1、城市轨道交通走廊行人交通特性及仿真研究摘要：城市轨道交通运输是解决城市交通问题的主要途径，但在轨道运输走廊内存在行人拥堵、人车冲突严重等现象，因此对人行交通特性进行研究十分必要1。本文从微观层面，通过分析影响轨道运输走廊内影响行人特性的内外部因素，建立其与行人速度的几何模型，并通过交通调查和实验验证参数有效性。基于 vissim 仿真及行人运行规则建立仿真模型。 关键词 ：交通工程，城市交通，行人特性，聚类分析， 仿真模型 中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号： 0. 引言 目前，国内外诸多专家学者主要是从宏观层面通过研究行人交通流流量、流速与密度的关系来研究行人交通特性，且其
2、研究范围主要是围绕人行道、广场、公交场站及学校等。然而，对于轨道交通运输走廊内的行人交通特性的深入研究比较少。近年来随着计算机技术的快速发展，交通仿真成为一种研究行人特性、行人流量和人行设施规划设计的有效途径。目前主要的微观行人仿真模型有： (1) 社会力模型； (2) 元胞自动理论； (3) 离散选择模型； (4) 动态博弈模型2。 尽管研究行人运动的微观模型很多，但是能很好被认可的模型很少，且这些模型都在不断改进中，其中社会力模型发展较早，应用较为广泛，且得到了很好的改进。 本文从微观层面，通过分析影响轨道运输走廊内影响行人特性的内外部因素，建立其与行人速度的几何模型，以北京市地铁 1 号
3、线建国门站高峰小时交通调查数据为基础，采用聚类分析法验证模型参数有效性。鉴于 vissim 仿真软件中的行人模块是基于社会力模型的，且其具有很好的动画演示和评价指标输出功能，因此采用 vissim 仿真来建立行人仿真系统。 1.轨道交通运输走廊行人微观特性分析 行人步行速度的主要影响因素有性别、年龄、出行目的、行李规模和行人密度等，因此首先分析这些因素。 （1）性别： 通常情况下男性的步行速度大于女性,国外学者 Tanaboriboon 提出：东南亚男性步行速度比女性大 0.16 m/sec 。 （2）年龄： 国外学者 Roddin 提出：年龄在 65 岁以上的行人步行速度比成人慢25%，青年
4、人步行速度比成年人快。 （3） 行李规模： 本文将行李规模分为大、中、小型。研究表明行李的大小和步行速度成正比。 （4）出行紧迫性： 本文将出行者的紧迫性分为紧急、一般和休闲三种状态。同意出行的紧迫性和步行速度也成正比。 （5）行人密度： 行人密度较小时，行人之间干扰较小，行人之间的运行较为通畅。行人之间的干扰是随着行人密度的增加而增加的。本文主要研究高峰时期行人密度和步速之间的关系。 2.行人步速的几何模型 在行人模型中，由于行人运动的灵活性，其步行时的加速度和减速度可忽略不计，在此只考虑行人运行中的静止 和运动两种运行状态。通过分析轨道交通走廊内行人特性建立如下的几何模型： (1) 式中:
5、V步速； v0理想的行人步速； x性别修正系数； y年龄修正系数； z紧迫性修正系数； p行李规模修正系数； k高峰期行人密度修正系数。 3.模型参数验证 以北京市地铁 1 号线建国门站高峰小时交通调查数据为基础，采用聚类分析法得到行人步速和各因素关系如图 14 所示。 图 1 平均步速与行人性别关系图 图 2 平均步速与行人年龄关系图 图 3 平均步速与行人携带行李规模关系图 图 4 平均步速与行人紧迫性关系图 通过数据分析得到各参数校准值如表 1 所示。 表 1 行人步速的影响因素参数值 4.行人微观仿真模型和模拟实验 Vissim 是第一款包含了行人和车辆真是交通的多模式微观仿真软件。交
6、通信号、交通组织等都可以在 vissim 中建模和仿真。Vissim 中使用的行人模型是 helbing.et.al 的社会力模型。目前随着社会力模型的更加完善，vissim 中行人仿真适用性及仿真效果得到了很好的改善，本文选用 vissim 中的行人模块对上文提出的参数进行验证。Vissim 行人仿真如图 5 所示。 图 5vissim 行人仿真模型 通过对轨道交通走廊建国门地铁站行人的跟踪调查，采用聚类分析法分析了具有不同群体特征的人群。在此基础上建立仿真模型，通过修改行人特性相关参数，利用 vissim 仿真中的批量仿真功能进行仿真平时指标输出。其批量仿真设置如下图所示。 图 6 Vis
7、sim 中批量运行参数设置示意图 仿真结果表明，通过仿真得到的单侧（单向）人流量通行能力值与美国通行能力手册推荐的 4500ph-1m-1 误差仅为 9%。这表明本文提出的关于行人步行速度的几何模型及其参数是有效的。 5.结论 本文建立行人步行速度与其影响因素的几何模型，以北京市地铁 1号线建国门站高峰小时交通调查数据为基础，采用聚类分析法得到行人步速和各因素关系曲线，利用 vissim 中的行人模块对文中提出的几何模型及其参数进行验证。结果表明，本文提出的行人步速几何模型能很好的体现轨道交通运输走廊内行人的运行特性。这可以为公共交通枢纽、轨道交通站点等人流量集中的场所的行人交通组织提供很好的
8、理论基础。6 .参考文献 1 Cao Shou-hua. Analysis and Modeling on Passengers Traffic Characteristics for Urban Rail Transit D. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2009. 2 Serge P. Hoogendoorn. Pedestrian travel behavior modelingC, Paper presented at the 10th International Conference on Travel Behavior Research. 2003, pp. 10-15. 3 Yongqi Han.Pedestrian Traffic Characteristics and Simulation in Transfer Corridor of Urban Rail Transit. J.2010-10-29. 4 PTV. AG VISSIM Manual Version 4.30 M, 2008.
