大型活動散場人群疏散城市擺渡車開行方案模型

劉 暢，左忠義，孟子悅

(大連交通大學交通運輸工程學院，遼寧大連 116028)

隨著物質生活水平逐漸提高，人們對文化娛樂活動的要求越來越高，各類大型文體活動正頻繁地出現在人們的日常生活中。但大型活動散場時產生的人群聚集，大量私家車所帶來的交通擁堵，給城市交通的疏散能力帶來了一定的考驗。開行城市擺渡車可以引導人群采用公交方式出行，減少私家車出行量，并以最快速度將活動現場人群疏散到周邊交通樞紐(公交樞紐站、軌道交通車站)，避免活動現場人群堆積發生意外。崔洪軍[1]研究了大型活動散場時觀眾離開活動場所的客流規律，并在此基礎上確定了觀眾到達停車場的流量分布規律。張和生[2]提出一種精確估計路段平均行程時間的估計方法。陳茜[3]為了研究大型活動消散過程中交通流分布狀況，分析了大型活動中突發事件對交通流分布的時空影響特征。甘勇華[4]借助legion仿真軟件建立仿真系統，運用openCV工具對大型活動行人步行特征參數進行標定，仿真分析了亞運會開幕式散場行人交通運作狀況和公共交通服務水平等情況。郭雩[5]利用調查問卷的方法對地鐵突發事件下不同人群的安全意識及疏散行為特性進行初步的調查分析研究，以供人員疏散研究和制定合理有效的應急疏散方案參考。以往對大型活動散場人群疏散的研究較少，本文提出一種在活動現場與周邊交通樞紐間開行城市擺渡車的疏散方案，并建立考慮擺渡車開行成本與乘客體驗的最優擺渡車開行方案模型。

1 開行擺渡車數量模型的建立

1.1 模型建立的思路

軌道交通線路固定，當活動現場距離軌道交通車站較遠時，軌道交通對客流的吸引能力不足。而常規公交夜間停運早且運量有限，交通管理部門為了盡快將活動現場的人群疏散開，恢復現場交通秩序，避免導致周邊交通癱瘓，可在活動現場與距離最近的交通樞紐或軌道交通站點間開行城市擺渡車，觀眾可憑演出門票免費乘坐，減少私家車出行數量。

擺渡車的概念來源于飛機場，它是連接機場內候機廳和遠機位飛機的唯一通道，是旅客自候機廳到遠機位飛機的通行工具。城市擺渡車是應用于城市的使用新能源車輛開展短途接駁的公共交通工具，是城市公交系統的子系統，是大型公交的延伸。城市擺渡車采用低速、綠色、節能、環保的電動車，是一種慢行交通方式。但在實際中，由于缺乏對城市擺渡車開行的研究，且國內在這方面的應用較少，不能很好地把握開行擺渡車的數量。多開行擺渡車，可以更快將活動現場的人群疏散完畢，但是城市擺渡車的租賃費用就會增多，因此需要綜合考慮大型活動散場時乘客候車的時間成本與擺渡車租賃費用之間的關系，以總成本最小為目的來決定開行擺渡車的數量。針對這一問題，本文提出城市擺渡車開行方案模型，以期有助于大型活動散場后的客流疏散。

1.2 模型建立的基礎

本文所涉及的符號含義如下所示：

B(t)——t時刻候車人數；

β——單位時間內到達擺渡車泊位的人數；

df——距離出入口最遠的觀眾離場時間；

dc——距離出入口最近的觀眾離場時間；

Az——出入口對應的疏散觀眾總人數；

γ——將乘客的平均候車時間轉換為乘客候車成本的經驗折算系數，設為每人0.5元[6]；

c——每位司機的一次性支出費用，參考大連市場價格定為50元；

δ——單位時間內每輛擺渡車的租賃費用，參考大連市場價格定為每小時180元；

λ——單位時間內每輛擺渡車的平均運能；

μ——擺渡車從活動現場到城市軌道交通站點所需時間；

L——城市擺渡車行駛路線長度；

lε,ε=1,2,…,n——擺渡車行駛路線上各等級路段的長度；

vk——擺渡車不同路況下在各等級道路上的行駛速度；

t1——擺渡車到達活動現場的時間；

t2——活動現場人群疏散完畢的時間；

x——開行城市擺渡車的數量；

w——每輛擺渡車的滿載人數；

c(x)——租賃x輛擺渡車時的總成本。

1.3 模型假設

擺渡車開行數量受多種因素的影響，在建立模型時，需要對外部的環境進行理想化概括。因此，作出如下假設：

①據交通心理學研究表明，人們的出行距離若在1 km以內，多數人會選擇步行；當出行距離超過1 km，機動化交通方式就成為多數出行者的選擇[7]，故本文將研究范圍定為活動現場周邊1 km內沒有軌道交通站點。

②演唱會觀眾可憑演唱會門票免費乘坐擺渡車，以此鼓勵觀眾采用公交出行，減少私家車數量。

1.1臨床資料:選取2016年1月至2017年6月我院的肢體功能障礙腦梗死患者70例進行分析,共有男性68和女性52例,均是49至76歲患者,平均67.9±7.8歲;合并疾病:49例高血壓、12例冠心病、10例呼吸系統疾病、6例糖尿病。所有患者均符合1995年全國第四屆腦血管病學會制定的腦梗死診斷標準,排除合并認知障礙、精神病及有精神病家族史的患者。將患者分成對照組和觀察組,使用不同護理方式,兩組都有60例患者,其一般性資料對結果不產生影響。

③開始疏散后，城市擺渡車行駛線路實行交通管制，不允許社會車輛駛入直至人群疏散完畢。

④道路環境暢通，無交通事故的發生，活動結束后即接到出車命令，隨后擺渡車車隊以最快速度到達活動場地。

⑤可租賃的擺渡車數量x足夠多，且車型一致，運能相同。

⑥場館外部有場地供擺渡車停放，車輛的滿載率w一定，超過滿載率即出發，乘客上下車時間忽略不計。

⑦擺渡車將乘客運送至活動場地最近的城市軌道交通車站后返回活動場地繼續疏散人群。

⑧活動現場需要疏散的人群數量足夠多，擺渡車到達活動現場前候車人數持續增長。

1.4 模型建立

在建立擺渡車開行方案模型時，主要考慮乘客和城市擺渡車租賃費用出資方的雙重利益。其中，以乘客總候車成本最小為乘客的目標函數，以擺渡車租賃費用最小為出資方的目標函數，建立模型。

1.4.1 觀眾到達擺渡車泊位的時間分布規律

(1)

1.4.2 擺渡車行駛時間

通過公式(2)可求得擺渡車在前往活動現場所花費時間。

(2)

將城市擺渡車行駛路線上的路段按道路等級分為快速路、主干路、次干路和支路，將路段的平均行程速度劃分為5個等級(表1)，1級表示運行最暢通，5級表示運行最擁堵[8]。結合擺渡車發車時間段路況，根據表1數據可得擺渡車在不同等級路段上的行駛速度。

表1路段平均行程速度等級劃分km·h-1

擁堵等級1級2級3級4級5級快速路>60(50,65](35,50](20,35]≤20主干路>45(35,45](25,35](15,25]≤15次干路>35(25,35](15,25](10,15]≤10支路>35(25,35](15,25](10,15]≤10

1.4.3 擺渡車單位時間運能

擺渡車將乘客運送至活動場地最近的城市軌道交通車站后返回活動場地繼續疏散人群，擺渡車單位時間內運能取決于每小時可在活動現場與軌道交通車站往返次數λ。

(3)

1.4.4 候車乘客數量

圖與t關系示意圖

(4)

于是，

(5)

1.4.5 乘客候車成本及租賃擺渡車總成本

根據模型基礎中γ和δ的定義可得，在擺渡車疏散現場人群的過程中，現場乘客候車總成本為γB(t1)+γB(t2-t1)，擺渡車租賃總費用為δ(t2-t1)x，司機一次性支出總費用為cx，將(4)(5)代入，得到乘客候車成本及租賃擺渡車總成本為：

(6)

1.4.6 模型求解

(7)

2 案例分析

將大連市體育中心體育館舉辦演唱會后散場為研究對象，對建立的擺渡車開行方案模型進行可行性檢驗，得出最優擺渡車開行數量。經調查，體育場建筑面積7.2萬平方米，擁有1.8萬個座位，除去遮擋區坐席，演唱會當天現場上座率達到70%，現場觀眾共有1.26萬人左右。共開放3個出入口使用，分別對應演唱會A區、B區、D區的二層看臺及地面一層，如圖2所示。每個出入口對應疏散4240名觀眾，下面以A區為例進行計算。

圖2 大連市體育中心體育館演唱會坐席示意圖

假設每個出入口對應的觀眾采用擺渡車出行比例為60%，即每個出入口有2520名觀眾乘坐擺渡車。由于乘客基數過大，將擺渡車泊位同樣按照坐席區域分成3個部分，觀眾步行至各區域對應的擺渡車泊位，A區擺渡車泊位客流量為Az=2520。經過實地觀察，演唱會于22∶10結束，從第一名觀眾離場至觀眾離場完畢共持續約45 min，計算可得β=56 人·min-1。

如圖3所示，距離大連體育中心體育館最近的公交場站為大連公交客運集團有限公司汽車二分公司同德路客運站停車場，所停放車輛滿足擺渡車使用需求，市內行駛時可滿足滿載w=100人。根據公式(3)，結合表1數據計算可得，t1=15 min，線路上各路段具體行駛時間如表2所示。

圖3 公交場站—大連市體育中心體育館行駛路線示意圖

運行路線長度/km道路等級運行速度/km·h-1運行時間/min西北路5.40主干路408.1松江路2.70次干路305.4金榮路0.50支路201.5合計8.60——15.0

如圖4所示，距離大連市體育中心體育館最近的軌道交通車道為華北路地鐵站。根據公式(3)，結合表1數據計算可得μ=10 min，路線上各路段具體行駛時間如表3所示。將μ=10 min代入式(4)計算可得λ=5 人·min-1。

表3 大連市體育中心體育館—華北路地鐵站行駛時間

圖4 大連市體育中心體育館—華北路地鐵站行駛路線示意圖

根據式(7)求解得出活動現場A區的擺渡車最佳開行數量為17輛。

3 結論

本文建立的模型能夠在考慮擺渡車租賃成本的基礎上，進一步考慮乘客候車成本因素，提出大型演出散場后開行擺渡車疏散人群緩解現場交通擁堵的最優數量。研究結果具有較強的實用性，減少了私家車出行數量，降低發生交通擁堵概率，同時考慮了成本因素，避免盲目設定擺渡車開行數量造成成本過高，具有一定的實際應用價值。