基本信息
- 项目名称：
- 地铁站人流组织措施调研及“水压式”评估方法初探
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 社会
- 简介：
- 世博会期间上海地铁站的人流组织经历了巨大考验，形成一系列有益经验，同时也暴露出不少问题。调研结果显示目前世界范围内的人流组织评估方法--建成前的计算机人流模拟和建成后基于真人试验的现场试错和优化,都在世博会期间暴露出了一定的问题。因此我们尝试提出一种新的“水压式”人流组织评估模型，即采用水流与人流的类比关系，通过物理实验来评估地铁站人流组织方案的优劣，达到指导设计优化、提高设计安全性的目标。
- 详细介绍：
- 2010年下半年，由于世博会的举行带来的大量的观博人流给上海的城市轨道交通系统带来了巨大的压力。5月1日起，在早晚客流出入园区高峰时段，轨道交通耀华路站、后滩站和长清路站客流量剧增，均出现了连续拥堵现象。个别站点客流由早晚高峰变为全天高峰，人流组织问题频频出现。产生这些问题的原因一方面是由于地铁站规模较大，空间结构较为复杂，极易形成“瓶颈效应”；另一方面则是由于地铁站实际接待客流量值可能会远远超出设计值，两者有很大偏差。 为解决高峰人流组织的问题，国内外的地铁运营方做出了许多尝试和努力。现行的人流组织评估方法有两种：一种是在地铁站建设前的设计期间，采用计算机技术进行人流模拟；另一种是在地铁站建成之后，基于真人试验进行现场试错，继而对方案进行优化和调整。其中计算机模拟人流的方法主要有社会力模拟和仿流体模拟两种模型。社会力模拟牵涉到许多人与人之间作用力的问题，主观成份过多；而仿流体模型相对更加逼近真实环境下的人流，但是其先用计算机模拟流体、再以流体模拟人流的过程经历了两个阶段，降低了模型的准确性。两者普遍存在的问题是可信度不高，且用计算机技术模拟代价昂贵。基于真人试验进行现场试错的方式是世博期间采用的人流组织优化评估方法，将地铁站厅内的空间分隔方式用来对高峰时期的人流进行再组织。这种方法的确解决了世博期间人流拥堵失序的问题。但其存在的不足则是风险过大，试验周期过长。其事后优化的过程无法在设计前期采用，不具有指导意义。 为求另辟蹊径，我们经历了漫长的前期调研，采用了下述方法： 1、 资料搜集分析（地铁车站相关平面图绘制及出入口定位） 2、 实地采样（现场统计某地铁站某时段下人流量与相关数据） 3、 现场访谈（对象为地铁车站车控室工作人员及站长） 4、 摄像采集（通过车控室监控录像采集地铁站实时人流数据） 5、 数据库采集（通过地铁站控制中心抽调相关时段闸机数据） 通过前期艰苦的调研和后期不断的探索，我们综合了仿流体的模拟概念与反复试错过程中积累的丰富真实人流数据，提出了一种新的人流组织评估优化方法——“水压式”评估法。 我们采用类比的方法，将人流类比于流体，利用流体压力的分布预示人流的压力分布特征和地铁站中的瓶颈空间。我们采用对地铁站实物模型进行注水观察的方法，对空间的不同人流组织方案进行评估，找出个体间作用力极值（高水压）的区域，从物理模型的角度帮助设计者进行方案改进。该模型的工作原理类似于打点滴，通过可调节的流速改变模拟高峰时段各个出入口的人流速度，从而测试不同出入口的压力值。压力值可通过液体在装置中的液面高度数值来体现。这种方式将具有以下的特征：准确性高、低成本、可进行事前预测、快速便捷、能降低风险。其既可以在地铁站的设计阶段提前进行评估，同时精准度又与真实场景具有一定程度的匹配度。比计算机模拟的方法更加快捷、方便，同时又具有一定程度的借鉴意义。可以供今后的地铁站设计方直接应用施行，从而根据检验效果随时调整设计方案，最终达到实现高峰时期下人流有序组织的目的。 最终，我们通过此番调研与评估方法的创新将上海世博期间获得的人流组织宝贵经验转化为可供后人使用的理论成果。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 随着地铁网的建设，地铁站规模日趋变大，空间结构也更复杂。其高峰人流成为公共安全巨大隐患。因此，地铁站人流组织设计成为业界一个重要研究领域。作品首先从地铁站人流组织问题的处置科学基础入手，了解国内外的人流组织研究；然后，以上海世博会期间的地铁站人流组织措施为调研对象，详细了解人流组织具体经验与教训；最后，通过分析，提出新型“水压式”人流组织评估方法,并通过世博期间的真人数据对其有效性进行验证.
科学性、先进性及独特之处
- 1、科学性：根据国外研究提出的群集体流动的速度与人流密度的关系类似于流体的粘性系数与速度之间的关系作为理论基础.我们提出用流体实验装置作为新型人流组织措施评估平台. 2、 先进性：该装置具有准确性高、成本低、可进行事前预测、快捷、低风险的优势。 3、 独创性：国内外计算机人流模拟平台已经有流体力学模型，但针对流体力学模型的物理模拟装置的研究几乎为零,该项目将弥补之一空白。
应用价值和现实意义
- 鉴于“水压式”评估方法相比目前的计算机模拟与“真人试错”方法，具有准确性高、低成本、可进行事前预测、快速便捷、能降低风险的优势。 “水压式”人流评估方法可以成为广大建筑师的设计优化工具，城市建设决策者的评估工具，广大相关技术人员的人流模拟教学示范工具。
作品摘要
- 世博会期间上海轨道交通地铁站的人流组织经历了巨大的考验，本调研报告旨对其取得的大量经验与教训进行梳理，将实践经验转化为理论成果，服务于其它人流组织设计的评估工作，为我国“十二五”期间将要大量建设的地铁站点提供理论与技术上的支持。调研表明目前世界范围内有两类人流组织评估方法：一是在建成前进行计算机人流模拟，二是在建成后基于真人试验进行现场试错和优化。上海世博期间的人流组织根据实际情况选择了后者，并提出了六项具体的人流组织措施。一方面，这些措施与评估方法经实践证明是有效的，另一方面，我们也不得不看到“真人试错”法的事后评估改进成本高、真人参与周期长风险高等问题，造成了难以在今后的其它建设项目中推广。所以，作为调研报告最后的创新部分，我们将计算机模拟的仿流体概念作为理论基础，将真人试错中积累的人流数据作为模型支撑，提出了“水压式”评估方法，它克服了前两者的缺点，成为了能够准确、快速、低成本、无风险完成人流组织评估的新方法。
获奖情况及评定结果
- 2011年成果已被纳入国家自然科学基金项目"基于视觉线索的公共建 筑空间设计疏散诱导性能研究"(51008212) 2010年获得加拿大AAI建筑师事务所创新奖学金一等奖 2011年参加同济大学五月科技节 2011年项目获得“上海申通轨道研究咨询有限公司”的鉴定和推荐 2011年项目在重庆实践中,获得“重庆市城乡建设委员会” 认证 专利申请中
参考文献
- 1.Dirk Helbing & Peter Molnar，Social Force Model for Pedestrian Dynamics,1998. 2.Fruin.J，Pedestrian Planning and Design [M]. Metropolitan Association of Urban Designer and Environment Planners,1971. 3.Wen-Hu Qin & Guo-Hui Su & Xiao-Na li，Technology for Simulating Crowd Evacuation Behaviors，International Journal of Automation and Computing，2009. 4.Serge P. Hoogendoorn，Pedestrian Travel Behavior Modeling，Networks and Spatial Economics，5:(2005)193-216. 5.Serge P. Hoogendoorn，Pedestrian Behavior at Bottlenecks，Transportation Science，2005.39（2） 6.Serge P. Hoogendoorn，Pedestrian route-choice and activity scheduling theory and models，Transportation Research Part B 38，2004. 刘茂&王振，行人和疏散动力学研究现状及进展，安全与环境学报，2006,6（Z1） 7.胡明伟&史其信，行人交通仿真模型与相关软件的对比分析，交通信息与安全，2009,27（4） 53.陈然，城市行人交通流的实测、建模和模拟初探，2005.
调查方式
- 走访,问卷,现场采访,人员介绍,个别交谈,亲临实践 ,会议,图片、照片收集,书报刊物阅读,统计报表,影视资料,文件学习
同类课题研究水平概述
- 为解决高峰人流组织的问题，国内外的地铁运营方做出了许多尝试和努力。现行的人流组织评估方法有两种：一种是在地铁站建设前的设计期间，采用计算机技术进行人流模拟；另一种是在地铁站建成之后，基于真人试验进行现场试错，继而对方案进行优化和调整。其中计算机模拟人流的方法主要有社会力模拟和仿流体力学模拟两种模型。社会力模拟牵涉到许多人与人之间作用力的问题，主观成份过多；而仿流体力学模型相对更加逼近真实环境下的人流，但是其先用计算机模拟流体、再以流体模拟人流的过程经历了两个阶段，降低了模型的准确性。两者普遍存在的问题是可信度不高，且用计算机技术模拟代价昂贵。基于真人试验进行现场试错的方式是世博期间采用的人流组织优化评估方法，将地铁站厅内的空间分隔方式用来对高峰时期的人流进行再组织。这种方法的确解决了世博期间人流拥堵失序的问题。但其存在的不足则是风险过大，试验周期过长。其事后优化的过程无法在设计前期采用，不具有指导意义。 虽然国外的计算机人流模拟平台已经有流体力学模型，但是国内外对于采用物理流体力学模型模拟人流平台的研究几乎为零。我们期望此套模拟装置可以填补这一空白。
