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原文传递地铁空间典型瓶颈处的行人运动特性和限流措施研究

论文题名：	地铁空间典型瓶颈处的行人运动特性和限流措施研究
关键词：	地铁空间;瓶颈处;安全风险;行人运动特性;限流方法
摘要：	随着城市化快速发展和城市人口的急剧膨胀，城市公共空间及其内部的“瓶颈”场所具有人员数量大、人员聚集频繁、人员行为复杂多样和恐慌易传播扩散等显著特点，因此具有极高的安全风险。对这些特定场所的行人特性以及行人疏导措施的研究也极为迫切。在这些人流量大、行走空间又骤然收缩的“瓶颈”场所设置合理的限流措施，可以最大程度地节省行走空间、便利行人出行、提高行人设施的通行效率、降低人员拥堵的可能性。因此，科学地研究限流措施存在下的个体决策行为规律和密集人群的运动特性尤其重要。　　本文针对地铁空间典型瓶颈位置—楼梯和自动扶梯、双出口瓶颈场地内的行人运动特性展开研究，目的在于分析和评价限流措施设置的有效性，优化行人设施入口设计，合理地组织管理密集人群运动，为公共场所的安全管理提供准确、有针对性的解决方案和理论支持，提升地铁在大客流状况下的应急管理水平。　　首先对行人的宏观运动特性进行了研究，通过现场观测和视频录像处理的方法测量不同长度入口围栏条件下瓶颈设施的入口通行流量、人群密度和乘客的行走速度。当扶梯长度增长到2m时，自动扶梯/楼梯系统的入口流量由1.1人/(m·s)增加到1.38人/(m·s);随着围栏长度的增加，等候区密度随时间的波动逐渐减小，并且个体速度变得相对均匀。接着对三者相互的基本图关系分析进一步指出了通过改变自动扶梯/楼梯系统入口处设置的临时围栏的长度，可以调节等候区的拥挤程度度。在适当的地形限制范围内(围栏长度为2～2.5m)，密度可以直接影响乘客的选择。此外，适当的地形限制，可促进乘客有序移动，避免自动扶梯前的交叉冲突，确保扶梯流量较大时，楼梯还有更高的利用率。　　另外，对行人的微观行为分析主要研究了行人的离散选择行为，首先通过小范围样本的心理问卷确定可能影响微观选择的个人、社会特性，包括性别、年龄、与伴同行、携带行李/婴儿、客流高低峰出行日期、围栏长度和自动扶梯前的人群密度，然后通过地铁站实地观测收集了11010个样本数据，使用离散选择模型（Logit模型）对样本进行了参数估计，发现行人对中年、携带行李、扶梯前密度和栏杆长度这几个因素有异质性偏好。在这些因素中，携带行李对选择自动扶梯的影响强度最大，但是乘客的个体差异范围也最大。扶梯前密度的随机分布表明，拥挤回避心理与跟随行为都对设施选择起着重要的作用。此外，“中长”的围栏(2.5～3.1m)对促进自动扶梯的使用效果最明显，能最大限度地减少自动扶梯入口附近拥挤感知的个体异质性。随着入口围栏长度的增加，模型的预测性能提高了4.35％。模型对楼梯使用的正确预测率要比扶梯使用的低，但相比之下混合模型比二元模型更好。　　基于在行人设施前出现的避免拥挤和模仿跟随的行为现象，采用元胞地场模型的模拟仿真方法，考虑视觉遮挡效应构建了感知密度(PD)和运动相似度(MS)感知地场，对不同宽度、不同吸引力的双出口瓶颈的人员运动特性进行了研究。MS场的作用使得行人更倾向于保持他们的方向，而PD场的影响会使他们与他人保持距离。随着视野范围的增加，感知场的效应都会增强。入口围栏的设置对较窄（≤1.2米）或较宽（≥3.6米）的小吸引力出口的行人通行有显著影响。结果表明，双出口间的围栏增长到3.6米时，平均通过时间降低了10％。重点分析通行时间、拥挤持续时间、单位流量和平均密度四个宏观特性参数发现，较长的分隔围栏保证了拥挤时段的出口流量以及密度的稳定性。最后通过综合评价的方法分析了对应不同出口宽度围栏长度设计的有效性，并应用现场观测的结果进行了对比验证。
作者：	庄异凡
专业：	安全科学与工程
导师：	杨立中
授予学位：	博士
授予学位单位：	中国科学技术大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文