【正文】 SimWalk 基于社會(huì)力模型的勢(shì)場(chǎng)模型 建筑空間布局 ,仿真全局參數(shù) ,創(chuàng)建起始點(diǎn) (區(qū) )、退出點(diǎn) (區(qū) )、等待點(diǎn) (區(qū) )等對(duì)象并定義參數(shù) 四種顯示模式 ,截圖和動(dòng)畫、事件統(tǒng)計(jì)、個(gè)體統(tǒng)計(jì)、人群統(tǒng)計(jì)、出口統(tǒng)計(jì)等 不能 AnyLogic 社會(huì)力模型 創(chuàng)建環(huán)境對(duì)象并設(shè)置屬性 ,創(chuàng)建行為流程圖并設(shè)置對(duì)象屬性 輸出動(dòng)畫和行人數(shù)目、平均密度、停留時(shí)間等數(shù)據(jù) 支持 以上四款微觀仿真軟件同時(shí)支持正常情況和疏散情況下復(fù)雜的行人運(yùn)動(dòng)行為 ,其核心是元胞自動(dòng)機(jī)模型或社會(huì)力模型 ,輸入建筑布局圖和數(shù)據(jù) ,對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和標(biāo)定 ,可輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)和圖形以作深入分析。 北京建筑大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ） 19 第 3 章 行人空間特性與步行速度影響因素 在整個(gè)行人 人群運(yùn)動(dòng)中，人是最基本的個(gè)體。每一個(gè)個(gè)體的行為特性都會(huì)影響著人群的行為特性。 行人的空間占有特性是指行人對(duì)空間的需求特性。 在研究人群行為特性時(shí)，首先需要對(duì)每個(gè)個(gè)體在各種狀態(tài)下的行為進(jìn)行分析研究 。 行人空間需求是私人空間需求 ,具有私密性和領(lǐng)域性 ,分為行人靜態(tài)空間需求 、 動(dòng)態(tài)空間需求和攜帶行李的時(shí)的空間需求 。 行人 靜 態(tài)空間需求 人在靜止不動(dòng)時(shí)速度為零，只是占據(jù)一定的幾何空間， 包括行人身體本身所占用的空間和行人為與周邊人或障礙物保持一定距離而需要的 舒適安全距離 ， 身體尺寸 可以用人體俯視考慮個(gè)體 本身 所占 空間大小。個(gè)體的占地面積由其方向上的最大生理尺寸決定，通常使用肩寬 b 和身體厚度 d 來(lái)決定。為了簡(jiǎn)便計(jì)算，通常將個(gè)體抽象成橢圓形，具體下圖所示。 圖 31 靜態(tài)人體橢圓形模型 由上圖的幾何尺寸可知，個(gè)體占地面積 Sp( 2m )可分別表示為： 14pE p pS b d?? 由于世界各地人體的生理尺寸并不相同，因此會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出來(lái)個(gè)體占據(jù)空間不同。通過查閱資料，得出不同地區(qū)人群生理尺寸 的數(shù)據(jù)，如下表所示 ： 北京建筑大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ） 20 表 31 各個(gè)地區(qū)人體生理尺寸 國(guó)家 性別 最大肩寬 （ cm） 身體厚度 （ cm） 所占面積 （ m178。） 英國(guó)（ UK） 男性 51 女性 波蘭（ Pol.） 男性 女性 41 日本（ Japan） 男性 41 女性 中國(guó)香港（ HK） 男性 47 女性 27 美國(guó)（ USA） 男性 29 女性 44 30 法國(guó)（ Fr.） 男性 28 女性 47 從上表資料中，不同地域的人擁有不同的人體生理尺寸， 參照我國(guó) 成年人靜止運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的人體尺寸 ，可計(jì)算 擁擠密度的最大上限 。 因此在研究人群擁擠狀態(tài)時(shí)行人個(gè)體尺寸研究特別重要。 舒適安全距離 舒適安全距離 ,是指行人避免與其他行人和建筑物接觸和碰撞 ,而保持的必要的身體和心理兩方面的舒適和安全距離 、 邊界距離 。 行人在行進(jìn)過程中一般都會(huì)與其周邊環(huán)境保持一定的距離 ,此現(xiàn) 象在環(huán)境心理學(xué)中被稱為 “ 邊界效應(yīng) ” ,這個(gè)距離的最小值稱為邊界距離 。 避讓距離指行人走行時(shí) ,對(duì)其它行人和建筑物做出避讓反應(yīng)的最遠(yuǎn)距離 ,即避讓反應(yīng)半徑 ,實(shí)質(zhì)為作用力范圍 。 進(jìn)入避讓距離的其它行人和建筑物若影響到行人的走行 ,則行人需要調(diào)整自己的步速和行走方向 ,實(shí)施避讓行為 ,從而保持自己的舒適安全距離和行走區(qū)域 。 舒適安全距離可分為行人與行人之間的舒適安全距離 (人際距離 )和行人與建筑物之間的舒適安全距離 (邊界距離 )。 兩種舒適安全距離距離都與行人的匆忙程度和所處的交通環(huán)境有關(guān) 。 行人走路越著急 ,所需的舒適安全距離越小 。 行人 不論是靜止還是走行 ,都需要舒適安全距離 ,但所需距離可能不同 ,隨走行的情況不同而改變 。 行人與建筑物之間舒適安全距離還取決于建筑物類型及其材質(zhì) 、 樣式 ,和行人運(yùn)動(dòng)的自由度 。 行人之間的舒適安全距離 ,也叫人際距離 ,除了與行人匆忙程度和交通環(huán)境有關(guān)北京建筑大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ） 21 外 ,還與民族和文化背景 、 年齡 、 性別 、 個(gè)人空間的方向和大小 、 個(gè)人習(xí)慣和職業(yè) 、人與人之間的親密關(guān)系 、 周圍人的衣服整潔度等因素有關(guān) 。 （ 1） 民族和文化背景 英美人選擇較大的個(gè)人空間需求 ,美國(guó)人把周圍 ,視為他的私人空間 。 而阿拉伯人則喜歡較近的人際距離 。 （ 2） 個(gè)人空間的方 向和大小 一般來(lái)說 ,個(gè)人的前方的個(gè)人空間較大 ,兩側(cè)最小 ,后方較小 。 例如 ,擁擠時(shí) ,陌生男女可以側(cè)肩相抵 ,或背靠背 ,絕少面對(duì) 面。 （ 3） 性別 男女之間距離一般會(huì)大于同性間 ,但也有特殊情況 ,如男女之間是夫妻或戀愛關(guān)系 。 （ 4） 人與人之間的親密關(guān)系 同伴之間的舒適安全距離會(huì)小于陌生人之間 ,夫妻和戀人間的人際距離小于普通人之間的距離 。 行人動(dòng)態(tài)空間需求 對(duì)于運(yùn)動(dòng)起來(lái)的個(gè)體所需要的空間研究，需要綜合考慮各個(gè)方面的影響因素。主要包括 步行運(yùn)動(dòng)區(qū) 、步行感知區(qū)域和反應(yīng) 區(qū)域 三個(gè)部分。動(dòng)態(tài)個(gè)體的行走速度、步幅、個(gè) 體所占空間都與靜態(tài)個(gè)體不同。 圖 31 行人運(yùn)動(dòng)空間示意圖 步行運(yùn)動(dòng)區(qū)的長(zhǎng)度主要是步幅和腳的長(zhǎng)度 。 根據(jù)國(guó)內(nèi)已有的調(diào)查資料 ,男性步幅平均 ， 女性步幅平均為 。 步行運(yùn)動(dòng)區(qū)的寬度比靜態(tài)空間需求的寬度稍北京建筑大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ） 22 微大些 。 步行感知區(qū)域 ,是指通常情況下 ,行人完全能感知到正前方行走的另一個(gè)行人 ,對(duì)他進(jìn)行完全觀察的距離內(nèi)的區(qū)域 。 該距離約為 — ,在此距離以外 ,行人視覺才感到舒服 ,以正常速度行走 ,雙方才不會(huì)產(chǎn)生碰撞 。 步行感知區(qū)域?qū)嶋H就是行人間的走行安全距離 。 反應(yīng)區(qū)域是指行人以常速行走時(shí) ,會(huì)影響到行人 走行和判斷的前方范圍 。 行人會(huì)注意和觀察反應(yīng)區(qū)域里的行人和建筑物 ,以便能夠適時(shí)的采取避讓行為 。 這個(gè)區(qū)域長(zhǎng)度等于反應(yīng)時(shí)間與正常步速的乘積 。 行人動(dòng)態(tài)空間需求包含了靜態(tài)空間需求 ,且一般比靜態(tài)空間需求大 ,所以靜態(tài)空間需求中的舒適安全距離 、 邊界距離 、 人際距離 ,也是行人動(dòng)態(tài)空間需求的一部分 。 攜帶行李行人的空間需求 當(dāng)行人攜帶有行李物品時(shí) ,占用的空間自然也要增加 。 普通的女士日用箱包 、 男士公文包 、 小型袋子等 ,對(duì)于行人走行影響很小 ,本論文對(duì)此不做考慮 ,只研究體積較大 、 重量較大 、 會(huì)影響行人走行速度和空間需求的行李和物品 。 較重較大的行李按攜帶方式可分為 :拉桿類 、 肩背類 、 提類及其它攜帶方式的物品 。 在我國(guó) 地鐵交通樞紐內(nèi) ,以雙背帶包 、 拉桿箱 、 旅行包等為主 。 表 32 行人攜物時(shí)寬 、 厚維度及投影面積 圖示 定義 寬度 ?（ m） 厚度 ?（ m） 投影（ 2m ） 單手提一大件行李 雙手提兩大件行李 攜帶拉桿箱 注：取行人尺寸為 北京建筑大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ） 23 如圖 所示為常見的行人不同攜帶方式和攜帶物品時(shí) ,占用的寬度 、 厚度和投影面積情況 ， 反映了攜帶行李行人的靜態(tài)空間需求 。 行人步速的概念 行人的步行速度是矢量 ,但一般只指速率 。 速度的方向一般為身體正前方向 ,但也有例外 ,如當(dāng)人側(cè)身穿過或斜穿人與人或人與建筑物之間的空隙時(shí) 。 行人速度是一個(gè)很籠統(tǒng)的概念 ,可分為 :期望速度 、 限制速度 、 實(shí)際速度等 。 從物理學(xué)的角度 ,行人速度又可分為 :瞬時(shí)速度和平均速度 。 期望速度 就是行人在步行交通環(huán)境中 ,在沒有其他行人和障礙物干擾時(shí) ,根據(jù)物理步行設(shè)施環(huán)境 ， 自身身體素質(zhì)和出行目的等條 件 ,期望達(dá)到的步行速度 。 期望速度也叫自由流速度 ,是個(gè)人的最大舒適度和最小的能量消耗之間的一個(gè)平衡值 。 一般可認(rèn)為期望速度就是行人的舒適速度 。 不過有例外 ,如行人著急趕時(shí)間時(shí) ,期望速度就大于舒適速度 。 期望速度的影響因素有物理交通環(huán)境和行人自身兩方面 。 不同的物理交通環(huán)境下 ,如平道 、 樓梯等 ,不同身體素質(zhì)的人 ,如男性和女性 ， 老人和青年 ,期望速度不同 。 實(shí)際速度 行人在具體的物理交通環(huán)境中 ,受周圍行人和建筑物的影響 ,實(shí)際行走的速度 。 實(shí)際速度間于最高速度和零之間 ,不一定是期望速度 。 限制速度 是指受物理步行環(huán)境的限制 ,行人只能以此速度位移 。地鐵交通樞紐內(nèi) 一般只有扶梯 、 電梯 、 自動(dòng)步行道等情況 ,限制速度就是電梯的速度 。 行人期望速度的影響因素 年齡 年齡是影響自由流環(huán)境下行人速度的主要因素之一 。 目前對(duì)此影響關(guān)系的研究 ,都是把年齡分為老人 、 中年 、 青年 、 中學(xué)生 、 兒童等年齡段 ,并結(jié)合性別因素對(duì)比不同年齡段的期望速度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)差異 。 此類研究都得出 ,按照平均期望速度由快到慢依次為 :青年 、 中年 、 兒童和老年人 。 中青年是 交通樞紐內(nèi) 主要組成人員 。 北京工業(yè)大學(xué)的調(diào)查結(jié)果顯示 ,青年人的步行速度變化范 圍是 —,均值為 。中年人的步行速度變化范圍是 — ,均值為。老年人的步行速度的變化范圍是 ,均值為 。兒童北京建筑大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ） 24 的平均期望速度為 ,要高于老年人 。 青年和中年的速度差別不是很大 ,特別是青年女性和中年女性的速度相差更少 。 青年中 ,中學(xué)生的平均期望速度為 ,略高于成年人平均速度 ,處于男性和女性平均速度之間 。 性別 通常來(lái)講 ,成年男性比女性高大 ,體力和耐力強(qiáng) ,步幅大 ,且女性喜歡穿高跟鞋和涼拖 ,邁步輕盈距離短 ,所以成年男性的步行期望速度和最高速度會(huì)比女性高 。 不同年齡段和不同物理交通環(huán)境下的男女速度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都顯示 ,男性的平均期望速度一般比女性高 — ,速度差別在平道上較大 ,在樓梯上較小 ,下樓梯時(shí)的差異比上樓梯小 。 出行目的 城市居民的出行目的與居民的年齡 、 職業(yè)相關(guān) ,一般可分為上班 、 上學(xué) 、 回家 、購(gòu)物 、 業(yè)務(wù) 、旅游 和其他 。 對(duì) 于早高峰城市地鐵交通樞紐內(nèi) 行人的出行目的 ， 上班 、上學(xué)出行比重 占 最大 ，購(gòu)物、旅游所占 比重 其次。 不同的出行目的對(duì)時(shí)間和舒適性要求不同 ,其期望速度會(huì)有不同 。 城市通勤者 ,攜帶物品很少 ,走行速度快 。 而長(zhǎng)途旅行者 ,攜帶的物品較多 ,導(dǎo)致速度較慢 。 旅游或購(gòu)物的行人 ,其時(shí)間要求和限制很少 ,攜帶物品也不多 ,期望速度適中 。 攜帶行李 較重的行李 ,會(huì)增加行人的負(fù)擔(dān) ,使步行速度降低 。 對(duì)于女性 ， 較重的手提箱包 ,影響非常明顯 。 在上下樓梯時(shí)需要把攜帶的拉桿箱提著行走 ,這對(duì)速度的影響也很大 。 攜帶的行李從體積 、 重量 、 數(shù)量和攜帶方式四個(gè)方面決定了其對(duì)行人的影響 。 對(duì)于以中長(zhǎng)途客流為主的客運(yùn)樞紐來(lái)說 ,地鐵交通樞紐 攜帶行李的行人的比例會(huì)較大 ,攜帶行李對(duì)行人速 度的影響就不可以忽視 。 地區(qū)差異 城市與農(nóng)村 、 不同國(guó)家或地區(qū) ,人們的期望速度有一定的差異 。 一般來(lái)說 ,城市里的人比農(nóng)村的人生活節(jié)奏快 ,時(shí)間觀念強(qiáng) ,走路步調(diào)較快 ,步幅較短 ,所以期望步速高 。不同國(guó)家或地區(qū)的人 ,體型特征和文化生活差異大 ,期望步行速度不同 。 如東方人比西方人身材矮小 ,所以統(tǒng)計(jì)出的東亞國(guó)家的行人平均期望速度會(huì)比歐美要低 。 不同學(xué)者在不同地區(qū)的調(diào)查研究表明 ,歐洲人的平均速度是 ,美國(guó)人是 ,澳大利亞人是 ,亞洲人是 。 主要服務(wù)于城市內(nèi)的客運(yùn)樞紐 ,行人 主要為城市居民 ,地區(qū)差異不大 。 北京建筑大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文 ） 25 場(chǎng)地條件 地鐵交通樞紐 的物理交通環(huán)境包括 :平道 、 坡道 、 臺(tái)階 、 樓梯和彎道等 。 不同類型的物理交通環(huán)境 (平道 、 上坡 、 下坡 、 上樓梯 、 下樓梯 、 扶梯 、 彎道等 )中 ,行人走行速度不同 。 既使同一類型的物理交通環(huán)境 ,建筑尺寸的不同 ,也會(huì)影響到行人的走行速度 。 其他因素 也有的文獻(xiàn)研究了身高和體重 ,認(rèn)為體重會(huì)影響人的靈活性 ,身高會(huì)影響人的步幅 ,所以會(huì)影響步行速度和加速能力 。 在基于動(dòng)力學(xué)的行人微觀交通仿真模型中 ,都把體重作為重要的參數(shù) 。 行人實(shí)際速度的影響因素 期 望速度 行人在實(shí)際行走時(shí)總是希望以期望速度行走 ,期望速度就是行人實(shí)際速度波動(dòng)的中心或上限 。 高峰時(shí) ,處于人流前方的行人一般表現(xiàn)出快速奔走的狀態(tài) ,以避免混入后方的擁擠人群而影響自己速度 。 人群前方行人的快速行走的行為減弱了對(duì)后方人流在的大面積擁堵和交織對(duì)自己出行狀態(tài)造成的影響 。 處于流線中部的行人 ,步速受限情況嚴(yán)重 ,采取被動(dòng)跟隨策略 。 所以人群中部的行人速度一致 ,表現(xiàn)出整體移動(dòng)的現(xiàn)象 。處于流線末端的行人 ,較前方人流而言更能自主選擇自己的步行狀態(tài) ,這類行人對(duì)時(shí)間價(jià)值的需求并不急迫 ,他們更注重空間環(huán)境的質(zhì)量 。 周圍行人流量、密度 在人流平峰時(shí)段時(shí) ,人群密度 一般較低 ,時(shí)空環(huán)境基本能夠滿足行人活動(dòng)需求 ,行人能夠在較大程度上地