（管理科学与工程专业论文）大型活动区域交通疏散模型及其应急策略研究.pdf

摘要 随着我国经济的发展，城市中以奥运会、博览会、演唱会等为代表的大型活 动举行次数越来越多，在大型活动为城市带来诸多好处的同时，它的频繁举行对 城市正常交通也带来了巨大压力。尤其近二十年来，我国城市化和机动化水平飞 速发展，交通拥堵、突发事件频发已成为我国许多城市的通病。在这种情况下， 大型活动的举行所带来的短时巨大的交通需求对以城市常规出行为目标的交通 管理带来了新的挑战。显然，依靠道路基础设施建设和城市本身交通运输系统的 自我调节来解决大型活动带来的短时交通问题是不经济、不现实的，因此科学合 理的进行城市交通组织管理成为解决大型活动交通问题的关键途径。 本文首先总结了国内外大型活动交通疏散和应急管理研究现状。借鉴国内外 应对大型活动交通疏散的经验和教训，结合我国城市开展大型活动期间区域交通 的具体特点，提出了大型活动区域交通车辆疏散模型和大型活动区域交通应急疏 散策略框架，给出了大型活动区域交通车辆疏散的路径选择方法和交通流分配模 型，并通过实例对该模型进行了验证。然后以天津体育中心2 0 0 8 年奥运会足球 比赛时的道路交通为例，应用上述模型得到场馆周围路网交通流的具体分配结 果，并将该结果与天津市交通管理局的预测结果进行了对比分析，说明了使用本 文模型获得的路网流量分配预测结果将更加合适。在预测结果的基础上给出了可 采用的区域交通疏散策略，从而为建立大型活动区域交通疏散组织方案提供决策 支持。 关键词：大型活动；区域交通；车辆疏散模型；应急疏散策略 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc h i n a se c o n o m y , m o r ea n dm o r el a r g es p e c i a le v e n t s ， s u c ha so l y m p i cg a m e s ，e x p o ，v o c a lc o n c e r t ，h a v eb e e nh e l di nm a n ym e t r o p o l i t a n s t h e s ee v e n t sb r i n gu sg r e a te c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t ；a tt h es a m et i m e ，t h e ya l s o b r i n gh u g ep r e s s u r e st oc i t y sn o r m a lt r a n s p o r t a t i o n e s p e c i a l l yi nr e s e n tt w od e c a d e s ， b e c a u s eo ft h ef a s td e v e l o p m e n to fu r b a n i z a t i o na n dm o t o r i z a t i o n ，t r a f f i cc o n g e s t i o n a n de m e r g e n ti n c i d e n t sh a v eb e e nc o m m o nf a u l t si nm a n ym e t r o p o l i t a n s u n d e rt h e c o n d i t i o n s ，l a r g es p e c i a le v e n t sb r i n ga b o u tm u l t i t u d i n o u sp e o p l e a n dv e h i c l e sa t s m a l la r e ai nas h o r tt i m e ，t h et r a f f i ca r o u n dt h ee v e n tl o c a t i o nb e c a m ev e r yb i g g e r t h a nn o r m a l ，w h i c hb r i n gb i gc h a l l e n g et ot r a f f i cm a n a g e m e n t o b v i o u s l y , i ti s u n e c o n o m i c a la n di m p r a c t i c a lt or e s o l v es u c ht e m p o r a r yt r a f f i cp r o b l e mb yi n c r e a s i n g t r a f f i ci n f r a s t r u c t u r eo rs e l f - r e g u l a t i o no fc i t y st r a f f i cs y s t e m t h e r e f o r e ，s c i e n t i f i c a n dr e a s o n a b l et r a f f i co r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n tb e c o m et h ek e ym e t h o dt o r e s o l v es u c ht r a f f 矗cp r o b l e md u r i n gl a r g es p e c i a le v e n t s i nt h i sp a p e r , t h ec u r r e n tr e s e a r c hs t a t u so fv e h i c t ee v a c u a t i o na n de m e r g e n c y m a n a g e m e n tu n d e rl a r g es p e c i a le v e n t sw a sd e s c r i b e da tf i r s t d r a w i n ge x p e r i e n c e s a n dl e s s o n sa b o u te m e r g e n c ye v a c u a t i o nu n d e rs p e c i a le v e n t sf r o ma b r o a d ，a c c o r d i n g t ot h es p e c i f i cc h a r a c t e r i s t i c so fr e g i o n a lt r a f f i cs i t u a t i o n ，av e h i c l ee v a c u a t i o nm o d e l a ts m a l la r e au n d e rs p e c i a le v e n t sa n dt h ea r c h i t e c t u r eo fr e g i o n a le m e r g e n c y e v a c u a t i o ns t r a t e g yw e r ep u tf o r w a r d 。t h e n ，t h es p e c i f i cm e t h o d so fv e h i c l ep a t h s e l e c t i o na n dt r a f f i cf l o wa s s i g n m e n tw e r ep u tf o r w a r da n dv e r i f i e db yas m a l l e x a m p l e a n dn e x t ，t a k i n gv e h i c l ee v a c u a t i o no ft h e2 0 0 8o l y m p i cf o o t b a l lg a m e si n t i a n j i ns p o r t sc e n t r ea sa ne x a m p l e ，w em a d e o u tt h es p e c i f i ct r a f f i cf l o wa s s i g n m e n t r e s u l tb yu s i n gt h em o d e lb u i l ti nt h i sp a p e r c o m p a r e dw i t ht h ep r e d i c t i n gr e s u l t m a d eb yt i a n j i nt r a f f i ca d m i n i s t r a t i o nb u r e a u ，s u c ht r a f f i cf l o wa s s i g n m e n tr e s u l tw a s p r o v e dm o r er e a s o n a b l e b a s e d o nt h er e s u l t ，t h e a p p r o p r i a t er e g i o n a l t r a f f i c e v a c u a t i o ns t r a t e g yc a nb em a d eo u t ，w h i c hp r o v i d ed e c i s i o ns u p p o r tf o rm a k i n g o r g a n i z a t i o np l a no fr e g i o n a lt r a f f i ce v a c u a t i o nu n d e rl a r g es p e c i a le v e n t s k e yw o r d s ：l a r g es p e c i a le v e n t s ；r e g i o n a lt r a f f i c ；v e h i c l e e v a c u a t i o n m o d e l ； e m e r g e n c ye v a c u a t i o ns t r a t e g y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得云津王些太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：李缴冬签字同期：汐7 年，月，7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权云洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：多7 年j , e l l7e l 导师躲露物q 萎 签字日期：口7 年j 月，7 日 学位论文的主要创新点 一、本文结合大型活动区域交通流分配的时空密集性和非平衡流等特 征，建立了适合大型活动区域交通流分配的预测模型，模型中采用 l o g i t 多路径选择方法计算车辆转向概率，采用d i a l 交通流分配算法 计算道路流量。该模型的建立基于非平衡模型原理，具有结构简单、 概念明确、计算简便等优点。 二、采用实地数据调研的方法，以天津市体育中心2 0 0 8 年足球比赛 预赛活动时的情况为例，对模型的适用性进行验证。通过对体育中心 场馆交通设施、路网状况的数据分析，确定了模型参数，通过计算得 出路网中主要道路分配的流量，与通行能力比较进行路网疏解能力验 算，预测路网的拥堵情况，据此提出了天津体育中心举办活动时可采 用的交通管制措施和组织方案。 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 大型活动是有预定时间和地点的公众活动，往往涉及不同城市甚至不同国家 之间的人员和物质交流。1 9 8 8 年美国联邦公路局对已规划特殊活动( p l a n n e d s p e c i me v e n t s ) 进行了定义：即已规划的在特定的时间和地点发生的能引起交通 需求不正常增长的特殊活动，包括体育活动、游行、国家庆典、国际峰会、节日 集会、焰火表演等【l 】。从这个定义来看，大型活动属于已规划特殊活动的范畴。 大型活动还涉及到一个规模问题，杭州市大型活动安全管理条例给出“面向 社会公众举办、单场次参加人数在一千以上 【2 】规模的则称之为大型活动。结合 我国的国情，从对城市交通影响的角度考虑，本文的大型活动是指参加人数较多， 对城市交通或是区域交通影响较大，需要制定交通疏散方案，有组织计划的社会 性活动。根据这个定义，国际性的奥运会、全国性的全运会和明星个人演唱会等 都属于大型活动。 随着我国经济的飞速发展，中国国际地位的不断提高，各种国际性的大型活 动纷纷选择中国城市作为举办地，2 0 0 8 年奥运会将在北京举行，2 0 1 0 年世博会 由上海承办。成功举办大型活动不但可以丰富当地人民的生活，而且有助于宣传 和体现城市形象，促进地方经济的健康发展。汉城依托亚运会和奥运会两次重大 体育赛事，极大地拓展了汉城的发展空间，带来了整个韩国经济的景气，促使高 科技电子信息产品成为韩国的支柱产业，这被称为“奥林匹克生产效应【3 1 ；悉 尼以“绿色奥运 为主题，改善了城市生态环境，提高了城市交通服务能力，促 进了城市旅游和房地产业的发展，极大地提升了悉尼的国际形象和地位，为城市 的可持续发展奠定了良好的基础嗍；雅典为保证奥运会顺利进行，希腊政府采取 欧盟投资贷款等多种形式融资约1 5 3 亿美元，投入城市基础设施建设，使雅典城 市服务能力和城市面貌都大大改善【5 】。 然而，大型活动的举办在促进我国城市经济发展的同时，也给城市交通组织 带来前所未有的压力与挑战。美国联邦公路局调查报告( t r a f f i cc o n g e s t i o na n d r e l i a b i l i t y ：l i n k i n gs o l u t i o n st op r o b l e m s 中指出，大型活动、交通瓶颈、交通突 发事故、道路施工、交叉口不合理配时、恶劣天气并列为造成交通拥挤的五大主 要原因。我国是一个灾害、事故多发的国家，近几年来，我国平均每年因自然灾 害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件造成的非正常死亡人数超过2 0 万 天津工业大学硕士学位论文 人，经济损失达数千亿元。从唐山大地震到1 9 9 8 年特大洪水，从“非典 疫情 到禽流感，从重庆开县井喷事故到徐州大黄山煤矿透水事故，从2 0 0 4 年的重庆 大源化工厂的氯气泄漏事件到2 0 0 5 年1 1 月的吉林中石化工厂爆炸，特别是今年 奥运年，我国的自然灾害、公共卫生事件和社会安全事件接二连三的发生。 2 0 0 8 年1 月我国南方地区发生半个世纪以来最严重的雪灾波及1 4 个省份， 约7 7 8 6 万人口受灾。极端天气对电力供应造成重大影响，全国被迫关停的发电 机组已达4 0 9 9 万千瓦，占全国火电装机总容量的7 ；受灾害天气影响最大的 是正值春运期间的交通运输。从2 6 日开始，受冰冻影响，中国的南北铁路大动 脉京广铁路湖南境内多处出现断电，致使京广线旅客列车出现大面积晚点， 滞留在京广铁路沿线的旅客列车达4 0 列、约4 万人。公路方面，各灾区主要高 速公路封闭，部分国道、省道出现严重拥堵状况。仅京珠高速公路湖南段滞留车 辆近2 万台、滞留人员6 万多人。长江中下游地区1 4 个民航机场因积雪结冰被 迫关闭。2 7 日仅广州始发航班就取消近3 0 班，导致4 0 0 0 多人滞留广州机场。 除此之外，2 0 0 8 年4 月突发的手足口病公共卫生事件、5 月1 2 号四川汶川 县的7 8 级地震，北京、上海、台湾均有震感，全国大部分省份同时受到地震影 响，四川汶川、北川等震中周边地区交通完全损毁，灾情严重。这些已证明我国 已进入突发公共事件高发期，而且在未来很长一段时间内，我国都将而临突发公 共事件所带来的严峻考验，突发事件造成的种种社会问题越来越受到人们的重 视。 这些突发事件是举办大型活动聚集风险的重要原因之一，一旦发生就会直接 导致交通场所混乱、观众出入场混乱以及赛场内外的混乱。及时解决突发事件对 大型活动造成的交通影响是大型活动交通应急管理的核心问题。 在大型活动举行期间，往往在很短的时间、很小的空间内汇聚大量的人流、 车流。比如，北京奥运会期间，将会有世界许多国家元首、政府首脑、王室成员 等贵宾来京，来自国际奥委会、2 0 0 多个国家和地区奥委会、2 8 个国际单项体育 组织的官员和工作人员将有近十万名。观众总数将达到几百万名。除日常交通出 行和观看奥运赛事外，2 0 0 8 年北京还将成为旅游观光热点，城市交通需求将达 到历史最高水平。1 6 】在这种情况下，短时间内在活动场所周围聚集巨大的交通需 求，严重影响了通勤、通学、公务等城市常规出行。而且，国际上先后多次在大 型活动期问发生了恐怖、灾害、事故等突发事件，使得原本十分脆弱的道路交通 网络更加恶化甚至瘫痪，人员疏散、抢险救护也成为交通组织管理的一个重点解 决问题。 显然，依靠道路基础设施建设增加道路容量的方法来解决大型活动带来的短 时交通问题是不经济、不现实的，因此系统地研究和制定大型活动中的交通拥塞 第一章绪论 疏散应对预案、科学合理地进行城市交通组织管理成为解决大型活动交通问题的 关键途径，也是大型活动顺利丌展的保障。 1 2 国内外研究现状 1 大型活动中的交通管理 关于大型活动交通问题的研究，在1 9 8 8 年美国联邦公路局对已规划特殊活 动( p l a n n e ds p e c i a le v e n t s ) 定义之前，主要是针对影响力很大的国际性超大型比 赛( 世界杯、奥运会等) 交通管理的经验总结，在这之后专门针对大型活动的交 通理论研究才有所进展。 1 9 8 4 年在洛杉矶举办的奥运会为美国大型活动交通组织和管理理论与方法 的研究提供了良好的发展环境，而且研究者提出了通过交通系统管理技术 ( t r a n s p o r t a t i o ns y s t e mm a n a g e m e n tt e c h n i q u e s ) 来管理奥运交通的思想，也就是将 整个活动周围的道路交通设施和交通改善措施作为一个系统，对这样一个系统进 行管理；实施了奥运出行交通信息计划，包括奥运交通诱导标志规划和完善，交 通信息手册大范围免费发放，通过互联网、电视、广播进行的交通状况信息的 及时发布等【。n 】。1 9 9 6 年亚特兰大奥运会，美国首次将i t s 相关技术应用到奥运 会的交通组织和管理中，而且融入了交通需求管理的理论和技术，但此次奥运会 糟糕的交通组织和赛会安全组织遭到了各方面的质疑和批评 9 1 。2 0 0 2 年盐湖城冬 奥会的交通系统中广泛使用了i t s 技术，并且取得了巨大的成功【l o l 。 在大型活动交通管理技术细节方面，m a t t h e wgk a r l a f t i s 等建立了针对大型 活动的交通决策支持系统和辅助公交优化模型，并在2 0 0 4 年雅典奥运会中成功 应用【l u ；p h a n s a ks a t t a y h a t e w a 等基于非集聚理论建立了大型活动中的停车选择 模型，模型中交通分配和出行分布分别应用了用户平衡和熵最大化理论； a b d u h ，o s a m ai b r a h e e my 在其博士论文中对阿拉伯半岛麦加朝圣地的特殊活动 进行了研究，并利用v b 语言设计了交通模拟程序，但上述模拟程序针对性强， 很难拓展到其它大型活动【l3 】；2 0 0 3 年美国学者y u c h e n gz h a n g 对大型活动对交 通的影响进行了研究，并对出行时间可靠性进行了分析【1 4 1 。 2 0 0 3 年1 1 月美国联邦公路局( f h w a ) 历时两年，联络了2 0 多个科研机构 和大学编写了( m a n a g i n gt r a v e lf o rp l a n n e ds p e c i a le v e n t s ) ) ，该 书比较系统的介绍了大型活动的申请及可行性分析、大型活动交通组织机构的成 员构成及组织协调方法、大型活动交通管理规划的制定及实施等，但是该书并没 有针对大型活动的交通特点，深入展开交通管理中的关键技术研究，而更多关心 的是如何规范化大型活动的交通管理程序和组织实施方法【1 5 - 1 6 】。 大津l ：业人学硕十学位论文 2 0 0 4 年1 2 月，为了提高人们对大型活动相关出行的重要性的认识，并满足 不断改善交通管理的需要，在美国路易斯安那州的新奥尔良第一次举办了有关大 型活动交通组织和管理的国家级会议，并对区域规划与协调、活动相关操作规划、 体育场馆的交通管理和安全保障、交通管理规划和公交以及交通需求管理等八个 方面进行了探讨，这也体现了国外对大型活动交通组织和管理的重视【l | 7 1 。 国内对大型活动交通管理的系统研究起步较晚，目前关于大型活动交通组织 管理的研究项目还比较少，主要有北京工业大学负责研究的奥运交通规划， 该项目已取得阶段性成果，在总结国内外大型活动交通组织管理经验的基础上， 对奥运会的交通需求预测、交通需求管理、交通组织管理及交通影响分析等进行 了研究。、 罗铭在其硕士论文中提出了交通需求管理在奥运交通应用中的方法体系框 架，并通过模拟的手段分析了奥运交通需求管理方案。其论文的优点是以经济学 的角度分析交通需求管理，并且运用模拟手段定量分析了需求管理方案对城市交 通的影响；其不足之处是对需求管理方案的模拟评价稍显简单，且缺乏实证支持 1 8 1 0 安志强在其硕士论文中分析了奥运观众交通出行的特点，预测了奥运观众的 交通出行量，提出了对奥运公共交通进行一体化规划的思路，最后给出了奥运场 馆区域的观众交通组织方法。其论文的优点是设计了观众需求预测方法，并在场 馆观众交通组织方面设计了较多实际应用的方案；其不足之处是观众需求预测方 法只适合于奥运会这种超大型的国际盛会，而且文中提到的交通组织方案缺乏定 量地描述和评价【坶j 。 洪峰在其硕士论文中以大型活动的交通特点为基础，提出了大型活动期间交 通需求预测的分层次预测法，并根据四阶段需求预测对2 0 0 8 年北京奥运会的交 通供需情况做出了宏观预测。其论文的优点是以出行者的出行层次性( 不同的出 行要求、交通服务、交通网络) 为基础，将城市整体交通网络分为若干部分分别 进行分析，考虑不同时间出行的差异性以对交通需求进行预测；不足之处是没有 考虑公共交通对活动交通的影响和意义，并且在模拟分析时忽视了城市道路的咽 喉交叉口的运行状况【2 0 1 。 另外，广州市交通规划研究所的周鹤龙等人对九运会的交通组织与管理过程 总结得较为详细，不但宏观地介绍了九运会组织和管理的目标、具体阶段、技术 路线及原则，还以图和表的形式介绍了某些具体交通组织和管理措施，并提出从 交通需求与供给的角度对九运会期间的交通量实行总量控制，均衡路网流量，但 该研究并没有提出活动诱发的交通需求的预测问题【2 l 】。2 0 0 2 年在北京举行了“首 届中国奥运交通论坛”、“北京交通与奥运”百千万人才工程学术论坛等，为大型 4 第一章绪论 活动交通管理经验的交流提供了平台，其中于春全、王世华、刘小明、王笑京等 对北京奥运智能交通系统的发展及应用提出了构想；陆锡明、袁哲明等提出了构 筑一体化的绿色智能奥运交通体系；李海峰阐述了地理信息系统在奥运交通规划 与管理中的应用，这些成果将对北京奥运的交通规划与管理具有指导意义，但与 理论研究与实践还有距副2 2 1 。 2 交通应急疏散管理的国内外研究现状： 自美国“9 1 1 事件发生以来，世界各国均加强了对非常态事件的预防和 城市交通紧急疏散管理系统的研究，取得了一定的研究成果。相关研究主要包括： 非常态事件对交通需求的影响，应急疏散方案的决策支持系统，非常态事件下交 通系统仿真，紧急事件下交通影响范围的确定，紧急事件下民众出行心理等。 美国橡树岭国家实验室( o a kr i d g en a t i o n a ll a b o r a t o r y ) 研究并开发了紧急疏 散模拟系统( o a kr i d g ee v a c u a t i o nm o d e l i n gs y s t e m ，o r e m s ) ，能够对非常态事件 下的疏散方案、疏散路径、疏散时间等进行仿真和分析瞄】。 l i e b e r m a n 与g o l d b l a t t 在k l d 公司也发展一套d 、e r e d y n ( i n t e r a c t i v ed y n m n i ce v a c u a t i o nm o d e l ) 模型，此模型将交互式数据输入与紧急灾变 路网疏散模拟及疏散时间的估算整合成一体。i d 呵e r e d l 仆i 模型最大的优 点在于尽可能全面的考虑了疏散时所需考虑的因素，这对建立路网疏散模型时数 据的搜集与选定方面有很大帮助。但该模型在路口转向处理中利用的是交通量分 配的结果，而静态分配的路口转向比例无法代表实际状况下车辆在路口转向的动 态选择行为【z 铊6 j 。 美国的德克萨斯大学的地理信息科学中心的地理系( t e x a sc e n t e rf o r g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns c i e n c ed e p a r t m e n to fg e o g r a p h y , s o u t h w e s tt e x a ss t a t e u n i v e r s i t y ) 做了关于基于不同路网的分阶段的仿真疏散方案研究( a g e n t - b a s e d s i m u l a t i o no fe v a c u a t i o ns t r a t e g i e su n d e rd i f f e r e n tr o a dn e t w o r ks t r u c t u r e s ) ，并对同 一疏散方案在不同结构的路网以及实际的德克萨斯州的圣马库斯城路网中的疏 散效果进行比较，得出了何种路网在疏散中有较好的优判2 7 】。 美国的阿拉巴马州立大学交通中心( u n i v e r s i t yt r a n s p o r t a t i o nc e n t e rf o r a l a b a m a ) 运用c o r s i m 软件做了关于区域应急疏散准备的交通仿真( r e g i o n a l t r a 伍cs i m u l a t i o nf o re m e r g e n c yp r e p a r e d n e s s ) 。对不同疏散情况下的疏散方案作了 相应仿真分析，证明了该软件的实用性【2 引。 国内相关机构和研究学者对交通应急疏散及其相关内容研究较晚，但也取得 了一定的成果。卢兆明等提出了基于时变动态流的网络优化模型，该模型以最短 疏散时间为目标函数，同时对疏散路径、疏散目的地以及疏散开始时间进行优化。 并以此优化模型为基础，初步建立了基于g i s 的大规模应急疏散系统。该系统可 天津工业大学硕士学位论文 以模拟优化各种灾害条件下最优应急疏散策略，为政府有关部门在城市建设和城 市防灾规划中的决策提供科学依据，也可用于城市应急规划设计和实时应急管理 指挥 z 9 l 。 温丽敏博士以有毒物质泄漏为例，对人员疏散和组织技术进行了研究。研究 主要包括以下成果：以毒物负荷准则划分危险分区，提出了根据毒物浓度和人员 接触毒物时间，确定人员疏散范围的原则和方法：运用遗传算法建立人员疏散路 径选择模型；提出徒步疏散和车辆疏散两种疏散方式选择模型【矧。 刘丽霞等运用最短路和相异路算法，通过对道路网络基本信息的修正和对相 异度计算的改进，将产生的最优路径和相异路径应用于应急疏散的路径选择之 中，并应用实例对算法进行了验证【3 l 】。 1 3 研究意义 尽管国内外对大型活动交通组织管理和突发事件紧急疏散问题已有不少研 究，但这些研究方案主要是沿用城市交通规划、管理的思路、理论和方法，专门 针对大型活动交通疏散的切实可行的规划与管理技术研究还很少，而且不全面、 不系统，不能适应大型活动频繁举行的趋势，有必要进行深入的研究。本文的研 究意义体现在两个方面： 理论意义：大型活动开展期间，在活动场所周围短时间内将会聚集大量的人 流和车流，如何快速高效地疏散它们并防止拥挤和意外事件的发生是大型活动交 通疏散的主要研究问题，其中制定大型活动区域交通应急疏散方案和紧急应对措 施是及时解决交通拥塞的关键途径。本文所采用的研究思路和方法是对大型活动 疏散研究的一次系统探讨，对大型活动交通疏散和以后的研究均有一定的借鉴意 义。 应用价值：随着天津市被定位为北方经济中心，越来越多的大型政治、经济、 文化体育活动将选择在天津举办，如2 0 0 8 奥运会足球预赛在天津举行，这对天 津市交通管理提出了新的挑战。本课题研究成果将对天津市大型活动开展的交通 疏散问题具有直接的现实意义，同时也可为我国大城市交通应急疏散预案的制定 提供参考和借鉴。 1 4 研究思路 本文采用实地数据调研和实例模拟相结合的研究方法。在阅读大量国内外相 关文献的基础上，将日常交通与大型活动开展时的应急疏散交通进行比较，总结 第一章绪论 出区域交通流特性；建立大型活动区域交通疏散模型，包括车辆疏散路径选择方 法和路网流量分配模型。通过路网流量分配结果，预测最优疏散路径，采取交通 管制措施有效疏导车辆分散，预防拥堵的发生。最后利用天津市体育中心丌展活 动的具体交通数据对模型进行验证，在此基础上制定出适用的交通管理措施方 案。 本文的研究技术路线如图1 一l 所示： 1 5 课题来源 大型活动区域交通特性分析 丛磊毒疏謦竺互查竺鋈型区域：交_ 通疏謦竺堡望竺一一j 一专等卜 卜模型验证：- 一 。 、 满意 不满意 2 0 0 6 年8 月，国务院批复了天津市城市总体规划( 2 0 0 5 2 0 2 0 年) ，天津 市被定位为环渤海地区的经济中心。以滨海新区的发展为重点，将天津市逐步建 设成为经济繁荣、社会文明、科教发达、设施完善、环境优美的国际港口城市， 北方经济中心和生态城市。这意味着越来越多的与文化体育经济相关的大型活动 大津i ：业人学硕+ 学位论文 将选定于天津举行，特别是作为2 0 0 8 年北京奥运会协办城市，部分赛事在天津 举行。这些活动的举办是向全世界人民展示天津市良好的物质和精神文明面貌的 同时，也对天津城市交通系统的组织与管理带来了新的挑战。 本论文抓住“2 0 0 8 奥运会”这次难得的机会，以天津市自然科学基金重点 项目大型事件中的城市交通优化、协同组织与应急管理研究中的子课题大型 活动中的城市交通紧急疏散和应急管理策略研究为依托，展开大型活动区域交通 疏散模型及其应急策略研究，力争研究成果能为天津市将来举办大型活动时的交 通管理与策划提供借鉴和帮助。 第- 二章人型活动| 又：域交通特性 第二章大型活动区域交通特性 大型活动开展期间，由于大型活动的特性，观众出行属于非常规出行，所在 城市交通也呈现出与平时不同的特殊性，这种特殊性在于活动期间城市交通系统 承担着保证活动相关出行和维持城市居民同常出行的双重任务。城市交通系统面 对的交通主体对服务的要求差异很大，活动承办城市需要对不同的服务对象提供 有针对性的交通服务，为与活动相关的出行提供专用的通道并制定相应的交通组 织方法，保证活动的顺利进行。进行大型活动区域交通疏散与应急管理研究，首 先需要充分认识大型活动期间交通与常规交通的区别，分析大型活动的特性，这 样才能做到有的放矢，使研究结果更加符合实际。 2 1 大型活动的特性 分析大型活动的特性是研究大型活动期间的交通并对其进行组织与管理的 基础，本文分析了大型活动的六个基本特性【3 2 1 ，如图2 1 所示。 | 幸同定场所 【幸临时场所 l 单个多个 图2 - 1 大型活动的特性 幸最大观众数确 定 幸最大观众数不 确定 体育比赛 幸演唱会 奉展览会 ( 1 ) 活动发生的时间，即活动可能发生在白天或晚上、工作日或非工作日、一 天或多天甚至多周。此特性对分析活动背景交通量有重要意义，如果活动在正常 工作日的白天举行，那么背景交通量就较大，活动对周围居民或通勤出行影响也 较大。 ( 2 ) 活动的具体时间和持续时间，即活动确切的开始时间和大概的结束时间。 9 大津i ：业人学硕十学位论文 这样可以妥善安排观众交通避丌同常交通的高峰期。 ( 3 ) 活动地点界定的范围是活动场馆所在地以及周围相关的交通基础设施。此 特性包括单个场馆或多个场馆、固定场馆或临时场馆等j 固定场馆( 如大型运动 场或音乐厅) 周围都有停车区域，而且从周围主干道到达这些地方也较方便，暂 时性的场馆就不具有此特性，就需要事先指定一个详细的到达路线和停车方案。 ( 4 ) 预期的参加人数，即预计参加活动的最大人数。活动人数的估计大多以先 前举办的活动资料为基础，有些活动的最大人数确定，而有些活动则不确定。 ( 5 ) 参加活动的方式，即参加活动是否要缴费买票或是否要指定座位。此特性 包括免费或付费、持票或不需持票、指定座位或无指定座位。对于免费参加的活 动，对观众的人数进行预测是很困难的，而且由于天气状况和其他因素的影响， 活动的预测结果也大相径庭。提前售票和固定座位会减少大量观众同时到达的可 能性。 ( 6 ) 活动形式指出了大体的活动内容或活动所针对的目标人群，不同形式的活 动可能会有不同的规定或许可要求。 在分析了解了大型活动特点之后，就可以有针对性地分析和总结出大型活动 期间区域交通的特性。区域交通特性分析是建立交通疏散模型的基础。由于大型 活动举行期间交通出行属于非常规出行，使得活动场馆区域车流交通流特性与同 常交通流特性相比在交通需求、疏散车流o d 分布、驾驶员生理和心理特性等方 面有很大的不同，具体来看，举行大型活动期间的活动场馆区域交通主要呈现出 交通需求和交通流两个方面的特性。 2 2 区域交通需求特征 1 短时需求大，交通时空高峰显著 与日常交通相比，大型活动引发的短时交通需求量远大于城市同等规模用地 产生的交通需求量。例如，北京奥运比赛期间，全市各场馆高峰日人流聚集量高 达1 1 5 万人次日，奥林匹克公园高峰日第9 日全部观众总人数达5 4 万，当天下 午观众最为集中，可达到2 3 8 万【3 3 】。一旦发生突发事件，预计将有1 4 0 0 0 辆公 交车和小汽车在最短或者规定的时间内，疏散出危险区域瞰】。 此外，大型活动组织期间，由于活动开始和结束的时间固定，活动举办场馆、 换乘枢纽、场外交通节点存在交通短时快速积聚、消散的特点，与城市平目的交 通高峰相比，大型活动形成的交通高峰时空特性较为显著。活动举办场馆的行人 交通，主要出现在观众进场和散场时。从雅典奥运会统计结果来看【3 5 j ，比赛前 1 2 小时观众开始进场，比赛结束后0 5 1 小时观众基本散场完毕。 2 出行需求差异大 大型活动期间，交通参与者包括：贵宾及官员、活动主要参与者( 运动员等) 、 第二章大型活动区域交通特性 媒体记者、服务人员、观众、城市其它出行人员。在大型活动中，不同参与者对 于出行的要求有着显著的差异。例如，贵宾及官员、活动的主要参与者，出行对 安全和准时有着严格的要求，出行活动的起讫点也多集中在酒店至活动举办场所 之间；媒体记者出行对准时要求较高，活动区间多位于酒店、媒体中心和活动举 办场所；观众多以家和活动举办地为活动起讫点，出行要求以准时为主。 3 优先与公平的层次性 在大型活动期间，针对不同出行者的出行要求的差异性，城市交通管理部门 须根据不同的优先级，制定相应的交通政策和管理措施，来保证高优先级群体 v i p 出行的便利，使大型活动顺利组织和开展。活动期间，城市居民日常出行的 优先级就相对较低，需要采取交通需求管理( t d m ) 等相关政策对城市居民日常出 行进行一定限制。在保证出行优先级不同的前提下，对不同出行群体的公平性加 以考虑，最大限度地体现交通需求的“公平 原则，对城市居民正常出行提供额 外服务，并补偿其为保证活动进行而受到的损失，保证城市交通系统有效运行。 4 采用的交通工具多元化 在大型活动期间，为保证活动的顺利进行，活动组织者需要根据不同出行者 的不同出行要求，主动地提供不同交通服务。如对于贵宾及官员、活动主要参与 者、媒体记者提供专用的车队，保证其安全准时到达会场；而对于服务人员和观 众、城市居民，应根据地区特点以及活动要求，提供方便快捷的大运量公交方式， 如地铁、穿梭巴士；对于自驾车出行的观众，应引导其采用停车换乘& r ) 方式， 在活动举办地外围采用公交方式到达会场，缓解交通压力。 2 3 区域交通流特征 1 区域交通流时间分布特征 通常大型活动的持续时间都比较短，少则数小时，长则数天，同时具有间歇 性特点，活动发生的概率相对较小，可通过临时交通管制措施加以解决，如确有 必要可考虑适当增加必要的硬件设施( 如道路和车场等) 。 在大型活动期间，交通流的峰值明显且均是在一定的时间段里出现，交通流 量巨大。相对于背景交通，大型活动的交通高峰是背景交通的数倍，给城市交通 组织带来了很大难度。比如，在活动开展过程中，观众一般在比赛开始前半小时 内到达，活动大约持续两个小时，场馆区域交通的时间分布是在比赛开始前1 小 时至比赛开始前2 0 分钟这段时间内流量比较大，这段时间是需要对场馆周围交 通进行组织与管理的关键时间段。而在活动结束后l o 分钟的时间内大量的观众 已经疏散出活动场馆，此时场馆周围的车辆交通才开始进入疏散的高峰期。除此 天津工业大学硕士学位论文 之外，大型活动规模越大，观众到达和离开高峰持续时间就会越长，场馆周围车 流疏散时间也越长；活动地点距离市中心越近，观众到达和离开高峰持续时间就 会越长，车流疏散时间也越长，对日常运行的交通带来的冲击性就会越大。 2 区域交通流空间分布特征 大型活动进场过程中，出行目的地唯一，从而形成“多源单汇 交通网络。 “多源单汇 出行是指交通发生源有多个而交通吸引点只有一个的网络出行。大 部分大型活动场所单一，因而其参与者的出行分布具有多源单汇特点，即各路段 上流量具有相同的出行目的。如图2 2 所示，其中a 图为普通网络出行( 多源多汇) ， 中间路段( 如b ) 的流量q a b 可能来自不同的发生源o i ，去往不同的目的地d i ，流向 复杂；b 图为大型活动网络出行( 多源单汇) ，中间路段( a b ) 的流量q a b 虽然来自不 同的发生源但去往相同的目的地大型活动场所s ，因此将节点b 看作交通发 生源，则可构成一个新的o d 对，节点b 与活动场所s 间的出行量即为q a b 。这 是多源单汇网络出行一个很大的特点【蛳。相反大型活动散场过程中，出行起点唯 一，形成“单源多汇一网络交通流，可以将单源多汇出行看作多源单汇出行的逆 过程。 3 非平衡交通流特性 图2 - 2 普通网络路段流向 图2 - 3 大犁活动路段网络流向 ! 一夥 第二章人型活动区域交通特性 交通理论中常用的交通分配模型可以分为两大类，一类为平衡配流模型，一 类为非平衡配流模型。平衡模型必须满足w a r d r o p 第一、第二平衡原理，其前提 假设是：所有用户都( 出行者) 试图选择最短路径到达其目的地；所有用户 都根据同一标准判断路径的长短；所有用户都可以得到当前交通状态下可供选 择路径的全部信息【3 刀。 大型活动出行是非常规性出行，不同于j 下常的通勤和生活出行，出行者对出 发地到活动场所的路网、路况及交通管理措施认识不足，所以大型活动观众出行 不一定能够选择到出行费用最小路径，也就不满足平衡分配基本假设。 常规出行的平衡性还可考虑为是出行者与网络长期对弈的一个结果，短时间 来看并不一定平衡，而是长期对弈形成的一种平衡局势，平衡分配结果实际上是 平衡局势的解。而大型活动出行是一个短时出行，最长的活动也不过持续几天， 不存在长期对弈情祝，所以从这点看也不满足平衡条件。 4 交通流的时空波动性 大型活动在周边道路引起的交通流量高峰具有明显的时空波动特征，交通量 高峰像水波一样随时问沿着主要集散道路由活动场所逐渐向外扩散并消失。不同 的路段( 或交叉口) 会在不同的时间出现不同大小的交通量高峰，城市正常情况下 的交通高峰则明显不同，其出现的时间一般比较固定而且高峰基本是在全路网同 时出现的，并且持续时间基本一致。 5 交通流向的不均匀性 大型活动交通量聚散过程中，周边路网上交通流量、流向不均匀系数极大。进场 时大型活动主要疏散通道以进场方向流量为主，散场时则以离场方向为主。特别 是当大型活动开始和结束时间在一天中交通的低谷时，其道路不同方向的流量相 差极为悬殊。 2 4 区域交通管理特征 1 临时性 大型活动的交通组织管理措施大都是临时措施，随着活动的结束，这些管理 措施也将取消。临时性交通管理措施主要影响的是路网上的既有流量，而且会改 变居民的正常路径选择行为，因此在交通组织管理方案的制定和评价中要充分考 虑这一特性。 2 复杂性 大型活动交通组织管理需要考虑众多因素，既要保证活动优先级别参与者的 出行安全及顺畅，又要满足普通参与者和非活动出行者的基本交通要求。因此， 犬沣i ：业人学硕十学何论文 在大型活动组织管理中，需要系统地综合运用各种交通组织措施，包括系统管理 措施、交通信息搜集及其实时发布等技术。 3 艰巨性 从前面分析可以知道，大型活动带来的诱增交通量非常大，同时城市交通网 络的建设目的主要是为城市同常交通运输服务，其通行能力和网络布局往往不能 满足大型活动交通需求，因此，与城市同常交通运输的交通组织管理相比，大型 活动的交通组织管理是一项艰巨的任务。 2 5 小结 本章首先总结了大型活动的基本特征，在此基础上，从交通需求和交通流两 个方面有针对性地分析总结出大型活动期间区域交通的特性。主要体现在出行需 求量短时问内很大、交通需求层次差别迥异、交通流在时间和空间上分布不均衡 等方面。这些特性均是大型活动期间交通出行属于非常