CN112036621B - 一种交通枢纽内导向标识的设置方法和装置 - Google Patents

一种交通枢纽内导向标识的设置方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种交通枢纽内导向标识的设置方法和装置,所述方法包括:步骤1,运用综合关联度聚类模型,进行交通枢纽内功能区的布局划分;步骤2,通过最短乘客移动轨迹线进行乘客流线的组织,形成乘客的移动流线;所述乘客移动流线包括:正常移动流线与应急疏散流线;步骤3,运用空间句法理论,优化所述功能区划分与所述乘客移动流线;步骤4,根据优化后的所述乘客移动流线,在优化功能区布局划分的交通枢纽内,设置导向标识。本发明有助于提高枢纽内乘客的换乘效率与疏散效率,提高对客流的组织管理水平与秩序管理保障能力。

Description

一种交通枢纽内导向标识的设置方法和装置
技术领域
本发明涉及交通领域,尤其涉及一种交通枢纽内导向标识的设置方法和装置。
背景技术
随着城市人口的增加与城市交通的快速发展,居民的出行需求日益增长。为满足居民的出行需求,交通基础设施的建设数量逐渐增加,集铁路、公路、地铁、航空等一体化综合交通枢纽的建设成为必然。综合交通枢纽不仅是现代化城市的重要组成部分,也是城市对外联络的重要交通节点,逐渐成为城市形象的地标。
伴随综合交通枢纽规模的扩大与功能的完善,交通枢纽内部建筑结构与环境越来越复杂。与此同时,交通枢纽内乘客流线也越来越复杂,若要准确的到达目的地就需要了解其内部环境。截止目前,大多数交通枢纽“重建轻管”的问题日益显现,如果对交通枢纽没有合理的交通设计,交通枢纽内部服务设施功能发挥不充分,势必会引发一系列的诸如枢纽内人群拥挤、人群迷失方向、步行设施利用效率低、诱发行人拥堵踩踏等交通问题,影响交通枢纽的整体运行效率与行人安全水平,进而阻碍城市交通的进一步健康发展,因此在交通枢纽内要有效组织与疏散乘客,就需要设置完善的导向标识系统。
完善的导向标识服务系统不仅可以提高交通枢纽的运营效率,还可以对乘客流线组织起到优化作用,提高乘客出行效率,减少乘客无效停留时间等。导向标识设置不合理,会直接导致枢纽内部客流集散效率低下,影响流线组织以及与枢纽外部其他交通方式的衔接。导向标识的设置与交通枢纽的空间结构、功能区布局以及乘客在枢纽内部的行为都密切相关。与道路交通标识相比,枢纽内交通标识具有自身的特点,具有直接为行人提供导向信息、分流与疏散人流、规范客流秩序,保证乘客安全等作用。对于空间封闭、功能区布局复杂、客流量大,涉及客流种类较多的现代化综合交通枢纽来说,如何有效导向和疏散客流,合理的对交通枢纽的导向标识的优化设计是一个亟待解决的问题。
从目前的国内研究情况来看,对综合交通枢纽导向标识完整性、系统性研究的资料比较少,大多凭借设计者的主观经验和概念架构作为设计的基础资料,缺少对行人流现象的深入理解,凭借主观经验设置的导向标识,难以对导向标识服务的全面性进行综合考虑,从而降低标识使用者的体验感。只有深刻了解行人流特征,掌握枢纽内部乘客全部活动流程,结合多方面技术,才能全面准确的完善导向标识信息系统,对导向标识进行科学的设置,保障交通枢纽高效、通畅、便捷、安全、舒适的运营。
发明内容
本发明的实施例提供了一种交通枢纽内导向标识的设置方法和装置,有助于提高枢纽内乘客的换乘效率与疏散效率。
一种交通枢纽内导向标识的设置方法,包括:
步骤1,运用综合关联度聚类模型,进行交通枢纽内功能区的布局划分;
步骤2,通过最短乘客移动轨迹线进行乘客流线的组织,形成乘客移动流线;所述乘客移动流线包括:正常移动流线与应急疏散流线;
步骤3,运用空间句法理论,优化所述功能区划分与所述乘客移动流线;
步骤4,根据优化后的所述乘客移动流线,在优化功能区布局划分的交通枢纽内,设置导向标识。
一种基于功能区布局与客流组织的交通枢纽内导向标识的设置装置,包括:
划分单元,运用综合关联度聚类模型,进行交通枢纽内功能区的布局划分;
形成单元,通过最短乘客移动轨迹线进行乘客流线的组织,形成乘客移动流线;所述乘客移动流线包括:正常移动流线与应急疏散流线;
优化单元,运用空间句法理论,优化所述功能区划分与所述乘客移动流线;
设置单元,根据优化后的所述乘客移动流线,在优化功能区布局划分的交通枢纽内,设置导向标识。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出,本发明实施例中,进行正常导向标识与应急疏散标识的设置,形成了完备的导向标识系统,有助于提高枢纽内乘客的换乘效率与疏散效率,提高对客流的组织管理水平与秩序管理保障能力。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的一种交通枢纽内导向标识的设置方法的流程示意图;
图2为本发明实施例中活动节点聚类分区流程示意图;
图3为本发明实施例中交通枢纽内功能区划分示意图;
图4为本发明实施例中乘客移动轨迹线示意图;
图5为本发明实施例中乘客移动流线聚合示意图;
图6为本发明实施例中乘客移动流线交织处理示意图;
图7为本发明实施例中功能区可达性彩色特征示意图;
图8本发明实施例中导向标识设置示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
为便于对本发明实施例的理解,下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明,且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
如图1所示,为本发明所述的一种交通枢纽内导向标识的设置方法,包括:
步骤1,运用综合关联度聚类模型,进行交通枢纽内功能区的布局划分;
步骤2,通过最短乘客移动轨迹线进行乘客流线的组织,形成乘客移动流线;所述乘客移动流线包括:正常移动流线与应急疏散流线;
步骤3,运用空间句法理论,优化所述功能区划分与所述乘客移动流线;
步骤4,根据优化后的所述乘客移动流线,在优化后的功能区划分内,设置导向标识。
所述步骤1包括:将乘客活动位置定义为客流活动节点;分析客流活动节点性质、空间距离、活动节点连续性三个参数指标;所述活动节点性质指乘客活动的类型;所述空间距离指两个活动节点的欧氏距离;所述活动节点连续性指活动节点之间衔接的紧密程度;将所述三个参数指标带入聚类模型,得到客流活动节点聚类结果,实现交通枢纽内功能区的划分;
所述步骤2包括:计算每个乘客到达不同活动节点的乘客移动轨迹线,将到达同一功能区的移动轨迹线聚合为乘客移动流线,判断乘客移动流线方向,将方向相似的乘客移动流线聚合为流线带;并进行乘客移动轨迹线-乘客移动流线-流线带聚合与交织流线的疏解,并通过应急疏散出口位置划分应急服务区域,确定应急疏散流线轨迹,实现正常移动流线与应急疏散流线的聚合;
所述步骤3包括:通过功能区与乘客移动流线之间相互影响,根据空间句法凸空间理论,对交通枢纽内功能区布局进行优化,从而优化乘客移动流线;
所述步骤4包括:在优化后的功能区的划分与优化后的乘客移动流线的基础上,聚合导向标识信息,从信息内容与设置位置两个方面对正常导向标识进行分级设置,并根据应急疏散流线与正常移动流线的聚合情况,确定交通枢纽内应急疏散标识的设置方法。
所述步骤1具体为:
将交通枢纽内具有预定关联度与耦合度的活动节点进行聚类,构建交通枢纽内多因素客流活动节点的关联度与耦合度聚类模型,运用DBSCAN密度聚集算法对模型进行求解,实现交通枢纽内功能区的划分;
关联度与耦合度聚类模型如下:
IAB表示交通枢纽内的性质不同活动节点的关联度模型,综合考虑了活动节点间距以及节点性质的影响;tAB表示乘客在活动节点AB之间走行时间;CIAB表示耦合度模型,LAB表示客流活动节点AB之间的距离;该模型表达了节点之间性质与节点间距的耦合度关系,与节点间距负相关;
R表示活动节点连续性;相邻活动R的取值为1,活动不相邻为0。
P表示活动节点性质,相同或者相似性质的节点,P取值为1,不同性质取值为0。
所述步骤1中运用DBSCAN密度聚集算法对模型进行求解的步骤如下:
步骤一:确定交通枢纽空间范围及建筑边界,对交通枢纽内部进行网络划分,网络拓扑图用G={O,D}表示,其中活动节点用集合O={O1,O2,...Om}表示,路径用集合D={d1,d2,...dn}表示;进行网络划分过程中使活动节点位置处于网络节点位置;
步骤二:将综合关联度向量I=(IAB,CIAB)作为网络拓扑图中路径权重的值,表示活动节点之间的相关关系,计算枢纽内活动节点之间综合关联度的值,相当于每两个活动节点之间有两个特征值;
步骤三:将活动节点之间综合关联度向量I=(IAB,CIAB)作为DBSCAN密度聚集算法的输入量,计算出活动节点之间关联度高的集合Q与关联性低的集合T;
步骤四:将Q集合元素进行合并,若在合并过程中某两元素被集合T中元素隔开时,将被分隔的元素分开,返回步骤二;否则执行步骤五;
步骤五:根据活动节点聚类结果,确定活动节点聚类分区情况,同时对参数不断更新,直至将枢纽内所有活动节点聚类分区完毕,得到最终聚类分区结果。
所述步骤2中计算每个乘客到达不同活动节点的乘客移动轨迹线的步骤包括:
结合元胞自动机空间划分理念,采用Dijkstra算法计算乘客移动轨迹线,其中簇节点是乘客直线移动过程中,移动方向发生改变的元胞;根据簇节点的层次性,形成了由目标活动节点、簇节点、元胞位置组成的乘客移动轨迹线;
乘客移动轨迹线计算步骤如下:
步骤一:初始化,把应急疏散出口内的元胞(i0,j0)标定为E标号,此元胞为初始元胞,令其余元胞标定为T标号,定义Tij=+∞;
步骤二:生成扩展元胞,在所有的E标号元胞中,选取Eij最小的元胞(i,j)向其周围的T标号元胞(x,y)进行扩展,即(x,y)=Expand(i,j);
步骤三:判断是否存在障碍物并累计距离,判断扩展元胞(x,y)与元胞(i,j)的簇节点F(i,j)连线之间是否存在障碍物,即B=ifobs(F(i,j).(x,y));
步骤四:传递簇节点并计算距离,如果被扩展元胞与原父簇节点之间不存在障碍物,即B=0,元胞(x,y)与元胞(i,j)拥有相同的簇节点;否则,B=1,元胞(x,y)的簇节点为元胞(i,j);
如果(x,y)为T标号,说明元胞(x,y)是被第一次扩展,其簇节点与估计值由式(1)和(2)计算确定;如果元胞(x,y)为E标号,说明元胞(x,y)已经通过其他途径被扩展,比较新的值Exy与旧的值E'xy的大小,选取最小值作为其最短距离值,并改变其相应的簇节点;F'(x,y)为旧的簇节点;
E(x,y)=min(Exy,E'xy)
步骤五:更新元胞编号并判断终止条件,修改元胞(i,j)的标号为S标号,即Sij=Eij;修改元胞(x,y)为E标号;如果所有元胞均为S标号,则终止;否则,转入第二步;枢纽空间内元胞的S标号值是元胞距下一活动节点的最短距离。
所述步骤2中的进行乘客移动轨迹线-乘客移动流线-流线带聚合与交织流线的疏解的步骤中,
其中聚合方法为:
设起始功能区质心为S,目标功能区质心为D1、D2、D3…Dn,连接当前功能区质心S与目标功能区质心D1、D2、D3…Dn,对两条相邻连线之间余弦值进行计算,根据计算结果判定是否聚合;当余弦值结果大于等于预定阈值时,进行合并;
流线交织处理方法为:将原来集中在一个交织点的乘客移动流线,分散成至少一个交织点或者交织区内,对交织点位分散布置;或借助隔离设施对流线进行分离;或在集散大厅内设置集散点进行疏解。
所述实现正常移动流线与应急疏散流线的聚合的步骤包括:
步骤一:根据交通枢纽内应急疏散出口位置,确定乘客所属应急疏散出口,在乘客移动路径中标记不同应急疏散出口辐射区域活动节点,并用活动节点表示应急情况下乘客移动流线;
步骤二:根据交通枢纽内功能区之间的乘客移动流线,将正常情况下乘客移动流线用有序活动节点表示,并与应急情况下乘客途经的活动节点进行对比分析;
步骤三:根据对比分析的结果,将移动轨迹中具有相同活动节点标识路段进行标记,聚合正常移动流线与应急疏散流线。
所述步骤3包括:
利用空间句法软件Depthmap对空间可达性进行计算,根据功能区拓扑深度值的计算结果,优化划分的功能区的位置,优化交通枢纽内乘客移动流线。
所述步骤4包括:
步骤41:进行功能区划分与客流分析,确定功能区之间乘客移动轨迹线;并将方向相似的最短乘客移动轨迹线进行相似性聚合,将交织流线进行交织处理,从而形成功能区之间的乘客流线带;
步骤42:设置正常导向标识,根据乘客在寻路过程中所需诱导信息的情况,对导向标识进行级别划分,确定不同级别导向标识的服务距离,其中一级导向标识设置于进站口;二级导向标识设置在乘客流线带上,根据二级导向标识服务距离与簇节点位置确定导向标识点位;三级导向标识设置在功能区内部的活动节点附近;
步骤43,设置应急导向标识,根据应急疏散流线与正常移动流线聚合情况,对应急导向标识进行分步设置;对于应急疏散流线与正常移动流线聚合部分,将应急疏散标识与正常导向标识设置在同一位置;当正常导向标识间距大于应急疏散标识间距时,对应急疏散标识加以补充;对于应急疏散流线与正常移动流线非聚合部分,根据应急疏散标识服务规范单独设置。
如图所示,为本发明的一种基于功能区布局与客流组织的交通枢纽内导向标识的设置装置,包括:
划分单元,运用综合关联度聚类模型,进行交通枢纽内功能区的布局划分;
形成单元,通过最短乘客移动轨迹线进行乘客流线的组织,形成乘客移动流线;所述乘客移动流线包括:正常移动流线与应急疏散流线;
优化单元,运用空间句法理论,优化所述功能区划分与所述乘客移动流线;
设置单元,根据优化后的所述乘客移动流线,在优化后的功能区划分内,设置导向标识。
本发明提出一种基于功能区布局与乘客流线组织的交通枢纽内导向标识设置方法。包括分析聚类客流活动节点,划分交通枢纽内功能区;根据交通枢纽内功能区划分结果,将到达不同客流活动节点的乘客移动轨迹线聚合为乘客流线,再将乘客流线聚合为流线带;根据功能区之间客流流线聚合与交织处理的方法,形成交通枢纽内客流步行的组织方案;在客流组织方案的基础上,将不同级别的导向标识诱导信息进行聚合,分级设置正常导向标识与应急疏散标识。本发明进行正常导向标识与应急疏散标识的设置,形成了完备的导向标识系统,有助于提高枢纽内乘客的换乘效率与疏散效率,提高对客流的组织管理水平与秩序管理保障能力。
图2为本发明实施例中活动节点聚类分区流程示意图;图3为本发明实施例中交通枢纽内功能区划分示意图;图4为本发明实施例中乘客移动轨迹线示意图;图5为本发明实施例中乘客移动流线聚合示意图;图6为本发明实施例中乘客移动流线交织处理示意图;图7为本发明实施例中功能区可达性彩色特征示意图;图8为本发明实施例中导向标识设置示意图。以下结合各图,描述本发明的具体实施例。
本发明实现步骤为:运用综合关联度聚类模型进行功能区的划分;通过最短乘客移动轨迹线进行乘客流线的组织,形成客流组织方案;运用空间句法理论优化功能区布局与乘客流线;根据客流组织方案设置导向标识;包括以下步骤:
步骤一:将乘客活动位置定义为客流活动节点,分析客流活动节点性质、空间距离、活动节点连续性三个参数指标;活动节点性质指乘客活动的类型,空间距离指两个活动节点的欧氏距离,活动节点连续性指活动节点之间衔接的紧密程度;将所述三个参数指标带入聚类模型,得到客流活动节点聚类结果,实现交通枢纽内功能区的划分;
步骤二:计算每个乘客到达不同活动节点的移动轨迹线,将到达同一功能区的移动轨迹线聚合为乘客移动流线,判断乘客移动流线方向,将方向相似的乘客移动流线聚合为流线带;并提出乘客移动轨迹线-乘客移动流线-流线带聚合与交织流线的疏解方法,并通过应急疏散出口位置划分应急服务区域,确定应急疏散流线轨迹,实现正常移动流线与应急疏散流线的聚合;
步骤三:功能区与流线之间相互影响,根据空间句法凸空间理论对枢纽内部功能区布局进行优化,从而优化乘客移动流线;
步骤四:在功能区的划分与乘客移动流线组织的基础上,聚合导向标识信息,从信息内容与设置位置两个方面对正常导向标识进行分级设置,并根据应急疏散流线与正常移动流线的聚合情况,确定交通枢纽内应急疏散标识的设置方法。
交通枢纽内具有一定关联度与耦合度的活动节点进行聚类,构建交通枢纽内多因素客流活动节点的关联度与耦合度聚类模型,运用DBSCAN密度聚集算法对模型进行求解,实现交通枢纽内功能区的划分;关联度与耦合度聚类模型如下:
IAB表示交通枢纽内的性质不同活动节点的关联度模型,综合考虑了活动节点间距以及节点性质的影响;tAB表示乘客在活动节点AB之间走行时间;CIAB表示耦合度模型,LAB表示客流活动节点AB之间的距离;该模型表达了节点之间性质与节点间距的耦合度关系,与节点间距负相关;
所述的运用DBSCAN密度聚集算法对模型进行求解,步骤如下:
步骤一:确定交通枢纽空间范围及建筑边界,对交通枢纽内部进行网络划分,网络拓扑图用G={O,D}表示,其中活动节点用集合O={O1,O2,...Om}表示,路径用集合D={d1,d2,...dn}表示;进行网络划分过程中尽量使活动节点位置处于网络节点位置;
步骤二:将综合关联度向量I=(IAB,CIAB)作为网络拓扑图中路径权重的值,表示活动节点之间的相关关系,计算枢纽内活动节点之间综合关联度的值,相当于每两个活动节点之间有两个特征值;
步骤三:将活动节点之间综合关联度向量I=(IAB,CIAB)作为DBSCAN密度聚集算法的输入量,计算出活动节点之间关联度高的集合Q与关联性低的集合T;
步骤四:将Q集合元素进行合并,若在合并过程中某两元素被集合T中元素隔开时,将被分隔的元素分开,返回步骤二;
步骤五:根据活动节点聚类结果,确定活动节点聚类分区情况,同时对参数不断更新,直至将枢纽内所有活动节点聚类分区完毕,得到最终聚类分区结果。
所述的计算每个乘客到达不同活动节点的移动轨迹线,其特征在于结合元胞自动机空间划分理念,采用Dijkstra算法计算乘客移动轨迹线,其中簇节点是乘客直线移动过程中,移动方向发生改变的元胞,根据簇节点的层次性,形成了有目标活动节点、簇节点、元胞位置组成的乘客移动轨迹线,乘客移动轨迹线计算步骤如下:
步骤一:初始化,把应急疏散出口内的元胞(i0,j0)标定为E标号,此元胞为初始元胞,令其余元胞标定为T标号,定义Tij=+∞;
步骤二:生成扩展元胞,在所有的E标号元胞中,选取Eij最小的元胞(i,j)向其周围的T标号元胞(x,y)进行扩展,即(x,y)=Expand(i,j);
步骤三:判断是否存在障碍物并累计距离,判断扩展元胞(x,y)与元胞(i,j)的簇节点F(i,j)连线之间是否存在障碍物,即B=ifobs(F(i,j).(x,y));
步骤四:传递簇节点并计算距离,如果被扩展元胞与原父簇节点之间不存在障碍物,即B=0,元胞(x,y)与元胞(i,j)拥有相同的簇节点;否则,B=1,元胞(x,y)的簇节点为元胞(i,j);
如果(x,y)为T标号,说明元胞(x,y)是被第一次扩展,其簇节点与估计值由式(1)和(2)计算确定;如果元胞(x,y)为E标号,说明元胞(x,y)已经通过其他途径被扩展,比较新的值Exy与旧的值E'xy的大小,选取最小值作为其最短距离值,并改变其相应的簇节点;F'(x,y)为旧的簇节点;
E(x,y)=min(Exy,E'xy)
第五步:更新元胞编号并判断终止条件,修改元胞(i,j)的标号为S标号,即Sij=Eij;修改元胞(x,y)为E标号;如果所有元胞均为S标号,程序终止;否则,程序转入第二步;枢纽空间内元胞的S标号值是元胞距下一活动节点的最短距离;
所述的乘客移动轨迹线-乘客移动流线-流线带聚合与交织流线的疏解方法,其中聚合方法为:设起始功能区质心为S,目标功能区质心为D1、D2、D3…Dn等,连接当前功能区质心S与目标功能区质心D1、D2、D3…Dn,对两条相邻连线之间余弦值进行计算,根据计算结果判定是否聚合;当余弦值结果大于等于0.86时,进行合并;流线交织处理方法为:将原来集中在一个交织点的乘客流线,分散成几个交织点或者交织区内,对交织点位分散布置;在容易出现对向交织的位置借助隔离设施对流线进行分离;活在集散大厅内设置集散点进行疏解。
所述的正常移动流线与应急疏散流线的聚合具体步骤如下:
步骤一:根据交通枢纽内应急疏散出口位置,确定乘客所属应急疏散出口,在乘客移动路径中标记不同应急疏散出口辐射区域活动节点,并用活动节点表示应急情况下乘客移动流线;
步骤二:根据交通枢纽内功能区之间的乘客移动流线,将正常情况下乘客移动流线用有序活动节点表示,并与应急情况下乘客途经的活动节点进行对比分析;
步骤三:根据对比分析的结果,将移动轨迹中具有相同活动节点标识路段进行标记,聚合正常移动流线与应急疏散流线。
所述的利用空间句法软件Depthmap对空间可达性进行计算,根据功能区拓扑深度值的计算结果,合理布置功能区位置,优化交通枢纽内乘客流线。
所述的客流组织方案设置导向标识,包括以下步骤:
步骤一:进行功能区划分与客流分析组织,确定功能区之间乘客移动轨迹线,并将方向相似的最短乘客轨迹线进行相似性聚合,将乘客交织流线进行交织处理,从而形成功能区之间的流线带;
步骤二:设置正常导向标识,对导向标识进行级别划分,确定不同级别导向标识服务距离,其中一级导向标识设置于进站口;二级导向标识设置在乘客流线带上,根据二级导向标识服务距离与簇节点位置确定导向标识点位;三级导向标识设置在功能区内部的活动节点附近;
步骤三:设置应急导向标识,根据应急疏散流线与正常移动流线聚合情况,对应急导向标识进行分步设置,对于应急疏散流线与正常移动流线聚合部分,将应急疏散标识与正常导向标识设置在同一位置,当正常导向标识间距大于应急疏散标识间距时,对应急疏散标识加以补充;对于应急疏散流线与正常移动流线非聚合部分,根据应急疏散标识服务规范,单独设置。
以下描述客流流线分析与组织
客流流线分析与组织是枢纽内合理设置标识的重要理论基础。客流流线是指乘客在交通枢纽内的移动轨迹的聚合。在交通枢纽中,流线的设计是为了使乘客实现交通枢纽内部功能区的转换。流线上的乘客借助导向标识的诱导信息,在流线关键的节点位置帮助乘客做出路径决策,诱导乘客到达目的地。由此看来,导向标识的设计依托于乘客流线,同时优良的导向标识设计有助于提高流线布局的清晰性。
基于对交通枢纽内功能区划分,进行乘客移动轨迹线的聚合,形成功能区之间的流线带,为后续导向标识级别与信息的确定奠定理论性基础。由于本文在进行功能区划分后,乘客进入功能区内部完成活动时,走行距离较小,因此不对功能区内部乘客流线进行分析。对乘客流线移动流线进行描绘时,将功能区质心抽象为节点,表示乘客移动流线。
4.1功能区间乘客流线分析
4.1.1乘客移动轨迹线的计算方法
将交通枢纽内活动节点聚类分区后,我们将每一个聚类的区域视为一个整体,称之为交通枢纽内的功能区。此时对流线分析分为两个部分,第一部分为功能区之间的乘客流线,第二部分为功能区内部乘客移动轨迹线。交通枢纽内的活动节点对乘客具有吸引作用,乘客在走行过程中会产生不同方向的移动轨迹线,为精确描述乘客在活动节点吸引作用下的移动行为,运用Dijkstra算法计算乘客到不同活动节点之间的最短欧式距离。为探究乘客到达不同活动节点的最短路径,引入基于元胞自动机的空间划分理念,其中最短距离描述了元胞位置与不同活动节点的远近程度,描述乘客在枢纽内部移动状态;构建交通枢纽内到达不同客流活动节点的最短距离计算方法。
算法基本思路是假设存在一股客流从进站口向交通枢纽内部任何可能方向移动,当要到达活动节点时会改变方向继续移动。簇节点是乘客直线移动过程中,移动方向发生改变的元胞,基于簇节点的层次性,形成了有目标活动节点、簇节点、元胞位置组成的乘客移动轨迹线。
在客流移动计算最短距离时,对元胞(i,j)进行S、E和T标号,分别表示元胞(i,j)已被经过、已被扩展但未被比较确认、未被经过与扩展,且Sij为元胞位置距下功能区的最短距离,Eij为最短距离的值。当Sij标号元胞(i,j)扩展生成Exy标号元胞(x,y)时,如果元胞(x,y)与元胞(i,j)的簇节点F(i,j)之间不存在功能区时,二者拥有相同的簇节点;否则,元胞(x,y)的簇节点为元胞(i,j)。
基于欧氏距离的元胞到不同活动节点最短距离的计算步骤如下:
第一步:初始化。把应急疏散出口内的元胞(i0,j0)标定为E标号,此元胞为初始元胞,令其余元胞标定为T标号,定义Tij=+∞。
第二步:生成扩展元胞。在所有的E标号元胞中,选取Eij最小的元胞(i,j)向其周围的T标号元胞(x,y)进行扩展,即(x,y)=Expand(i,j)。
第三步:判断是否存在障碍物并累计距离。判断扩展元胞(x,y)与元胞(i,j)的簇节点F(i,j)连线之间是否存在障碍物,即B=ifobs(F(i,j).(x,y));
第四步:传递簇节点并计算距离。如果被扩展元胞与原父簇节点之间不存在障碍物,即B=0,元胞(x,y)与元胞(i,j)拥有相同的簇节点;否则,B=1,元胞(x,y)的簇节点为元胞(i,j)。
如果(x,y)为T标号,说明元胞(x,y)是被第一次扩展,其簇节点与估计值由式(4-1)和(4-2)计算确定;如果元胞(x,y)为E标号,说明元胞(x,y)已经通过其他途径被扩展,比较新的值Exy与旧的值E'xy的大小,选取最小值作为其最短距离值,并改变其相应的簇节点。F'(x,y)为旧的簇节点。
E(x,y)=min(Exy,E'xy) (4-3)
第五步:更新元胞编号并判断终止条件。修改元胞(i,j)的标号为S标号,即Sij=Eij。修改元胞(x,y)为E标号。如果所有元胞均为S标号,程序终止;否则,程序转入第二步。枢纽空间内元胞的S标号值是元胞距下一活动节点的最短距离。
以北京南站地下一层地铁站以北区域为例,绘制乘客移动轨迹线。有购票取票需求的乘客选择经过售票区进行服务,产生排队效应,没有购票需求的乘客会选择绕行或者穿越休闲区,或者进入候车区1、候车区2、北出口等。
4.1.2正常移动流线分析
交通枢纽内客流活动节点众多,乘客到达不同的活动节点完成活动过程中会产生大量的乘客移动轨迹线。交通枢纽内乘客移动的轨迹线对应着客流活动节点,前文在将客流活动节点进行聚类分区后,本文将到达相同功能区的乘客移动轨迹线聚合为乘客移动流线。以北京南站地下一层地铁站以北区域为例,基于功能区之间乘客移动轨迹线,绘制功能区之间的乘客移动流线。
4.1.3应急疏散流线分析
应急情况下,乘客通常希望以最短时间逃离封闭的枢纽区域,在这种条件下就需要选取最短的逃生路径。根据几何原理可知,两点之间直线距离最短,但是在枢纽内部存在很多障碍物遮挡乘客视线,且禁止乘客跨越障碍物,因此乘客不得不选择避开或绕行障碍物来寻求最短路径,从而形成以乘客位置为起点,应急疏散出口为终点的最短应急疏散移动轨迹线。由此可知,乘客会在障碍物附近改变走行方向,如果在这些障碍物附近设置应急疏散标识,将会帮助乘客在逃生时迅速找到最短路径。
4.2功能区间乘客流线组织
4.2.1正常移动流线组织
交通枢纽内部功能区的布局,决定着乘客流线具体走向,不同流线之间会形成复杂的衔接、聚合、分歧、交织等关系。其中聚合与交织两种流线关系会对枢纽运行效率影响较大,因此对于乘客流线组织从聚合与交织两方面进行详细论述。
(1)流线聚合方法
流线聚合主要分为两个步骤,第一步是将方向相似的乘客流线进行聚合,第二步是将聚合后的移动流线流量进行累计加和。具体步骤如下:
方向相似乘客移动流线聚合方法为:设起始功能区质心为S,目标功能区质心为D1、D2、D3…Dn等,连接当前功能区质心S与目标功能区质心D1、D2、D3…Dn,对两条相邻连线之间余弦值进行计算,根据计算结果判定是否聚合。
具体计算方法为:假设从初始功能区质心S出发有两股客流,分别进入目标功能区X与D,连接SX、SD,其中S功能区质心坐标为(x1,y1),X功能区质心坐标为(x2,y2),D功能区质心坐标为(x3,y3)。
公式(4-5)中,判断cosXSD的大小,由于乘客流线聚合时,乘客会不可避免会偏移原定最短路线,增加走行距离,因此选定可扩展集合点中,选取cosXSD≥0.86的点位进行合并,这样偏移角度较小,增加的走行距离也少。
流量累加:流量的累计加和是指将聚合后的不同移动流线上的流量进行累计加和。理想状态下,流线是具有一定流量、速度与密度的虚拟渠化交通流,但是在交通枢纽内部通常以长度,宽度等空间几何特征体现,因此结合交通枢纽内部功能区布局,将流线的流量这一特性转换为流线的宽度,将流量累加后的流线称为流线带。
为了清晰描述流线带内流线种类,我们将静态流线定义为一个二元模型。建模时,除了要用流线的宽度表示其空间属性外,还需要用有序的活动节点表示流线的运动轨迹。这样做的目的是为了在流线聚合后,根据不同种类的流线,确定导向标识的信息。
L={Gi,di} (4-6)
其中L表示流线;Gi表示不同活动点位;Qi表示第i条流线流量,Qmax表示流量最大的流线;di表示第i条流线的宽度,定义流量最大的流线宽度为d;Kj表示第j条流线带聚合后流线宽度。
(2)流线的交织处理
流线的交织会对枢纽内部运行效率产生负面影响,因此需要对流线进行疏解,降低流线交织对枢纽造成的影响,主要有如下三种方法:
(1)将原来集中在一个交织点的乘客流线,分散成几个交织点或者交织区内,对交织点位分散布置,可以有效避免交织重叠以及产生客流拥堵的几率。但是此种方法会产生一定的负面影响,在减少客流拥堵的同时,会增加交织长度与乘客走行距离,影响交通枢纽内乘客流线的整体畅通程度。
(2)还可以在容易出现对向交织的位置借助隔离设施对流线进行分离,保证乘客在行进时不受对向流线干扰。
(3)换乘大厅等位置通常设置集散点进行疏解。集散点位置可以设置小型综合服务台、装饰物、广告版等,使乘客在此进行方向转换。
本文对乘客流线交织处理采用设置集散点的方式进行疏解。
设置综合服务台后,不仅可以起到问询的作用,还具有环岛的作用。对于不经过问询的乘客,可通过导向标识将乘客诱导至综合服务台附近,经由综合服务台到达乘客所需目的地,避免乘客移动过程中与其他客流产生交织。
4.2.2应急疏散流线组织
为让乘客在遇到突发情况尽快疏散至安全区域,应急疏散流线组织应注意以下几点:
(1)应急疏散的流线应尽可能简捷,发生紧急情况时,考虑到乘客恐慌心理会降低乘客对疏散路径的判断,如若使用新的应急疏散流线应在枢纽内部及时播报,便于乘客及时调整路线。
(2)在疏散路径选取过程中尽可能选取乘客较为熟悉的路径,换言之就是采用与乘客正常情况下走行的路径重合度较高的路径进行疏散,这符合乘客在枢纽内部走行的行为习惯,有利于乘客快速疏散。如若乘客对疏散路径比较陌生,在疏散过程中容易发生折返现象,造成疏散路径拥堵,容易发生踩踏等危险事故。
(3)疏散过程中要对疏散区域进行综合性考虑,乘客普遍心理是向安全区域撤离,因此要保证乘客撤离区域为安全区域,同时安全区域距离行人被疏散位置不应过远。
应急情况流线组织过程中主要分为两个方面,分别是疏散应急疏散出口的确定与应急疏散流线的聚合。
(1)疏散应急疏散出口的确定
交通枢纽内应急疏散路径分为单应急疏散出口有障碍物疏散与多出口有障碍物疏散两种,但是目前针对大型综合交通枢纽来说通常配备多个应急疏散出口,在应急情况下,我们把交通枢纽与外部衔接的进站口转变为应急疏散的出口,提高应急疏散的效率。同时在规划乘客应急疏散路径时就需要考虑乘客当前所在位置距离哪一个应急疏散出口距离最近。为便于判定乘客逃生的应急疏散出口,可通过计数交通枢纽内部应急疏散出口个数,确定应急疏散出口辐射范围,根据不同应急疏散出口辐射范围,对枢纽内部进行区域划分,发生意外事故时秩序明确乘客所属应急疏散出口区域,诱导乘客选择最近应急疏散出口逃生,枢纽内多出口存在障碍物应急疏散移动轨迹线。
(2)应急疏散流线的聚合
应急疏散流线的聚合与正常移动流线的聚合具有相似性,在确定乘客疏散应急疏散出口的前提下,将选取相同疏散应急疏散出口的乘客,连接当前乘客位置与应急疏散出口位置,计算时采用与正常情况下疏散流线相同的聚合方法进行聚合。
4.2.3正常与应急疏散流线的聚合
对正常情况与应急疏散流线聚合,可以检验应急疏散流线设计的优劣。当应急疏散流线与乘客正常移动流线重合度较高时,更符合乘客走行的心理行为习惯,更快速疏散。反之当应急疏散流线与正常移动流线重合度较低时,说明应急情况下乘客疏散流线不同于正常情况下乘客走行流线,乘客会对新的疏散流线比较陌生,疏散过程中会产生恐慌心理,降低疏散效率,造成疏散通道的拥堵。因此本文将乘客正常情况与应急情况下的相同移动轨迹部分进行聚合。具体步骤如下:
步骤一:首先根据枢纽内应急疏散出口位置,确定乘客所属应急疏散出口,标记不同应急疏散出口辐射区域的乘客移动路径中关键节点,并用节点表示应急情况下乘客移动流线。
步骤二:根据枢纽功能区之间乘客移动流线,将正常情况下乘客移动流线用有序活动节点表示,并与应急情况下乘客途经的活动节点进行对比分析。
步骤三:根据对比分析的结果,将移动轨迹中具有相同关键节点标识路段进行标记,表示两种情况下标记节点区间内乘客移动流线相同,可以聚合正常移动流线与应急疏散流线。
4.3功能区布局与流线组织的调整
4.3.1枢纽功能区布局与流线的演变
交通枢纽空间由原来的单层平面转换为多层立体空间,从相对封闭复杂的空间转变为开敞通透的开放式大空间,乘客流线朝着复杂,大规模朝紧凑、简化、高度复合的趋势进行演化。传统大型交通枢纽站出站区与安检区集中布置,候车室分散布置,新型交通枢纽具有多个出站区与安检区、候车区集中布置。此种布局有利于缩短乘客在枢纽内部走行距离,实现了交通枢纽向开放式大空间的转变。
4.3.2枢纽功能区布局的优化
交通枢纽内的功能区布局决定乘客移动流线,而乘客移动流线可以反过来对交通枢纽内功能布局进行合理的验证,总的来说,交通枢纽内的功能区布局与流线设计相辅相成,通过它们之间相互作用关系可以对功能区布局与流线进行优化。
本文将流线定义为一个二元模型后,流线中的轨迹属性中活动点位分别隶属于不同功能区,因此也可以说不同功能区串联成乘客的移动流线,功能区之间就具有了关联性,链接功能区之间的媒介就是乘客的流线。枢纽内功能区分为七种,安检区、售票区、综合服务区、候车区、休闲区、卫生间与出站区。根据不同乘客在枢纽内部的活动需求,乘客所必经功能区为:安检区、售票区、候车区、出站区等。乘客非必经功能区为:综合服务区、休闲区、卫生间等。对于乘客所必须经过功能区一般承载着较大交通量,对于这些功能区要确保乘客容易到达,减少与其他流线交叉干扰,由此引入空间句法理论,计算不同功能区的拓扑深度值。
在分析交通枢纽内部功能区时,将功能区划分为凸空间,保证同一个功能区内各部分可视,结合空间句法变量拓扑深度值对枢纽内部流线与功能区之间的关系进行分析,利用空间句法软件Depthmap对空间可达性进行计算,Depthmap在分析功能区拓扑深度过程中,会得到特征图。
基于不同功能区的颜色,可以看出乘客所必须要经过的功能区是否可达性良好,当乘客所必要经过功能区可达性良好时,可以推断出功能区之间有最小的拓扑深度值,乘客走行较少的拓扑距离就可以到达目的地,此时枢纽内部流线组织最为合理。合理的流线组织会使导向标识信息更为明晰,数量更加合理,且不易出现信息过载等问题。当非必要功能区可达性良好而乘客所必要经过功能区可达性不好时,乘客流线就会产生绕行或交织等问题。在这种功能区布局的背景下,为使乘客顺利到达目的地,只能增加导向标识数量与信息,导致乘客寻路时间变长,降低枢纽内部运转效率。为提高功能区布局合理性,可达性高的位置安放安检区、候车区等必要功能区,可达性低的位置安放休闲区、综合服务区等非必要功能区。
合理的布局会缩短乘客在枢纽内部走行距离,避免流线迂回与交织,导向标识信息清晰,当枢纽内部流线交织迂回过多时,可以反映出枢纽内部功能区布局不合理,功能区的布局没有按照乘客流线中的活动逻辑顺序进行布局,导致枢纽内部导向标识的数量与信息增多。因此通过功能区与流线之间的相互关系,借助空间句法对不同功能区拓扑深度值计算,可以对枢纽内的功能区布局与流线进行优化。
4.4本章小结
本章首先提出乘客移动轨迹线的计算方法,根据功能区划分结果,将聚合乘客移动轨迹线聚合为乘客流线,对正常移动流线与应急疏散流线进行分析;其次提出正常移动流线与应急疏散流线聚合为流线带与交织疏解的处理方法,并将两种情况的流线进行聚合;最后根据功能区与流线之间的相互作用关系,优化交通枢纽内的功能区布局,合理组织流线,为完善导向标识设置方案,提高枢纽内导向标识的诱导效率奠定基础。
以下具体描述交通枢纽内导向标识的设置方法
本章以交通枢纽功能区划分结果与功能区间流线组织为依托,考虑导向标识的层级与服务距离等因素,进行导向标识内容与位置的确定,解决枢纽内导向标识设置位置与内容配置的问题,实现最短路径基础上乘客所需基本诱导功能,并提出了应急疏散标识的设置方法。
5.1导向标识的分级设置
5.1.1导向标识分级的必要性
目前,单一等级导向标识在各类综合交通枢纽中广泛应用,但此类导向标识有以下不足:
(1)单一层级导向标识信息单调,对于功能设施众多的综合交通枢纽来说,单一层级的导向标识不能显示具体功能设施的信息,影响乘客对路径的选择。
(2)单一层级导向标识容易造成信息过载,延长乘客寻路时间,无法实现逐级诱导,由于缺乏对导向标识系统的规划设计,乘客即使选择了正确的路径,也会在决策点出现困惑而被误导。
对导向标识的分级设置主要有如下优势:
(1)对于枢纽内部不同功能区域诱导清晰,使乘客快速了解枢纽内部空间环境,确定自己所需到达目的的大致方位。
(2)可根据不同活动设施的重要程度与距离,提供不同层级的诱导服务,重点指向近距离活动设施,模糊指向远距离活动设施。
(3)导向标识的分级设置,满足乘客在寻路时对导向标识的信息的连续与逐层过渡的需求,同时便于对导向标识分类管理。
5.1.2导向标识分级具体定义
导向标识的内容以及位置的确定与划分的级别密切关联,其中一级标识信息最为全面宏观,随着标识级别的增加标识信息随之减少。根据乘客在寻路过程中所需诱导信息的情况,本文将导向标识划分为三个级别,具体说明如下:
(1)一级导向标识是对交通枢纽内布局信息的传递,使乘客熟悉枢纽内功能布局,明确行走大致走行路线,对所在枢纽空间有整体性了解,一般设置在枢纽入口处。
(2)二级导向标识承接一级导向标识信息与三级导向标识信息。二级标识主要服务于中视距离的活动设施指向,二级导向标识比一级导向标识更加细致全面的展示枢纽内环境信息,通常设置在功能区之间,使功能区之间的诱导信息具有连续性,服务距离为30米。
(3)三级导向标识传递最具体的导向信息,信息的明确度处于最高级位置,是行人到达目的地的直接指引,并与二级标识信息相链接,诱导乘客完成具体活动,通常设置在功能区内部,当乘客到达目的地时,确认自身位置,服务距离为10米。
导向标识的级别设置与客流活动节点聚类以及流线聚合息息相关。本文中定义三级导向标识含有活动节点的具体信息,进行功能区划分后,为使乘客移动轨迹线聚合为乘客移动流线,乘客移动流线聚合为流线带,将三级导向标识的诱导信息聚合为二级导向标识。将交通枢纽内二级导向标识信息进行聚合为一级导向标识。
5.2导向标识位置与内容的设置
5.2.1导向标识设置位置
导向标识的设置位置就是乘客需要做出决策的位置,经过实地调研与深入分析发现乘客的决策位置如下:流线交织位置、交通枢纽出入口位置、多个方向的交叉口、楼梯或者自动扶梯的位置(楼层转换处)、通道转弯处、功能区交界处、服务设施所在位置。根据以上对决策点的分析,可将决策点分为两种类型:流线决策点与功能性决策点。流线决策点为:线路交叉点、交通枢纽出入口、楼层转换处与通道转弯处。流线决策点是帮助乘客确认方向,走行正确路径,到达目的地。功能性决策点为:功能区交界处与服务设施所在位置。功能性决策点是指乘客停下来接受服务,之后再进行路径选择,因此需要乘客首先决策是否进入功能区,进入功能区后选择服务设施完成所需服务。
交通枢纽内部决策点很多,为了保证导向标识服务到枢纽内部所有乘客,基于移动轨迹线与前文定义的流线二元模型构建流线网络拓扑模型。将功能区质心抽象为活动节点,功能区之间的路径抽象为边,按照流线上活动流程的逻辑顺序,进行最短路搜索。流线网络拓扑模型中,最短路径搜索遍历所有路径与节点,能够满足导向标识设置完备性的要求。
5.2.2导向标识设置内容
在流线设计完成后,依据最短路径所经过的活动节点,确定导向标识信息。导向标识信息的确定主要分为两个方面:一是信息内容的确定,二是信息数量的确定。主要介绍如下:
(1)导向标识信息内容的确定:我们在设置导行标识信息时结合功能区划分结果,确定目标功能区的信息与途径功能区的信息,之所以设置两种信息是考虑到,乘客在前往目标区域的过程中,会在中途停下接受服务,完成后继续前往目标功能区。对于进站与换乘流线的乘客来说,目标区域通常为候车区;对于出站流线来说,目标区域为出站区(其他交通方式所在区域),乘客到达出站区,换乘其他交通方式离开枢纽。
(2)导向标识信息数量的确定:流线带涵盖的流线种类决定导向标识信息的数量,活动节点之间存在着几种不同流线的乘客,确定信息时,要保证诱导信息服务到所有流线上的乘客。
5.3应急疏散标识的设置方法
对于应急疏散流线来说主要由两部分构成,分别是与正常移动流线聚合部分以及与正常移动流线非聚合部分。因此本文将应急疏散标识设置分为两个步骤:聚合部分路径应急疏散标识的设置与非聚合部分应急疏散标识的设置。对于聚合部分路径,这部分路径比较符合乘客行走习惯,可以将应急疏散导向标识与正常导向标识设置在同一位置,两种标识同时设置仅表示它们设置在乘客流线断面上的相近区域,并不表示两种导向标识信息设置到同一导向标识牌中。对于非聚合部分路径,进行单独设置;目前多数公共场所将应急疏散标识设置在地面上,虽然此种设置方法导向标识的作用范围为整个圆域,但是恐慌状态下,人群之间相互拥挤,身体接触大大增加,这种情况下乘客无法看到设置在地面的导向标识。为保证突发状态下,应急疏散标识能够像乘客传递逃生信息,将应急疏散标识以贴附式的形式设置在墙壁上,并配以语音导向系统,执行《消防安全标志》(GB13495-1992)与《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)设计标准,在疏散路径出入口、分流处、障碍物遮挡视线位置,设置应急疏散标识,设置间距在20m以内,确保应急疏散信息的连续性。
5.4导向标识的设置步骤
本文通过对交通枢纽内部客流活动节点聚类分区,进行功能区的划分后,进行功能区之间的客流分析与组织,基于以上前期基础工作提出交通枢纽内导向标识的设置方法,具体设置步骤如下:
步骤一:功能区划分与客流分析组织的基础工作。基于交通枢纽内的功能区布局,确定功能区之间乘客移动轨迹线,并将方向相似的最短乘客轨迹线进行相似性聚合,乘客交织流线进行疏解,从而形成功能区之间的流线带。
步骤二:正常导向标识的设置。对导向标识进行级别的划分,确定不同级别导向标识服务距离。一级导向标识设置与进站口;二级导向标识设置在乘客流线带上,根据二级导向标识服务距离与簇节点位置确定导向标识点位;三级导向标识设置在交通枢纽的功能区内部,设置在活动节点附近。
步骤三:应急导向标识的设置。根据应急疏散流线与正常移动流线聚合情况,对应急导向标识进行分步设置。对于应急疏散流线与正常移动流线聚合部分,将应急疏散标识与正常导向标识设置在同一位置,当正常导向标识间距大于应急疏散标识间距时,对应急疏散标识加以补充;对于应急疏散流线与正常移动流线非聚合部分,根据应急疏散标识服务规范,单独设置。
本章主要介绍了交通枢纽内导向标识分级设置方法,分析了导向标识分级设置的必要性,在功能区划分与流线组织的基础上,聚合导向标识信息,划分导向标识的级别,并确定不同级别导向标识的服务距离,从导向标识的位置与内容两方面进行设置,解决了单一层级信息模糊不清与信息过载的问题,并根据应急疏散流线与正常移动流线聚合情况提出设置应急疏散标识的方法,最后形成完整的导向标识设置步骤。
本发明与现有导向标识设置方法相比的优点在于:
本发明通过枢纽功能区布局确定乘客出移动流线的起讫点,对正常情况流线与应急情况的流线进行分析组织,从乘客心理需求角度出发,提出正常导向标识与应急疏散标识的设置方法,比传统导向标识设置方法更加完备,提高枢纽内乘客的换乘效率与疏散效率,改善枢纽内部客流换乘与步行环境,提高对客流的组织管理水平与秩序管理保障能力。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种交通枢纽内导向标识的设置方法,其特征在于,包括:
步骤1,运用综合关联度聚类模型,进行交通枢纽内功能区的布局划分;具体包括:
将乘客活动位置定义为客流活动节点;分析客流活动节点性质、空间距离、活动节点连续性三个参数指标;所述活动节点性质指乘客活动的类型;所述空间距离指两个活动节点的欧氏距离;所述活动节点连续性指活动节点之间衔接的紧密程度;将所述三个参数指标带入聚类模型,得到客流活动节点聚类结果,实现交通枢纽内功能区的划分;
将交通枢纽内具有预定关联度与耦合度的活动节点进行聚类,构建交通枢纽内多因素客流活动节点的关联度与耦合度聚类模型,运用DBSCAN密度聚集算法对模型进行求解,实现交通枢纽内功能区的划分;
关联度与耦合度聚类模型如下:
IAB表示交通枢纽内的性质不同活动节点的关联度模型,综合考虑了活动节点间距以及节点性质的影响;tAB表示乘客在活动节点AB之间走行时间;CIAB表示耦合度模型,LAB表示客流活动节点AB之间的距离;该模型表达了节点之间性质与节点间距的耦合度关系,与节点间距负相关;
R表示活动节点连续性;相邻活动R的取值为1,活动不相邻为0;
P表示活动节点性质,相同或者相似性质的节点,P取值为1,不同性质取值为0;
步骤2,通过最短乘客移动轨迹线进行乘客流线的组织,形成乘客移动流线;所述乘客移动流线包括:正常移动流线与应急疏散流线;包括:计算每个乘客到达不同活动节点的乘客移动轨迹线,将到达同一功能区的移动轨迹线聚合为乘客移动流线,判断乘客移动流线方向,将方向相似的乘客移动流线聚合为流线带;并进行乘客移动轨迹线-乘客移动流线-流线带聚合与交织流线的疏解,并通过应急疏散出口位置划分应急服务区域,确定应急疏散流线轨迹,实现正常移动流线与应急疏散流线的聚合;
步骤3,运用空间句法理论,优化所述功能区划分与所述乘客移动流线;包括:通过功能区与乘客移动流线之间相互影响,根据空间句法凸空间理论,对交通枢纽内功能区布局进行优化,从而优化乘客移动流线;
利用空间句法软件Depthmap对空间可达性进行计算,根据功能区拓扑深度值的计算结果,优化划分的功能区的位置,优化交通枢纽内乘客移动流线;
步骤4,根据优化后的所述乘客移动流线,在优化功能区布局划分的交通枢纽内,设置导向标识;包括:在优化后的功能区的划分与优化后的乘客移动流线的基础上,聚合导向标识信息,从信息内容与设置位置两个方面对正常导向标识进行分级设置,并根据应急疏散流线与正常移动流线的聚合情况,确定交通枢纽内应急疏散标识的设置方法;
步骤41,进行功能区划分与客流分析,确定功能区之间乘客移动轨迹线;并将方向相似的最短乘客移动轨迹线进行相似性聚合,将交织流线进行交织处理,从而形成功能区之间的乘客流线带;
步骤42,设置正常导向标识,根据乘客在寻路过程中所需诱导信息的情况,对导向标识进行级别划分,确定不同级别导向标识的服务距离,其中一级导向标识设置于进站口;二级导向标识设置在乘客流线带上,根据二级导向标识服务距离与簇节点位置确定导向标识点位;三级导向标识设置在功能区内部的活动节点附近;
步骤43,设置应急导向标识,根据应急疏散流线与正常移动流线聚合情况,对应急导向标识进行分步设置;对于应急疏散流线与正常移动流线聚合部分,将应急疏散标识与正常导向标识设置在同一位置;当正常导向标识间距大于应急疏散标识间距时,对应急疏散标识加以补充;对于应急疏散流线与正常移动流线非聚合部分,根据应急疏散标识服务规范单独设置;
所述步骤1中运用DBSCAN密度聚集算法对模型进行求解的步骤如下:
步骤一:确定交通枢纽空间范围及建筑边界,对交通枢纽内部进行网络划分,网络拓扑图用G={O,D}表示,其中活动节点用集合O={O1,O2,...Om}表示,路径用集合D={d1,d2,...dn}表示;进行网络划分过程中使活动节点位置处于网络节点位置;
步骤二:将综合关联度向量I=(IAB,CIAB)作为网络拓扑图中路径权重的值,表示活动节点之间的相关关系,计算枢纽内活动节点之间综合关联度的值,相当于每两个活动节点之间有两个特征值;
步骤三:将活动节点之间综合关联度向量I=(IAB,CIAB)作为DBSCAN密度聚集算法的输入量,计算出活动节点之间关联度高的集合Q与关联性低的集合T;
步骤四:将Q集合元素进行合并,若在合并过程中某两元素被集合T中元素隔开时,将被分隔的元素分开,返回步骤二;否则执行步骤五;
步骤五:根据活动节点聚类结果,确定活动节点聚类分区情况,同时对参数不断更新,直至将枢纽内所有活动节点聚类分区完毕,得到最终聚类分区结果;
所述步骤2中计算每个乘客到达不同活动节点的乘客移动轨迹线的步骤包括:
结合元胞自动机空间划分理念,采用Dijkstra算法计算乘客移动轨迹线,其中簇节点是乘客直线移动过程中,移动方向发生改变的元胞;根据簇节点的层次性,形成了由目标活动节点、簇节点、元胞位置组成的乘客移动轨迹线;
乘客移动轨迹线计算步骤如下:
步骤一:初始化,把应急疏散出口内的元胞(i0,j0)标定为E标号,此元胞为初始元胞,令其余元胞标定为T标号,定义Tij=+∞;
步骤二:生成扩展元胞,在所有的E标号元胞中,选取Eij最小的元胞(i,j)向其周围的T标号元胞(x,y)进行扩展,即(x,y)=Expand(i,j);
步骤三:判断是否存在障碍物并累计距离,判断扩展元胞(x,y)与元胞(i,j)的簇节点F(i,j)连线之间是否存在障碍物,即B=ifobs(F(i,j).(x,y));
步骤四:传递簇节点并计算距离,如果被扩展元胞与原父簇节点之间不存在障碍物,即B=0,元胞(x,y)与元胞(i,j)拥有相同的簇节点;否则,B=1,元胞(x,y)的簇节点为元胞(i,j);
如果(x,y)为T标号,说明元胞(x,y)是被第一次扩展,其簇节点与估计值由式(1)和(2)计算确定;如果元胞(x,y)为E标号,说明元胞(x,y)已经通过其他途径被扩展,比较新的值Exy与旧的值E'xy的大小,选取最小值作为其最短距离值,并改变其相应的簇节点;F'(x,y)为旧的簇节点;
E(x,y)=min(Exy,E'xy)
步骤五:更新元胞编号并判断终止条件,修改元胞(i,j)的标号为S标号,即Sij=Eij;修改元胞(x,y)为E标号;如果所有元胞均为S标号,则终止;否则,转入第二步;枢纽空间内元胞的S标号值是元胞距下一活动节点的最短距离;
所述步骤2中的进行乘客移动轨迹线-乘客移动流线-流线带聚合与交织流线的疏解的步骤中,
其中聚合方法为:
设起始功能区质心为S,目标功能区质心为D1、D2、D3…Dn,连接当前功能区质心S与目标功能区质心D1、D2、D3…Dn,对两条相邻连线之间余弦值进行计算,根据计算结果判定是否聚合;当余弦值结果大于等于预定阈值时,进行合并;
流线交织处理方法为:将原来集中在一个交织点的乘客移动流线,分散成至少一个交织点或者交织区内,对交织点位分散布置;或借助隔离设施对流线进行分离;或在集散大厅内设置集散点进行疏解;
所述实现正常移动流线与应急疏散流线的聚合的步骤包括:
步骤一:根据交通枢纽内应急疏散出口位置,确定乘客所属应急疏散出口,在乘客移动路径中标记不同应急疏散出口辐射区域活动节点,并用活动节点表示应急情况下乘客移动流线;
步骤二:根据交通枢纽内功能区之间的乘客移动流线,将正常情况下乘客移动流线用有序活动节点表示,并与应急情况下乘客途经的活动节点进行对比分析;
步骤三:根据对比分析的结果,将移动轨迹中具有相同活动节点标识路段进行标记,聚合正常移动流线与应急疏散流线。
2.一种基于功能区布局与客流组织的交通枢纽内导向标识的设置装置,其特征在于,用于实现如权利要求1所述的方法,包括:
划分单元,运用综合关联度聚类模型,进行交通枢纽内功能区的布局划分;
形成单元,通过最短乘客移动轨迹线进行乘客流线的组织,形成乘客移动流线;所述乘客移动流线包括:正常移动流线与应急疏散流线;
优化单元,运用空间句法理论,优化所述功能区划分与所述乘客移动流线;
设置单元,根据优化后的所述乘客移动流线,在优化功能区布局划分的交通枢纽内,设置导向标识。
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