考虑舒适度的寒冷山地大型冬季活动交通评价

许 宁，贾美茹，曹 静，秦焕美，陈艳艳，朱楚琦

(北京工业大学 北京市交通工程重点实验室，北京 100124)

寒冷山地地区举办的大型冬季活动由于山地复杂且气候寒冷[1]，人群在户外活动的时间，如排队、步行和等待等，以及户外活动的空间，如排队区域、乘坐交通方式的车内空间等，在时间和空间上的需求与一般大型活动都截然不同[2-3]。因此，在进行寒冷山地大型冬季活动交通组织时，需要考虑客流在寒冷山地大型活动观赛过程中的舒适性感受，以保证交通组织的时效性、安全性。

关于大型活动交通组织方案的研究：Minis等[4]在雅典冬奥会提出制定服务规范、预估公交车队规模的方法，以保障冬奥会赛事的顺利举办；Zhang等[5]以运营成本最小和乘客等待时间最小为目标，建立了客运专线双目标优化模型，使用遗传算法得到最优解。国内研究起步较晚：刘小明等[6]在分析北京奥运会行人交通组织时，建立了集散时间、舒适度、有序度等评价指标来评估交通组织方案的优劣；温馨等[7]对大型活动交通组织关键管理技术进行研究，设计交通组织方案，成功解决了新建场馆在公共交通配套不完善情况下举办大型活动交通组织的难题；龙琼等[8]提出面向大型活动的个性化区域交通控制方法，构建个性化管理与交通控制模型,有效解决大型活动区域交通控制问题；王晓光等[9]建立公共活动交通需求模型，根据疏散特征采取交通管制措施，缓解路网压力；王存秋等[10]在不改变原有设施布局下分析客流拥堵点、降低客流密度、提高客流速率进行客流组织优化；管欣宇等[11]考虑均衡满载率定制公交调度，减少乘客等待时间、提高乘车舒适度。

国外较早开展基于外部环境的人体舒适度方面研究：Terjung[12]在1966年首先提出了气候舒适指数和风寒指数[13]概念；Tejedor等[14]利用热红外技术确定老年人寒冷情况下的舒适度方法。国内对人体舒适度的研究始于20世纪80年代，主要在旅游领域，并对国外的人体舒适度模型开展了一系列的研究工作。An等[15]以中国寒冷地区城市西安、哈密为代表，建立UTCI舒适性指标，对居民温度感知及室外环境进行比较；Ma等[16]提出针对同一地区的城市与郊外建立不同舒适度评价指标体系；Huang等[17]调查在冬季环境下温度对于学生户外活动的影响；韩文堂等[18]从人体舒适指数和寒冷指数两方面对各省区旅游气候舒适度进行了定量评价，并提出了有针对性的游玩适宜季节及穿衣类型等；孙广禄等[19]基于人体舒适度指数和风寒指数模型，分析京津冀地区人体舒适度时空特征，通过聚类方法在地域上将地区分为热舒适平原山地区、冷舒适滨海区和冷不舒适高山区；陈睿智[20]利用WBGT评价指标将夏季和冬季微气候舒适度分为7个等级；潘福全等[21]建立地铁密集人群风险等级模型，将风险等级从非常安全到非常危险划分为五级。

以上主要是在交通管理设施方面对大型活动交通组织进行优化，以及人们在舒适性情况下的感受及建议，但对于寒冷情况下的大型交通组织活动与舒适度联合研究相对较少。同时，研究的主要方面在于如何快速疏散客流及经济最大化等，并没有从寒冷情况下对人们的实际时间及空间舒适度进行研究，更没有针对性地提出相应措施。鉴于寒冷山地地区大型冬季活动所处室外环境的特殊性，需要基于寒冷天气下的观众心理感受和体验进行交通组织方案制定和评价。因此，文中分析观众在参加大型冬季活动时的时间和空间需求心理阈值，构建寒冷指数模型，并在此基础上以大型冬季活动下人们的时间心理阈值(排队时间、步行时间、交通工具运输时间)和空间心理阈值(排队空间、步行空间、车内空间)作为舒适度评判标准，建立时间和空间舒适度评价指标体系，最终结合2022年北京冬奥延庆赛区案例进行分析。通过调整赛区内公交巴士发车间隔、安检设施数量等措施提升人们游玩的舒适度。从而为2022年北京冬奥会等大型国际冬季活动的交通布局及优化提供参考。

1 大型冬季活动客流需求调查分析

1.1 客流需求调查概述

为深入了解客流在寒冷山地区域参加大型活动时的需求，为交通组织评价提供参考，文中以北京2022年冬奥会延庆赛区核心区高山滑雪赛事为基本情境，高山滑雪比赛中心包含上/落客步行区、场馆区、索道及大巴运行区、集散广场等区域，如图1所示。

图1 北京2022年冬奥会延庆赛区高山滑雪、雪车雪橇区域位置

调查问卷采用RP(Revealed Preference)行为调查和SP(Stated Preference)意向调查相结合的方式，调查内容包括以下三个部分，采用网络发放问卷形式进行调查，共获取有效问卷数据220份。

1)个人基本信息。性别、年龄、职业、家庭月收入。

2)空间心理阈值。设置3个温度区间，分别为-15～-10 ℃、-10～-5 ℃、-5～0 ℃，询问被调查者在不同温度区间下对排队空间和步行空间拥挤程度的感知[22](见图2)。划分为6个服务水平等级，对应6个空间客流密度水平A-F[23]，对应表1的6个不同排队、步行空间等级。

表1 寒冷山地大型冬季活动排队和步行空间舒适度分级

图2 客流密度水平A～F

3)活动过程的时间心理需求阈值。包括到达赛区过程中可接受最大巴士排队等待时长、安检排队时长以及可接受的户外观看比赛时间。进入赛区后，可接受的巴士或缆车最长排队等待时间、落客区到比赛场馆的最大步行时间。比赛结束散场时，可接受的缆车或巴士从比赛场馆到山下巴士上客区的时间。

1.2 调查数据初步分析

1.2.1 个人基本信息

被调查的样本性别分布均匀，男性占51%，女性占49%；年龄主要为18～25岁，占40%，其次为41～50岁，占19%；职业分布中，其他人员占比最大，为56%，其次为事业科研单位，占14%；家庭月收入分布主要在0.5～1万元，占29%，其次为1.5～2万元，占19%。

1.2.2 空间心理阈值分析

基于设定情景的客流密度水平，调查人们对于排队、步行空间拥挤程度的接受度。从图3可看出，不同温度区间下E、F排队拥挤比例达到50%以上，此时人均排队空间小于0.28 m2·人-1。从图4看出不同温度区间下，D、E、F步行拥挤比例达到50%以上，此时人均步行空间小于2.23 m2·人-1。由图3和图4可知，较少比例认为A、B情形下排队和步行拥挤，此时的人均排队空间大于0.93 m2·人-1、人均步行空间小于5.58 m2·人-1,可将此作为大型冬季活动设施布局和客流组织的参考。因此，温度对空间客流拥挤感知的影响不大。

图3 不同温度下排队空间拥挤接受度比例

图4 不同温度下步行空间拥挤接受度比例

1.2.3 时间心理需求阈值分析

由图5可知，无论是到达赛区还是进入赛区到达高山场馆过程中，观众可接受巴士排队等候时间在30 min内的占比达到89%以上，在20 min内的占比达到70%以上。在可接受安检排队时间方面，由调查可知主要在20 min内，占84%。因此，应将排队等候时间控制在20 min内，控制巴士和缆车可忍受排队等候时间在20 min内。

图5 可接受的巴士和缆车排队等候时间分布

在可接受的户外观看比赛时间方面，由调查得知主要在3 h内，占比为96%，2 h内的占比为79%。可以得出，大部分观众可接受的户外观赛时间阈值在2 h内。

在入场观众可接受巴士或缆车落客点到场馆方面，由调查可知最大步行时间在30 min内，占比为87%，20 min以内占比为70%，说明活动设施布置和交通组织应尽量使得观众步行时间均在20 min内。散场时，观众无论是乘坐巴士或是缆车到达山下巴士上客区(见图6)，可接受的交通工具运输时间在30 min内，占比均达到了85%以上。说明应合理引导观众散场，尽快将观众在30 min内疏散。

图6 散场时可接受高山场馆到山下上客区时间分布

2 舒适度服务水平分级

舒适度是指人们在客观环境下从生理和心理方面得到的满意程度评价。文中研究在大型冬季活动特定的交通设施服务和组织策略下，观众所感受的服务舒适性水平[24]，以寒冷指数、时间舒适度及空间舒适度来综合评价观众在大型冬季活动中的体验和感受，并对交通组织策略的服务水平进行评价。

根据调查数据并借鉴相关研究成果，建立舒适度阶梯评价模型，如图7所示。由于寒冷山地气候寒冷，人们的时间、空间忍耐力相比夏季大型活动会有不同。首先，根据寒冷指数对温度进行分区，对每个温度区间下观众的空间舒适度和时间舒适度进行分级评价。

图7 舒适度阶梯评价模型

2.1 温度区间划分

根据国家地方标准和环境气象手册得到10月至次年3月的寒冷指数算式为

(1)

式中：N为寒冷指数；u为平均风速，m·s-1；T为平均温度，℃。

寒冷山地区域的温度处于-15～0 ℃，风速基本为0～3.3 m·s-1，根据寒冷指数可分为3个温度区间，如表2所示，分为三个等级。

表2 寒冷指数分级及人体感觉描述

2.2 时间舒适度分级

时间舒适度评价主要包括安检及交通工具上车排队时间、落客区到场馆的步行时间和乘坐交通工具运输时间，根据问卷调查数据，初步分析获得寒冷山地大型冬季活动时间舒适度分级(见表3)。从表3可知时间舒适度尽量控制在良等级及以上，即排队、步行时间应小于20 min，交通工具运输时间应小于30 min。

表3 寒冷山地大型冬季活动的排队、步行、交通工具运输时间舒适度分级

2.3 空间舒适度分级

空间舒适度包括排队空间、步行空间和车内空间3个方面。在排队空间和步行空间方面，借鉴美国HCM2000[25]的行人设施服务水平分级，考虑主客观因素,如客流密度、步速、安全性等[26]，得到表1所示排队和步行空间舒适度A～F 6个服务水平等级。

由前面图2、图3可知，通过寒冷山地大型冬季活动调查得出以下情况：在排队拥挤中有超过半数人认为E、F情景拥挤，C、D情景有接近50%认为拥挤；在步行拥挤中，超半数人认为D、E、F情景为步行拥挤，C情景有接近50%人认为拥挤；认为A、B情景排队、步行拥挤的人数比例较少。所以，应控制排队空间等级在0.28 m2·人-1及以上，步行空间等级在2.23 m2·人-1及以上。建立排队空间、步行空间的舒适度等级，如表4所示，应控制人均排队空间>0.28 m2·人-1，人均步行空间>2.23 m2·人-1,处于良级及以上。

表4 寒冷山地大型冬季活动的排队、步行空间舒适度分级

在车内空间舒适度方面，寒冷山地环境下道路坡度大、急弯多，常采用大巴车辆行驶。为保证安全尽量不安排站立乘客，可以设置折叠板凳(30 cm×30 cm)作为临时座位。根据大巴常规座位和临时座位面积，计算人均有效车内面积为

(2)

式中：Saver为人均有效车内面积，m2·人-1；S为标准座位面积，m2；Stemp为临时座位面积，m2；ntemp为临时座位数;qn为车上总人数。

缆车由于人数固定且较少，仅考虑分析大巴车内空间。考虑寒冷山地情况，大巴以30座为标准车型，临时座位为8个，每个标准和临时大巴座位面积分别为0.18 m2、0.09 m2。得到寒冷山地大型冬季活动车内空间舒适度分级(见表5)。保证安全的适宜车内舒适度应在良级及以上，即≥0.16m2·人-1。

表5 寒冷山地大型冬季活动的车内空间舒适度分级

3 案例分析

文中以2022年北京冬奥会延庆赛区为例，延庆赛区位于北京远郊山地，承办雪车雪橇和高山滑雪比赛[27]。文中通过对寒冷山地环境下客流交通组织的舒适度进行评价，从而进行交通优化设计。案例主要以排队时间、车内空间、排队空间进行指标评价和交通优化。

考虑最不利工况条件，即雪车雪橇和高山滑雪比赛同时开赛，上座率为100%，雪车雪橇场馆观赛席位为7 500个，高山滑雪场馆竞技和竞速比赛区分别提供4 000个席位。可计算出当日观众总量为15 500人。根据冬奥会官方项目相关资料可知大型活动观众到达率分布如表6所示。

表6 赛前观众到达人数分布

由于观看比赛观众的到达重叠，高峰时段半小时到达人数达到8 525人，观众到达延庆赛区后需乘坐大巴统一到达安检广场。已知冬奥会官方设置安检广场大巴停车位21个，每辆大巴载客量为30人，周转时间为10 min，根据“到达-消散曲线法”可计算出赛前各时段的排队时间、车内空间舒适度(见表7)。

表7 优化前观众乘坐巴士排队时间、车内空间舒适度

根据表3中的排队时间舒适度分级，即在观众客流到达、比赛开始前1 h，大巴运力能满足观众的到达需求，此时车内空间舒适度为优级，排队时间舒适度为优级。在开赛前0.5～1 h,排队时间舒适度等级为中级，车内空间舒适度等级为良级。赛前0.5 h至比赛期间，排队时间和车内空间舒适度等级都为差。

为提高舒适度等级、减少环节操作，在开赛前0.5～1 h时，通过增加临时座位，即大巴可达到38个座位来满足需求，此时排队时间为14 min，排队时间的舒适度等级为良，车内空间舒适度属于良级，基本满足观众舒适度要求。在赛前0.5 h以及比赛期间为减少观众排队时间、保证空间舒适度，调整巴士发车间隔为5 min，建立考虑排队时间的临时巴士停靠泊位数量增加模型，算式为

(3)

式中：nadd为临时大巴停车位；Q为每时间段到达总人数；ntemp为大巴启用临时座椅数；th为时间段；tquene为控制排队时间；Δt为大巴发车间隔；npark为安检广场大巴停车位。

经计算需要临时增加停靠泊位5个，使排队时间处于20 min内，排队时间舒适度处于良级及以上。优化后排队时间、车内空间舒适度如表8所示。

表8 优化后观众乘坐巴士排队时间、车内空间舒适度

到达安检广场后观众需要进行安检，安检详细信息如表9所示，安检处观众到达数算式为

(4)

式中：Qcheck为从开始排队至第k个时间间隔安检处到达观众总数，αx为在第k个时间间隔观众到安检处的平均到达率，th为时间段。

通过到达率以及时间间隔30 min，可计算得出安检处观众人数-时间分布(见图8)。安检广场信息如表9所示。通过“到达-消散曲线法”计算观众安检排队时间，在开赛前0.5 h无需排队，到开赛0.5 h时到达的观众需排队25 min，不符合要求。为使安检区观众排队时间符合良等级以上，根据计算需临时增加安检设施3个。

表9 安检广场信息

图8 安检处观众人数-时间分布

根据空间舒适度评价表可知此时排队空间舒适度为良级，满足观众排队舒适度要求，高峰时可适当添加临时围栏，使排队人群有序、不随意穿插变换排队队伍，从而提高舒适度。

4 结 论

由于寒冷山地大型冬季活动与一般大型活动不同，人们时间、空间可接受阈值不同。为了解客流在寒冷山地参与大型活动交通组织过程中的舒适度情况，提升大型冬季活动游玩舒适度，基于客流需求问卷调查得出以下结论。

1)时间上：排队、步行时间应小于20 min，交通工具运输时间应小于30 min;户外观赛时间小于2 h。空间上：人均排队空间应大于0.28 m2·人-1，人均步行空间应大于2.23 m2·人-1。

2)建立舒适度阶梯评价模型，将排队时间、步行时间、交通工具运输时间划分为优、良、中、差4个等级;将人均排队空间、人均步行空间和人均车内空间划分为优、良、差3个等级。

3)以2022年北京冬奥会延庆赛区为例，对其舒适度进行指标评价，得出赛前1 h之后排队时间舒适性等级为中、赛前0.5 h后车内空间舒适性等级为差的结论，不符合要求，通过调整巴士发车间隔5 min，增加临时停车泊位5个，使其满足舒适性要求。对安检区排队时间，为使排队时间小于20 min，增加安检设施3个。对安检区排队空间进行评价，得出排队空间舒适度为良级，满足要求。同时，必要时可临时增加护栏，提高安全性。

通过建立寒冷山地大型冬季活动交通组织方案舒适度评价体系，可为冬奥会等寒冷山地等大型冬季活动的设施配置和交通组织提供一些参考借鉴，提升人们游玩舒适度。