考虑残障人员行为特征的行人流运动规律研究

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随着城市化进程不断推进,城市中步行设施和大型交通枢纽内行人交通需求越来越高,人员分布越来越密集,一旦发生突发事件,容易造成严重的人员伤亡和财产损失。由于当前社会人口老龄化严重,人群中通常包含多种人员,如老人、残障人员。当突发事件发生,他们由于感觉器官、运动功能、甚至智力等因素限制,活动能力差,往往成为最大的受害者。探究包含残障人员的异质人群运动规律,能够为步行设施和大型交通枢纽内部设计提供理论支撑,为保障行人交通安全提供参考。本文以混合多种类型行人(含正常人、拄拐杖者、持手杖的老人、乘坐轮椅者以及盲人)为研究对象,通过实验和模型对其定量指标、行为特征进行了详细分析,以期在实际公共交通管理中得到应用。本文首先开展可控实验,研究残障人员在通道内的单向和双向运动特性以及对行人流的影响。通过观察,发现了超越行为、帮助行为、分层现象等。分析通道通行情况,发现行人在通道中的平均运动速度与残障人员比例呈负相关关系,双向流中流量较大方向(主要流)的行人平均速度显著大于另一方向(次要流);双向流中行人的偏移距离通常大于单向流中,且双向流中次要流行人的偏移距离明显大于主要流行人。计算得到速度—密度、流量—密度关系基本图,并对比经验数据,发现帮助行为对异质人群通行具有促进作用,而残障人员对通行效率具有负面影响。通过拥塞等级和人群危险度分析,发现包含残障人员的异质人群即使在低密度下的拥塞等级也较高,产生拥堵的可能性也较高。接着,本文提出考虑残障人员行为特征的单向和双向行人流运动模型。基于场域模型,考虑行人体积差异、运动速度差异、超越与帮助行为,建立了适合模拟残障人员运动的单向行人流模型。模拟发现,当人员视野距离为2 m时,可以更好地控制前向距离,方便评估超越路径;模型再现实验中出现的残障人员比例和帮助行为的影响,发现超越行为在密度小于0.3 ped/m~2时能够显著提高运动效率。进一步考虑行人绕行、避让行为,建立了涉及残障人员的双向行人流运动模型。模型再现分层现象,以及残障人员对通行效率的负面影响,发现乘坐轮椅者和盲人对通行效率的阻碍最大,适当的超越意愿能够显著增加流率。基于上述实验数据,对两个模型进行参数校验,得到的模拟结果同实验结果吻合程度较高,验证了上述模型。最后,对本文进行总结,并提出未来展望。
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