考慮群組行為的九曲橋行人運動特性分析

李曉戀，徐怡華，曹淑超，何其澤，巴 銳

(1.福建警察學院 治安系,福建福州 350007;2.上海豫園旅游商城股份有限公司,上海 200010;3.江蘇大學 汽車與交通工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；4.應急管理部上海消防研究所，上海，200032;5.清華大學 公共安全研究院,北京 100084)

現(xiàn)代社會的快速發(fā)展和城市化進程的顯著加快給人們的生活帶來了巨大改變，城市中涌現(xiàn)出諸如大型廣場、購物中心、商業(yè)綜合體等一系列公共場所。隨著現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)的日益完善和社會活動的極大豐富，公共場所中出現(xiàn)高密度聚集人群和行人擁擠堵塞現(xiàn)象也愈發(fā)頻繁，給人群管控和人員疏散帶來嚴峻挑戰(zhàn)。在密集人群中行人成組運動現(xiàn)象是普遍存在的，MOUSSA?D等[1]對某商業(yè)街進行了大量的實地觀測發(fā)現(xiàn)在低人員密度條件下，約55%的行人是成組運動的，而在中等人員密度條件下，則有約70%的行人進行成組運動。與個體行人運動不同的是，行人群組的運動特性及其疏散效率不僅受建筑結(jié)構(gòu)的影響，還受自身規(guī)模及數(shù)量的影響[2]，并且群組成員的運動特性也會隨著其他成員的運動狀態(tài)、運動行為和期望目標等因素的變化而變化，因此開展考慮群組行為的行人運動特性研究有助于豐富群組狀態(tài)下行人運動特征數(shù)據(jù)庫，揭示運動過程中群組內(nèi)行人個體運動特征變化的內(nèi)在機制，為后續(xù)更加深入地開展群體疏散研究奠定數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。目前已有部分研究學者對行人成組運動開展了研究，如WEI等[3]基于調(diào)查問卷和觀測實驗對行人成組運動時的心理和運動特性進行研究，發(fā)現(xiàn)成組運動行人的運動速度和步頻低于單獨運動的行人個體，且不同類型的群組之間行人運動特征差異較大。姚明等[4]對某大學校園內(nèi)的樓梯及平直通道內(nèi)的行人群組進行實地觀測發(fā)現(xiàn)成組運動的行人比例約55%，分析了群組規(guī)模、性別差異、運動環(huán)境等因素對群組運動的影響，結(jié)果表明：群組規(guī)模對群組運動速度有明顯的負面影響，男性群組的運動速度要大于女性群組，不同類型行人在平直通道內(nèi)的速度差異比在樓梯內(nèi)更加明顯。FU等[5]基于某大學校園樓梯下行行人運動觀測實驗得出了行人群組的平均速度、行人的偏向角度以及成員的間距、夾角等，結(jié)果表明：同組成員總是傾向于保持相似的速度和偏向角度，以確保群組運動的舒適性和連貫性；對于不同規(guī)模的群組來說，成員間距總是保持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。HU等[6]開展了不同密度條件下行人個體與群組的多向行人運動實驗，分析發(fā)現(xiàn)在多向行人運動的情況下行人群組和個體的運動速度沒有明顯差異，但二者的通行策略卻有所不同，在人員高密度區(qū)域行人個體比群組更傾向于繞道而行。周金旺等[7]建立了考慮行人成對行為的元胞自動機模型，研究了并排成對、前后成對、混合成對三種方式對雙出口房間內(nèi)人員疏散過程的影響，結(jié)果顯示當人員密度和成對比例不斷增加時，成對行為對人員疏散的阻礙作用越發(fā)明顯；混合成對最利于行人疏散，并排成對為行人疏散的最不利情況。馬云龍等[8]基于大量的行人運動觀測數(shù)據(jù)分析了步速、步幅及步頻三個運動特性參數(shù)間的相關(guān)性，分析了性別差異對運動特性的影響，得出男性的步速和步幅要明顯高于女性，女性的步頻略高于男性。

總結(jié)行人群組運動的研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的研究主要關(guān)注于人員低密度場景下的行人群組運動，有關(guān)特殊場景下(如節(jié)日慶典、大型賽事活動、宗教集會等)高密度人群中行人群組運動的研究較少，有待進一步補充。此外，研究人員利用實驗、計算機模型和虛擬現(xiàn)實等方法對樓梯及平直通道結(jié)構(gòu)中的行人運動進行了大量研究[9-13]，對于其他類型結(jié)構(gòu)(如轉(zhuǎn)角、T型路口、十字路口等)中的行人群組運動研究較少，但這些結(jié)構(gòu)在日常生活中也會頻繁發(fā)生行人擁堵現(xiàn)象。針對以上幾點，筆者將基于已開展的豫園九曲橋行人運動觀測實驗，分析行人群組在通過轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)時的微觀運動特征，并比較行人個體與群組間的運動特征差異。

1 觀測實驗

為了研究人員密集狀態(tài)下行人群組通過轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)的運動特征，筆者于2018年10月1日(國慶節(jié))在上海豫園九曲橋開展行人觀測實驗。豫園九曲橋作為上海的傳統(tǒng)旅游景點，每逢節(jié)假日都會迎來大批游客參觀賞玩，且具有典型的多轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，這樣既滿足了行人通過轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)的觀測需要，又能保證在觀測過程中橋上人員密度始終處于較高狀態(tài)。觀測時間選擇游客登橋流量較大的10:00-15:00，并將觀測點設(shè)置在九曲橋入口附近的建筑物上方，距離地面高度約10 m，視頻記錄的幀數(shù)為25 幀/s，節(jié)假日期間橋上行人均為單向流動。九曲橋俯視圖如圖1所示，橋面全長約97 m，寬2.45 m，橋上共有轉(zhuǎn)角15個，位于湖中央的湖心亭將整座橋分為兩段。九曲橋局部示意圖如圖2所示，圖中灰色區(qū)域代表實驗觀測區(qū)域，其中區(qū)域1為轉(zhuǎn)角區(qū)域，區(qū)域2為轉(zhuǎn)角后的平直通道，行人在進入觀測區(qū)域前需通過一段長6.4 m的平直通道。

圖1 九曲橋俯視圖

圖2 九曲橋局部示意圖

由于實驗設(shè)定的觀測時間較長，導致通過觀測區(qū)域的行人數(shù)量較大，并且在實際觀測過程中規(guī)定區(qū)域內(nèi)的行人流量并不均勻，部分行人為了觀景、拍照會在橋上駐足停留，使行人流出現(xiàn)間斷。針對上述問題，筆者選擇截取觀測區(qū)域內(nèi)人員密度較高且行人流動連續(xù)的3段1 min觀測視頻片段進行處理分析，共計獲得192位行人樣本，借助視頻對象追蹤軟件Tracker來自動跟蹤行人頭部并獲得行人的運動軌跡如圖3所示，進而將軌跡數(shù)據(jù)用于行走距離、行人速度、偏轉(zhuǎn)角度等指標的計算。考慮到觀測時的光線作用、行人間的遮擋透視關(guān)系以及行人的衣著顏色等外界因素可能會導致軌跡追蹤的精準度降低，因此對每一位行人的運動軌跡均進行了重復檢驗及手動修正。

圖3 Tracker記錄行人軌跡

2 結(jié)果分析

2.1 群組比例

本研究主要根據(jù)觀測視頻中行人的運動行為、行走路線、著裝和互動交流行為等特征來綜合判斷行人個體是否歸屬于同一群組，并根據(jù)成員的性別構(gòu)成劃分為不同的群組類型(男性群組、女性群組及男女混合群組)。不同類型群組在行人樣本中的占比如圖4所示，在192位行人樣本中，共有68名行人為成組運動，占比約35.4%，其中：男女混合群組包含行人數(shù)目為38人，占比約19.8%；女性群組包含行人數(shù)目為20人，占比約10.4%；男性群組包含行人數(shù)目為10人，占比約5.2%。

圖4 群組比例

從統(tǒng)計結(jié)果來看，成組運動的行人占比與前人的研究結(jié)果存在一定差異，這是因為研究對象為九曲橋上的游客，其行走目的與其他場景下的行人有所不同。受環(huán)境因素和通道結(jié)構(gòu)的影響，橋上行人的運動特征與寬松環(huán)境中行人自然行走狀態(tài)的運動特征也有很大不同。在周圍環(huán)境的吸引下，行人會根據(jù)自身喜好做出觀景、拍照等行為；由于通道結(jié)構(gòu)較為復雜，行人擁擠、堵塞現(xiàn)象會經(jīng)常發(fā)生，具有特定社會關(guān)系的行人個體間在行走過程中難以保持穩(wěn)定的多人群組規(guī)模，嘈雜的環(huán)境條件也不利于行人間的互動交流，這些因素使得多數(shù)行人更加傾向于單獨規(guī)劃行走路線，因此九曲橋上行人的成組比例低于個體行人比例。

值得注意的是，在觀測視頻片段中統(tǒng)計到的所有群組均為雙人組，這一結(jié)果反映出九曲橋復雜的通道結(jié)構(gòu)及橋上密集的人員條件不利于大型多人群組保持其整體性，原因在于群組規(guī)模直接決定了群組所占行走空間的大小，受上述兩個因素的限制，大型多人群組無法在通道內(nèi)獲得充足且連續(xù)的行走空間，在行走過程中各成員為了保持行走的流暢性需要頻繁地改變彼此間的相對位置以適應行走空間的變化，因此大型多人群組難以保持穩(wěn)定的群組規(guī)模。群組規(guī)模的縮小使得行人群組可以更加靈活地調(diào)整成員間的相對位置及行走路線以適應由于行人擁擠、堵塞或其他行人沖擊、阻擋所造成的行走空間的變化。

2.2 群組構(gòu)型

根據(jù)同一群組成員間的相對位置分布情況得出行人群組構(gòu)型大致可分為橫向的并肩排列或豎向的前后排列兩種，分別對應了“并排行走”和“引導跟隨”兩種行走模式，并且隨著群組周圍行走空間寬度的變化，群組可以在兩種行走模式之間相互轉(zhuǎn)換。

群組行走模式分布情況如圖5所示，在統(tǒng)計得到的所有行人群組中以“引導跟隨”模式行走的群組占比最高，達到52.9%，由此反映出當大規(guī)模密集人群在通道內(nèi)行走時，由于觀測區(qū)域內(nèi)行走空間的限制，不能夠滿足行人流中絕大部分群組的運動需求，這些行人群組的構(gòu)型均為成員前后排列。此種構(gòu)型對行走空間寬度的需求較低，因此有利于行人群組根據(jù)前方的行走空間變化隨時調(diào)整行走方向和路線，群組運動的流暢性較高。但是該構(gòu)型的排列方式會使成員間的互動交流變得困難，在行走過程中后方“跟隨者”在成員間凝聚力的作用下跟隨在前方“引導者”身后從而導致對周圍環(huán)境的欣賞興趣有所降低。當行人群組遭遇擁擠、堵塞或其他行人的沖擊、阻擋等情況時前方引導者通常需要克服外界阻力在短時間內(nèi)顯著調(diào)整自身的步頻和步幅以便于調(diào)整行走路線，從而在通道中占據(jù)理想的位置，而后“跟隨者”需要在“引導者”的指引下及時做出相應調(diào)整，因此該構(gòu)型群組運動的舒適性較低。

圖5 行人群組的運動模式分布

此外，有29.4%的行人群組采取了“并排行走”模式，這是由于觀測區(qū)域內(nèi)的行人密度分布不均勻，部分行人群組在經(jīng)過觀測區(qū)域時通道內(nèi)存在少量滿足其運動需求的行走空間，這些行人群組的構(gòu)型為并肩排列。與前后排列的群組構(gòu)型相比，此構(gòu)型具有更大的群組寬度也因此提高了群組對行走空間寬度的需求。更大的群組寬度降低了群組運動的靈活性，使得行人群組在面對阻礙時調(diào)整自身的行走方向和路線變得更加困難，群組運動的流暢性降低。優(yōu)點在于此構(gòu)型的排列方式更加有利于成員間的互動交流，成員之間能夠相互協(xié)調(diào)以克服個體間的行走差異，群組運動的舒適性較高。

在行走過程中出現(xiàn)行走模式轉(zhuǎn)換的群組占比約17.7%，其中由“引導跟隨”轉(zhuǎn)為“并排行走”的群組占比約5.9%，由“并排行走”轉(zhuǎn)為“引導跟隨”的群組占比約11.8%。群組行走模式發(fā)生轉(zhuǎn)換的大致過程為：行人流在經(jīng)過觀測區(qū)域時因通道結(jié)構(gòu)的限制而發(fā)生行走方向轉(zhuǎn)變，靠近圍欄兩側(cè)的行人由于具有更好的觀景視野會為了觀景、拍照而在通道內(nèi)停留觀景或低速運動，后續(xù)行人為了避免與其發(fā)生碰撞會選擇變換走道，由此導致了少部分群組在經(jīng)過觀測區(qū)域時周圍的行走空間寬度發(fā)生變化。當群組周圍行走空間寬度增加且能夠滿足行人群組的運動需求時，原本處于“引導跟隨”模式下的群組就會轉(zhuǎn)換為“并排行走”模式；當群組周圍行走空間寬度減小且無法再繼續(xù)滿足行人群組的運動需求時，原本處于“并排行走”模式下的群組就會轉(zhuǎn)換為“引導跟隨”模式，而行人群組采取的初始行走模式取決于該群組在進入觀測區(qū)域時周圍行走空間寬度的大小。

2.3 運動速度

速度是行人運動特性研究中的重要指標，利用Tracker軟件對行人軌跡的逐幀追蹤功能來對每幀視頻圖像內(nèi)的行人頭部位置進行標記，并輸出對應坐標數(shù)據(jù)，連續(xù)兩幀標記點之間的距離表示行人在這兩幀畫面的時間間隔內(nèi)行走過的距離微段，自行人進入觀測區(qū)域的時刻起到離開觀測區(qū)域的時刻止，各標記點間距離微段的總長度即為行人在觀測區(qū)域內(nèi)行走距離，進而可以得出每位行人通過觀測區(qū)域的平均速度。

樣本中個體行人與行人群組的運動速度分布情況分別如圖6和圖7所示，兩類行人的運動速度分布均服從正態(tài)分布特性。其中，個體行人的平均速度為0.483 m/s，最大速度為0.939 m/s，最小速度為0.299 m/s，速度分布主要集中在0.3 m/s～0.7 m/s；行人群組的平均速度為0.463 m/s，最大速度為0.733 m/s，最小速度為0.298 m/s，速度分布主要集中在0.3 m/s～0.6 m/s，個體行人的速度分布呈現(xiàn)出的離散性比行人群組更高。

圖6 個體行人速度分布

圖7 行人群組速度分布

此外，研究還考慮了性別差異對行人成組運動速度的影響，分別對男性個體、女性個體、男性群組、女性群組、男女混合群組這五類行人的速度進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖8所示，行人的速度大多集中在0.42 m/s～0.58 m/s，五類行人的平均速度分別為0.484 m/s、0.489 m/s、0.449 m/s、0.465 m/s和0.460 m/s。從行人性別的角度來看，男性個體與女性個體的平均速度基本持平，男性群組與女性群組的平均速度略有差異，但差異較小；從群組規(guī)模的角度來看，個體行人的平均速度與成組運動行人的平均速度相差不大，個體行人的平均速度略高于成組運動行人的平均速度。由此可見：在本實驗條件下，性別差異和成組運動行為對行人運動速度的影響并不顯著，這與前人的研究結(jié)論存在差異，其原因主要體現(xiàn)在如下兩個方面：①不同于開放場地下的實驗條件，九曲橋的通道結(jié)構(gòu)較為復雜且寬度有限，節(jié)假日客流量較大，橋上行人密度較高，行人的行走空間受限；②實驗的觀測對象主要為游客，橋上行人在行走過程中伴隨著較為頻繁的觀景、拍照行為，行人擁擠、堵塞現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。由此導致行人的步速和步幅較自然行走狀態(tài)均有明顯降低。當行人處于這種低速運動狀態(tài)時，受橋上行走空間的限制，男性行人無法發(fā)揮出其固有的運動能力優(yōu)勢，并且在較低的速度水平之下小規(guī)模的成組行為也很難再使得群組成員速度發(fā)生顯著降低，因此性別差異和成組行為均未對行人運動速度造成顯著影響。

圖8 不同類型行人的運動速度

觀測區(qū)域內(nèi)各行人群組經(jīng)過觀測區(qū)域時的平均速度如圖9所示，根據(jù)群組成員進入觀測區(qū)域的先后順序來定義為1號或2號行人，可以看到不同群組的運動速度水平差異比較明顯，如第23組行人的行走速度能夠達到0.733 m/s和0.704 m/s；第2組行人的行走速度則僅為0.298 m/s和0.378 m/s，群組的運動速度與成員的運動能力、通道內(nèi)人員密度及通道結(jié)構(gòu)特征等因素有關(guān)。對于大部分的行人群組來說，兩名成員的速度水平均十分接近，體現(xiàn)出同組成員的行走速度具有較高的相似性。當同組成員的行走速度差異較大時，隨著運動的進行成員之間的相對距離逐漸增加，成員間的互動交流的難度增加，群組運動的舒適性降低。在群組內(nèi)部協(xié)調(diào)機制作用下，成員們會克服個體間的行走差異以追求相似的速度水平，這樣有利于成員間保持穩(wěn)定的相對距離，成員間的互動交流更加輕松，群組運動的舒適性隨之提高。

圖9 行人群組的平均速度

2.4 運動步頻

為了研究性別差異對行人成組運動步頻的影響，對上述五類行人的步頻進行統(tǒng)計，文中的步頻主要針對的是行人的垂直步頻，即腳在單位時間內(nèi)接觸地面的次數(shù)。不同性別類型的行人群組步頻如圖10所示，這五類行人的平均步頻分別為1.32 Hz、1.33 Hz、1.35 Hz、1.46 Hz和1.43 Hz。由圖10可知：人群組的運動步頻均高于兩類個體行人的運動步頻，反映出在人員密集場景下成組運動會導致行人的步頻升高。觀測區(qū)域內(nèi)人員密度較高且分布不均勻，行人擁擠、堵塞現(xiàn)象頻繁發(fā)生，由于擁堵區(qū)域人員排列較為緊密導致后續(xù)行人的行走受到限制，大部分行人在降低步速和步幅的同時還會適當?shù)靥岣卟筋l，而行人提高步頻的目的主要有兩個方面，一方面可以更好地適應因前方擁堵減弱而導致的行走空間變化，另一方面可以為自身調(diào)整行走方向和路線做好準備，避免因行走空間不足導致運動停滯。與個體行人相比，行人群組的運動更為復雜，在群組內(nèi)部協(xié)調(diào)機制的作用下，成員們既要保證彼此之間距離的相對穩(wěn)定，也要靈活調(diào)整行走路線以避免遭遇行人擁擠、堵塞，這兩個因素均會使群組成員增加腳步調(diào)整的次數(shù)，因此在人員密集場景下成組運動會導致行人的步頻升高。另外，女性個體和群組的步頻分別高于男性個體和群組，混合群組的步頻介于男性群組和女性群組之間，反映出在人員密集場景下女性行人的運動步頻高于男性行人。這是因為女性行人具有更小的身材尺寸，其在通道內(nèi)行走時受到的外界阻力更小，女性行人為擺脫外界行人的阻擋在人群中穿插或繞行的主動性更強，因此在行走時女性行人調(diào)整行走方向和路線的頻率更高，步頻也就更高。

圖10 不同類型行人的步頻

觀測區(qū)域內(nèi)各行人群組的步頻如圖11所示，不同行人群組的步頻有所不同，如第12組行人的步頻能夠達到1.97 Hz和2.04 Hz，而第21組行人的步頻則均為0.94 Hz，但大部分行人群組的步頻集中在1.2 Hz～1.5 Hz左右，群組的運動步頻與成員的性別、年齡、行走步態(tài)等因素有關(guān)。另外，從圖11中還可以在看到大部分群組中成員的運動步頻均十分接近，體現(xiàn)出同組成員的步頻同樣具有較高的相似性。對于前后排列構(gòu)型的群組來說，當成員間的步頻和邁步順序存在差異時，“引導者”向前邁步的一側(cè)處于“跟隨者”支撐腳的同側(cè)，而“跟隨者”向前邁步的一側(cè)又處于“引導者”支撐腳的同側(cè)，盡管“引導者”已經(jīng)向前運動，但“跟隨者”并未獲得足夠的邁步空間，因此“引導者”在無形中對“跟隨者”造成了阻擋；對于并肩排列構(gòu)型的群組來說，行人在交替變換支撐腳時會使身體產(chǎn)生橫向偏移，當成員的步頻和邁步順序存在差異時，成員雙方極易向同一位置發(fā)生偏移，進而導致身體發(fā)生側(cè)向碰撞，因此成員間步頻和邁步順序的差異會降低群組運動的舒適性。在群組內(nèi)部協(xié)調(diào)機制作用下，成員們會克服個體間的行走差異進行主動調(diào)整以追求相同的邁步順序和相似的步頻。如此一來，在行人群組內(nèi)部發(fā)生成員前后阻擋或側(cè)向碰撞的概率大大降低，群組運動的舒適性隨之提高。

圖11 行人群組的步頻

2.5 偏轉(zhuǎn)角度

當行人在通道內(nèi)行走時，受自身的行走習慣及外界因素的影響，其實際運動方向會在既定方向的基礎(chǔ)上發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)，而實際運動方向與既定方向之間的夾角即為行人運動的偏轉(zhuǎn)角，它能夠反映出行人在行走過程中的方向變化。行人運動的偏轉(zhuǎn)角如圖12所示，起點表示行人進入觀測區(qū)域1時的初始位置，中間點表示行人離開觀測區(qū)域1進入觀測區(qū)域2時的位置，終點表示行人離開觀測區(qū)域2時的最終位置。行人在經(jīng)過區(qū)域1時，由于轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)的限制需要進行方向調(diào)整，在轉(zhuǎn)向過程中由于該區(qū)域具有較好的觀景視野，大部分行人傾向于在此觀景、拍照，當有限的觀景空間被占據(jù)后，后續(xù)行人為了避免擁堵而選擇變換走道，加之轉(zhuǎn)角內(nèi)外側(cè)人員密度分布不均勻，行人穿插、繞行行為頻繁出現(xiàn)，部分行人群組的排列構(gòu)型也發(fā)生改變，行人的運動狀態(tài)比較混亂。當行人到達區(qū)域2后，由于區(qū)域2為平直通道結(jié)構(gòu)，在該區(qū)域內(nèi)行人的行走狀態(tài)比較穩(wěn)定，行人走道的分層現(xiàn)象較為明顯，人員密度分布更加均勻，經(jīng)過穿插繞行、變換走道、改變?nèi)航M構(gòu)型等一系列主動變換后行人的排列位置也基本固定，行人的運動狀態(tài)更加穩(wěn)定。綜合上述原因，文章主要針對觀測區(qū)域2內(nèi)的行人運動偏轉(zhuǎn)角進行分析。

圖12 行人運動偏轉(zhuǎn)角示意圖

不同類型行人經(jīng)過觀測區(qū)域2產(chǎn)生的運動偏轉(zhuǎn)角如圖13所示，在偏轉(zhuǎn)角統(tǒng)計過程中取行人向右偏轉(zhuǎn)角度為正，向左偏轉(zhuǎn)角度為負。

圖13 不同類型行人的偏轉(zhuǎn)角度

由圖可知，兩類行人的運動偏轉(zhuǎn)角度范圍大致相同，均處于在-13°～26°的區(qū)間內(nèi)，并且兩類行人的平均偏轉(zhuǎn)角度差異較小，其中個體行人的平均偏轉(zhuǎn)角度為3.3°，行人群組的平均偏轉(zhuǎn)角度為7.0°，由此反映出在人員密集場景下成組運動對平直通道內(nèi)行人運動偏轉(zhuǎn)角沒有造成顯著影響。此外，兩類行人中均有約75%的行人偏轉(zhuǎn)角度為正，這說明大部分行人在經(jīng)過觀測區(qū)域2時具有向右偏轉(zhuǎn)的傾向，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因在于九曲橋特殊的連續(xù)轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，觀測區(qū)域2與下一個向右偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角區(qū)域直接相連，因此大部分行人在即將離開區(qū)域2時會有意識的向右偏移以爭取靠近轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)的行走位置，少量行人因受周圍環(huán)境的吸引會選擇向左偏移以爭取在下一個轉(zhuǎn)角區(qū)域獲得較好的觀景位置。

各行人群組經(jīng)過觀測區(qū)域2產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角度如圖14所示，不同群組的運動偏轉(zhuǎn)角度有所不同，如第10組行人的偏轉(zhuǎn)角度能夠達到24.3°和20.4°，而第22組行人的偏轉(zhuǎn)角度為0°和0.54°。

圖14 行人群組的偏轉(zhuǎn)角度

由圖可知，大部分群組成員間的偏轉(zhuǎn)角度差異較小，由此體現(xiàn)出同組成員在行走過程中的偏轉(zhuǎn)方向具有較高的相似性，這種相似性使得群組成員能夠很好地保持群組構(gòu)型的穩(wěn)定。由于觀測場景中存在較多影響行人運動的外界因素，在這些外界因素的誘導下，群組成員可能會產(chǎn)生不同的行走目的，群組成員間的凝聚力降低，個別群組成員間的偏轉(zhuǎn)角度差異加大，同組成員偏轉(zhuǎn)角度的相似性降低。由此可見，在行人群組的運動過程中為了保持穩(wěn)定的群組構(gòu)型和運動狀態(tài)，同組成員的運動速度、步頻及偏轉(zhuǎn)角度均具有較高相似性，但成員偏轉(zhuǎn)角度的相似性受外界因素影響更加顯著，而由于群組內(nèi)部協(xié)調(diào)機制的存在使得成員運動速度、步頻在外界因素影響下仍能保持較高相似性。

3 結(jié)論

筆者基于九曲橋行人運動現(xiàn)場觀測實驗，開展橋上成組行人運動特征研究，從群組構(gòu)型、運動速度、運動步頻和偏轉(zhuǎn)角度4個方面展開分析，分別討論了個體行人與行人群組、男性行人與女性行人及同組成員之間的運動特征差異，得出的結(jié)論如下：①九曲橋復雜的通道結(jié)構(gòu)及橋上高密度的人員條件不利于大型多人群組的運動，在統(tǒng)計到的行人樣本中，成組運動行人的群組規(guī)模均為小型雙人群組。②由于通道內(nèi)行走空間寬度的限制，52.9%的成組行人在行走過程中采取前后排列的群組構(gòu)型，轉(zhuǎn)角內(nèi)區(qū)域不均勻的人員密度分布使得29.4%群組的行走空間寬度能夠滿足其運動需求，群組成員呈并肩排列，17.7%的群組在行走過程中因周圍行走空間寬度的變化而發(fā)生了群組構(gòu)型轉(zhuǎn)換。③在人員密集場景下性別差異和成組運動行為均未對行人運動速度造成顯著影響。④在人員密集場景下成組運動會導致行人的步頻升高，女性行人穿插、繞行主動性使其在行走過程中會更加頻繁地調(diào)整行走方向和路線，步頻高于男性行人。⑤在人員密集場景下成組運動對行人運動偏轉(zhuǎn)角沒有明顯影響，個體與群組的偏轉(zhuǎn)角度分布基本一致，受通道結(jié)構(gòu)的影響，觀測區(qū)域2中的大部分行人具有向右偏轉(zhuǎn)的傾向。⑥同組成員的運動速度、步頻及偏轉(zhuǎn)角度均具有較高的相似性，但由于群組內(nèi)部協(xié)調(diào)機制的存在，外界因素對成員運動速度、步頻的相似性影響較小，而對偏轉(zhuǎn)角度相似性的影響更為顯著。