大型活动散场人群疏散城市摆渡车开行方案模型

刘 畅，左忠义，孟子悦

(大连交通大学交通运输工程学院，辽宁大连 116028)

随着物质生活水平逐渐提高，人们对文化娱乐活动的要求越来越高，各类大型文体活动正频繁地出现在人们的日常生活中。但大型活动散场时产生的人群聚集，大量私家车所带来的交通拥堵，给城市交通的疏散能力带来了一定的考验。开行城市摆渡车可以引导人群采用公交方式出行，减少私家车出行量，并以最快速度将活动现场人群疏散到周边交通枢纽(公交枢纽站、轨道交通车站)，避免活动现场人群堆积发生意外。崔洪军[1]研究了大型活动散场时观众离开活动场所的客流规律，并在此基础上确定了观众到达停车场的流量分布规律。张和生[2]提出一种精确估计路段平均行程时间的估计方法。陈茜[3]为了研究大型活动消散过程中交通流分布状况，分析了大型活动中突发事件对交通流分布的时空影响特征。甘勇华[4]借助legion仿真软件建立仿真系统，运用openCV工具对大型活动行人步行特征参数进行标定，仿真分析了亚运会开幕式散场行人交通运作状况和公共交通服务水平等情况。郭雩[5]利用调查问卷的方法对地铁突发事件下不同人群的安全意识及疏散行为特性进行初步的调查分析研究，以供人员疏散研究和制定合理有效的应急疏散方案参考。以往对大型活动散场人群疏散的研究较少，本文提出一种在活动现场与周边交通枢纽间开行城市摆渡车的疏散方案，并建立考虑摆渡车开行成本与乘客体验的最优摆渡车开行方案模型。

1 开行摆渡车数量模型的建立

1.1 模型建立的思路

轨道交通线路固定，当活动现场距离轨道交通车站较远时，轨道交通对客流的吸引能力不足。而常规公交夜间停运早且运量有限，交通管理部门为了尽快将活动现场的人群疏散开，恢复现场交通秩序，避免导致周边交通瘫痪，可在活动现场与距离最近的交通枢纽或轨道交通站点间开行城市摆渡车，观众可凭演出门票免费乘坐，减少私家车出行数量。

摆渡车的概念来源于飞机场，它是连接机场内候机厅和远机位飞机的唯一通道，是旅客自候机厅到远机位飞机的通行工具。城市摆渡车是应用于城市的使用新能源车辆开展短途接驳的公共交通工具，是城市公交系统的子系统，是大型公交的延伸。城市摆渡车采用低速、绿色、节能、环保的电动车，是一种慢行交通方式。但在实际中，由于缺乏对城市摆渡车开行的研究，且国内在这方面的应用较少，不能很好地把握开行摆渡车的数量。多开行摆渡车，可以更快将活动现场的人群疏散完毕，但是城市摆渡车的租赁费用就会增多，因此需要综合考虑大型活动散场时乘客候车的时间成本与摆渡车租赁费用之间的关系，以总成本最小为目的来决定开行摆渡车的数量。针对这一问题，本文提出城市摆渡车开行方案模型，以期有助于大型活动散场后的客流疏散。

1.2 模型建立的基础

本文所涉及的符号含义如下所示：

B(t)——t时刻候车人数；

β——单位时间内到达摆渡车泊位的人数；

df——距离出入口最远的观众离场时间；

dc——距离出入口最近的观众离场时间；

Az——出入口对应的疏散观众总人数；

γ——将乘客的平均候车时间转换为乘客候车成本的经验折算系数，设为每人0.5元[6]；

c——每位司机的一次性支出费用，参考大连市场价格定为50元；

δ——单位时间内每辆摆渡车的租赁费用，参考大连市场价格定为每小时180元；

λ——单位时间内每辆摆渡车的平均运能；

μ——摆渡车从活动现场到城市轨道交通站点所需时间；

L——城市摆渡车行驶路线长度；

lε,ε=1,2,…,n——摆渡车行驶路线上各等级路段的长度；

vk——摆渡车不同路况下在各等级道路上的行驶速度；

t1——摆渡车到达活动现场的时间；

t2——活动现场人群疏散完毕的时间；

x——开行城市摆渡车的数量；

w——每辆摆渡车的满载人数；

c(x)——租赁x辆摆渡车时的总成本。

1.3 模型假设

摆渡车开行数量受多种因素的影响，在建立模型时，需要对外部的环境进行理想化概括。因此，作出如下假设：

①据交通心理学研究表明，人们的出行距离若在1 km以内，多数人会选择步行；当出行距离超过1 km，机动化交通方式就成为多数出行者的选择[7]，故本文将研究范围定为活动现场周边1 km内没有轨道交通站点。

②演唱会观众可凭演唱会门票免费乘坐摆渡车，以此鼓励观众采用公交出行，减少私家车数量。

1.1临床资料:选取2016年1月至2017年6月我院的肢体功能障碍脑梗死患者70例进行分析,共有男性68和女性52例,均是49至76岁患者,平均67.9±7.8岁;合并疾病:49例高血压、12例冠心病、10例呼吸系统疾病、6例糖尿病。所有患者均符合1995年全国第四届脑血管病学会制定的脑梗死诊断标准,排除合并认知障碍、精神病及有精神病家族史的患者。将患者分成对照组和观察组,使用不同护理方式,两组都有60例患者,其一般性资料对结果不产生影响。

③开始疏散后，城市摆渡车行驶线路实行交通管制，不允许社会车辆驶入直至人群疏散完毕。

④道路环境畅通，无交通事故的发生，活动结束后即接到出车命令，随后摆渡车车队以最快速度到达活动场地。

⑤可租赁的摆渡车数量x足够多，且车型一致，运能相同。

⑥场馆外部有场地供摆渡车停放，车辆的满载率w一定，超过满载率即出发，乘客上下车时间忽略不计。

⑦摆渡车将乘客运送至活动场地最近的城市轨道交通车站后返回活动场地继续疏散人群。

⑧活动现场需要疏散的人群数量足够多，摆渡车到达活动现场前候车人数持续增长。

1.4 模型建立

在建立摆渡车开行方案模型时，主要考虑乘客和城市摆渡车租赁费用出资方的双重利益。其中，以乘客总候车成本最小为乘客的目标函数，以摆渡车租赁费用最小为出资方的目标函数，建立模型。

1.4.1 观众到达摆渡车泊位的时间分布规律

(1)

1.4.2 摆渡车行驶时间

通过公式(2)可求得摆渡车在前往活动现场所花费时间。

(2)

将城市摆渡车行驶路线上的路段按道路等级分为快速路、主干路、次干路和支路，将路段的平均行程速度划分为5个等级(表1)，1级表示运行最畅通，5级表示运行最拥堵[8]。结合摆渡车发车时间段路况，根据表1数据可得摆渡车在不同等级路段上的行驶速度。

表1路段平均行程速度等级划分km·h-1

拥堵等级1级2级3级4级5级快速路>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 摆渡车单位时间运能

摆渡车将乘客运送至活动场地最近的城市轨道交通车站后返回活动场地继续疏散人群，摆渡车单位时间内运能取决于每小时可在活动现场与轨道交通车站往返次数λ。

(3)

1.4.4 候车乘客数量

图与t关系示意图

(4)

于是，

(5)

1.4.5 乘客候车成本及租赁摆渡车总成本

根据模型基础中γ和δ的定义可得，在摆渡车疏散现场人群的过程中，现场乘客候车总成本为γB(t1)+γB(t2-t1)，摆渡车租赁总费用为δ(t2-t1)x，司机一次性支出总费用为cx，将(4)(5)代入，得到乘客候车成本及租赁摆渡车总成本为：

(6)

1.4.6 模型求解

(7)

2 案例分析

将大连市体育中心体育馆举办演唱会后散场为研究对象，对建立的摆渡车开行方案模型进行可行性检验，得出最优摆渡车开行数量。经调查，体育场建筑面积7.2万平方米，拥有1.8万个座位，除去遮挡区坐席，演唱会当天现场上座率达到70%，现场观众共有1.26万人左右。共开放3个出入口使用，分别对应演唱会A区、B区、D区的二层看台及地面一层，如图2所示。每个出入口对应疏散4240名观众，下面以A区为例进行计算。

图2 大连市体育中心体育馆演唱会坐席示意图

假设每个出入口对应的观众采用摆渡车出行比例为60%，即每个出入口有2520名观众乘坐摆渡车。由于乘客基数过大，将摆渡车泊位同样按照坐席区域分成3个部分，观众步行至各区域对应的摆渡车泊位，A区摆渡车泊位客流量为Az=2520。经过实地观察，演唱会于22∶10结束，从第一名观众离场至观众离场完毕共持续约45 min，计算可得β=56 人·min-1。

如图3所示，距离大连体育中心体育馆最近的公交场站为大连公交客运集团有限公司汽车二分公司同德路客运站停车场，所停放车辆满足摆渡车使用需求，市内行驶时可满足满载w=100人。根据公式(3)，结合表1数据计算可得，t1=15 min，线路上各路段具体行驶时间如表2所示。

图3 公交场站—大连市体育中心体育馆行驶路线示意图

运行路线长度/km道路等级运行速度/km·h-1运行时间/min西北路5.40主干路408.1松江路2.70次干路305.4金荣路0.50支路201.5合计8.60——15.0

如图4所示，距离大连市体育中心体育馆最近的轨道交通车道为华北路地铁站。根据公式(3)，结合表1数据计算可得μ=10 min，路线上各路段具体行驶时间如表3所示。将μ=10 min代入式(4)计算可得λ=5 人·min-1。

表3 大连市体育中心体育馆—华北路地铁站行驶时间

图4 大连市体育中心体育馆—华北路地铁站行驶路线示意图

根据式(7)求解得出活动现场A区的摆渡车最佳开行数量为17辆。

3 结论

本文建立的模型能够在考虑摆渡车租赁成本的基础上，进一步考虑乘客候车成本因素，提出大型演出散场后开行摆渡车疏散人群缓解现场交通拥堵的最优数量。研究结果具有较强的实用性，减少了私家车出行数量，降低发生交通拥堵概率，同时考虑了成本因素，避免盲目设定摆渡车开行数量造成成本过高，具有一定的实际应用价值。