程中，首先對高原人群高度自由狀態(tài)下的走行速度和生理尺寸進(jìn)行測定，進(jìn)而對人群擁擠臨界密度ρcrit、人群運(yùn)動(dòng)速度減小時(shí)的人群密度ρtran和人群為停滯狀態(tài)時(shí)的最大密度ρmax進(jìn)行測算，最后確定人群最大忍受密度。

2.1 人群擁擠臨界密度

人群密度作為評估人群擁擠程度的重要指標(biāo)，常用單位面積上分布的人員數(shù)量來反映有限空間內(nèi)個(gè)體的稠密程度。當(dāng)人群密度在0.8人/m2以下時(shí)，個(gè)體可以獲得舒適的運(yùn)動(dòng)速度[20]，當(dāng)人群密度超過臨界值時(shí)，會發(fā)生擁擠現(xiàn)象。

本文通過情景模擬的方式對高原人群臨界密度值進(jìn)行測定與檢驗(yàn)，隨機(jī)招募160 名長期在西藏生活的測試對象，隨機(jī)抽取了其中的79位進(jìn)行走行速度測速，進(jìn)而計(jì)算高原人群擁擠臨界密度。高度自由行走速度A=1.35m/s，此結(jié)果顯示了，高原人群在既定的空間約束背景下，由于受到高寒氣候影響，其高度自由時(shí)走行速度比其他一般城市低[21]。與此同時(shí)，測量測試對象的生理尺寸，并按男性與女性兩種類別統(tǒng)計(jì)生理尺寸各項(xiàng)指標(biāo)的平均值，具體情況如表1所示。

表1 高原人群生理尺寸

按照表1 對常系數(shù)B進(jìn)行標(biāo)定，得B=0.26m3/(人·s)，進(jìn)而可計(jì)算ρtran,ρcrit,ρmax：

2.2 人群最大忍受密度

用其余81名測試對象的測試數(shù)據(jù)對計(jì)算的高原人群擁擠臨界密度進(jìn)行有效性驗(yàn)證，并對最大忍受密度進(jìn)行測定，驗(yàn)證和測定結(jié)果如表2所示。

表2 高原人群擁擠最大忍受密度表

由表2 可知，當(dāng)人群密度高于5人/m2時(shí)，人群的流動(dòng)速度逐漸降低，擁擠狀態(tài)開始產(chǎn)生；當(dāng)人群密度接近8.5人/m2的時(shí)候，人群速度趨近于0，人群基本處于停滯狀態(tài)，此時(shí)為極度擁擠狀態(tài)；當(dāng)ρ＞8.5 時(shí)，人群擁擠事故極易發(fā)生。由此得出，ρ=8.5人m2為高原人群擁擠最大忍受密度。

2.3 人群擁擠感知測定

選取拉薩八廓南街民族節(jié)日期間的出行狀況進(jìn)行高原人群擁擠感知研究。八廓街是拉薩古城區(qū)獨(dú)具藏地特色的步行通道，不僅是傳統(tǒng)的商業(yè)區(qū)域，同時(shí)也是朝圣人群集中活動(dòng)的區(qū)域之一。該街道全長1 000 多米，空間形態(tài)呈橢圓狀，銜接35條街巷和199個(gè)居民大院；此外，街道兩側(cè)包含120 多家手工藝品商店和200 多個(gè)攤點(diǎn)[22]。八廓街在西藏傳統(tǒng)節(jié)日——雪頓節(jié)期間吸引著眾多朝圣者和旅游人群，其人流量也將迎來全年的最高值，如八廓南街的部分路段，人群高度密集的狀況較為突出，人群擁擠狀態(tài)持續(xù)時(shí)間較長。

將八廓南街視作圓形的地點(diǎn)，其直角坐標(biāo)下的方程（8）和（9）切換為極坐標(biāo)表示，如式（15）所示：

將式（11）代入式（15）得到式（16）：

式（15）～式（16）中：C為常數(shù)；r為事件發(fā)生半徑（m），是不同地點(diǎn)到事發(fā)目標(biāo)的距離；為比例系數(shù)（s/m4）。根據(jù)高原人群特點(diǎn)，取C為33，為4s/m4，r為4.0m，代入式（16）可得：

計(jì)算值ρ=8.34人/m2接近高原人群最大忍受密度，說明雪頓節(jié)期間八廓南街的擁擠較為嚴(yán)重，伴隨著較大的人群擁擠事故風(fēng)險(xiǎn)。

3 高原人群調(diào)適行為研究

3.1 擁擠影響因素分析

本文在對招募的高原人群進(jìn)行擁擠感知測試的過程中發(fā)現(xiàn)：民族、體型、性別、出行目的、年齡均是影響高原人群擁擠感知的重要因素，因此運(yùn)用層次分析法對影響高原人群擁擠感知的因素進(jìn)行深度分析。其中，G 為目標(biāo)層，H 為準(zhǔn)則層，E 為方案層。選取民族、體型、性別、出行目的、年齡這5 個(gè)因素作為層次分析模型的準(zhǔn)則層，分別用H1,H2,H3,H4和H5表示，構(gòu)造的準(zhǔn)則層判斷矩陣如式（17）所示。

經(jīng)計(jì)算得到，準(zhǔn)則層H1,H2,H3,H4,H5的特征向量為：(0.2636,0.4758,0.0538,0.098,0.1087)。由此計(jì)算出準(zhǔn)則層一致性指標(biāo)CI=0.180。

進(jìn)一步，構(gòu)建層次分析模型方案層與準(zhǔn)則層的對比矩陣，得到方案層中的3 個(gè)方案（E1,E2,E3）與準(zhǔn)則層5 個(gè)影響因素（H1,H2,H3,H4,H5）的對比矩陣分別為：

進(jìn)而求得方案層的3個(gè)方案（E1,E2,E3）與準(zhǔn)則層5 個(gè)影響因素（H1,H2,H3,H4,H5）對比的特征值（見表3）。方案層中各方案E1,E2,E3對該層次分析模型的總排序權(quán)重值分別為0.299 3,0.245 3,0.455 4。

表3 方案層對各影響因素的特征值

依據(jù)準(zhǔn)則層權(quán)重值及方案層單排序權(quán)重值，可以獲得所標(biāo)定的5 個(gè)因素對擁擠感知的影響程度，如表4所示。

表4 層次總排序

通過一致性檢驗(yàn)，組合一致性比率CR=0.0188＜0.1，說明調(diào)查問卷所選定的5個(gè)因素：民族、體型、性別、出行目的、年齡與擁擠感知有直接聯(lián)系。各影響因素對擁擠感知總目標(biāo)的權(quán)重值排序?yàn)椋后w型＞民族＞年齡＞出行目的＞性別。

3.2 出行引導(dǎo)措施

在影響高原人群擁擠感知的5 個(gè)因素中，體型和民族是影響擁擠感知最重要的因素，而這兩個(gè)因素恰恰也是高原人群區(qū)別于其他人群在擁擠感知中最為獨(dú)特的地方。為了緩解民族節(jié)日期間部分路段人群的高度密集，提出以下調(diào)適行為。

（1）人群分類引導(dǎo)：加強(qiáng)對人流擁擠發(fā)生時(shí)生理弱勢群體的引導(dǎo)，具體為劃分老年人或女性通道對老年群體、女性群體進(jìn)行單獨(dú)引導(dǎo)，重點(diǎn)確保這兩類生理弱勢群體的出行安全。

（2）人流控制策略：依托便民警務(wù)站對節(jié)日期間易發(fā)生人群擁擠的路段進(jìn)行人流量監(jiān)測，當(dāng)人流密度到達(dá)人群擁擠臨界密度時(shí)，控制進(jìn)入該路段的人流，以避免人流密度持續(xù)增加。

（3）人流分流策略：對進(jìn)入核心擁擠路段的人流進(jìn)行分流，重點(diǎn)確保參與民族節(jié)日活動(dòng)人群的出行需要，對其他出行目的的人群提供錯(cuò)時(shí)或分時(shí)段出行服務(wù)。

（4）重點(diǎn)位置關(guān)鍵引導(dǎo)：對人群聚集度高的路段或地點(diǎn)，配備專門的出行引導(dǎo)員，一方面對路面人流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；另一方面當(dāng)人流密度達(dá)到人群擁擠臨界密度時(shí)，實(shí)施有效的人工引導(dǎo)。

4 結(jié)論

高原人群作為出行行為理論研究中的特殊群體，形成了地域鮮明的出行文化和出行特征。本文以高原人群為研究對象，結(jié)合其高度自由狀態(tài)下的走行速度、個(gè)體生理尺寸，構(gòu)建面向民族宗教節(jié)日出行的高原連續(xù)人群流動(dòng)模型，對其最大忍受密度進(jìn)行測算；對雪頓節(jié)期間八廓南街高原人群的出行行為進(jìn)行實(shí)例分析，分析結(jié)果顯示此路段存在著較大的人群擁擠事故風(fēng)險(xiǎn)。在此基礎(chǔ)上從影響高原人群擁擠感知的重要因素入手，對高原人群的節(jié)日出行進(jìn)行調(diào)適行為分析，力求避免擁擠事件的發(fā)生。研究結(jié)論可為提高高原人群的出行效率、保障公眾的出行安全及其他高原城市民族宗教節(jié)日期間實(shí)施擁擠危險(xiǎn)評估和交通需求管理提供理論參考。

本文在研究中采用了小樣本的高原人群生理尺寸數(shù)據(jù)來對連續(xù)人群流動(dòng)模型參數(shù)中的常系數(shù)B進(jìn)行標(biāo)定，在后續(xù)的研究中應(yīng)增強(qiáng)數(shù)據(jù)樣本的覆蓋度并針對不同類型的節(jié)日擁擠感知進(jìn)行綜合分析。