基于SUMO的大型活动三层级公交疏散保障方案仿真

程文昱，陈景旭，万 剑，黄江彦，汪怡然

(1.东南大学 交通学院，江苏 南京 210096；2.华设设计集团股份有限公司 智能交通技术和设备交通运输行业研发中心，江苏 南京 210014)

城市举办大型活动，一方面可为城市发展带来活力和机遇，另一方面，也为城市交通带来了新挑战。大型活动结束后短期内将在活动举办的场馆附近会有大的交通量产生，如不进行适当组织引导，会使客流的疏散秩序发生混乱，造成交通拥堵和安全隐患。因此，亟需制定大型活动保障方案，确保活动参与者快速有序疏散，同时，减少对周边交通运行的影响[1]。以原有城市交通网络为基础，从公交客流视角提出大型活动三层级公交疏散保障方案。

国外对于大型活动的交通保障研究开展较早。1984年，针对美国洛杉矶奥运会提出通过交通系统管理技术来管理奥运交通[2]，此后对该方面的研究也大多是随着奥运会等大型活动的举办而展开[3-6]。国外学者对大型活动的定义、分类、交通特性等方面的研究较为全面[7-8]，对应急疏散方案方面的研究也较为系统[9]。而国内的研究起步较晚，且大部分研究侧重于国内承办的一些大型体育赛事、文化活动及大型会展，如北京奥运会[10]、上海世博会[11]、杭州G20峰会[12]、北京世界园艺博览会[13-14]等。此外，在对大型活动交通分布的预测与分析中，四阶段法[15-17]应用较多。在将公交运用于疏散场景的研究中，关于轨道交通[18]与客运枢纽[19-20]方面较多。

以苏州市奥林匹克体育中心体育馆为例，针对大型活动特点及疏散时的客流特征，将研究对象限定为轨道交通处于规划或建设时期的大城市和没有轨道交通的中小城市地面公交服务，提出构建三层级公交疏散保障方案，以确保公交客流快速、有序疏散。

1 大型活动特征分析

1.1 大型活动定义

美国联邦公路局将发生在特定时间和地点、并可能导致交通需求异常增长的已计划活动定义为计划性特殊活动，大型活动属于特殊活动范畴，但又具有大规模的特点。大型活动通常是指需要占用特殊场地或场所而举办的面向公众、具有吸引力的活动，由于在短时间、一定范围空间内聚集大量交通量，会给活动承办城市的交通带来一定程度的不利影响。文中研究的一般性大型活动主要指持续时间短、开始结束时间在一定范围内变动、地点固定的单一场馆、需要购入门票、活动参与者主要由本市居民和部分外省市居民组成的一般规模大型活动，如演唱会、中小型体育赛事、文艺演出等，都属于大型活动范围。

1.2 大型活动客流特征

大型活动参与者一般层次差异明显，所以交通需求也有较大差异[21]。活动结束后，在疏散时客流呈现“单源多汇”的出行特性，即出行起点单一，出行终点分散[22]。大型活动会在短时间内产生大量客流量，疏散时的主要目标是将客流按照不同出行方式快速有序从活动场馆进行疏散。按照客流疏散目的地，可将大型活动产生的客流量分为2类。

1) 内散客流量：指在疏散过程中，交通出行起点为大型活动承办场所，终点为居民居住点的客流量。

2) 外散客流量：指在疏散过程中，交通出行起点为大型活动承办场所，终点为机场、火车站、汽车站等设施的客流量。

2 三层级公交疏散保障方案

2.1 公交疏散运保体系构成

三层级公交疏散运保体系设有专用快线、公交常规线和微循环线3个层级，每个层级的具体功能介绍如下。

1)专用快线：提供点对点直达服务，完成机场、火车站、汽车站的接驳，采用大容量公交车，主要服务外散客流。

2)公交常规线：选取市内已有公交线路，满足市内出行需求，公交常规线大型活动的乘客上车站点通常设置在大型活动承办场所附近1～2 km。

3)微循环线：活动聚集区周围的干线接驳，连接大型活动举办地与交通枢纽，如公交站、地铁站、停车场等。微循环站点设置在大型活动承办场所附近，发车频率高，运距短，将不同出口的乘客运送至匹配站点，实现人流量的快速疏散。

2.2 三层级公交疏散运保体系疏散方案

大型活动结束后，微循环线首先对客流量进行第一层级疏散，将乘客从大型活动承办场所附近运送至指定换乘站点，该站点与活动参与者的目的地相匹配。

对于内散客流量：一方面，乘客被运送至城区内与公交常规线实现接驳的站点，乘坐下一层级公交进行疏散;另一方面，需要乘坐私家车离开的活动参与者被运送至附近停车场的对应站点，方便其乘坐私家车离开。该类站点通常是公交常规线已建成站点，其选取有以下几方面考虑：1)站点距离场馆出入口有一定距离，避免出入口人流聚集造成交通拥堵；2)站点的公交常规线路数多，满足内散客流的市内公交服务空间覆盖范围；3)站点设置不宜过远，且站点数量不宜设置过多，保证微循环线车辆的利用效率。

对于外散客流量，由微循环线路运送至专用的快线站点，再由专用快线运送至对外客运枢纽。该类站点的位置选取有以下考虑：1)建议设置在距离场馆较近的位置，保证微循环线车辆的利用效率，且站点周边有较大空间资源用于停放专用快线车辆；2)站点距离场馆出入口有一定距离，避免出入口人流聚集，产成交通拥堵。三层级公交疏散运保体系如图1所示。

图1 客流量疏散过程

3 基于SUMO仿真的算例分析

3.1 大型活动承办场所实例

通过SUMO仿真某大型活动结束后公交客流的疏散场景，将三层级公交疏散运保体系在地图中可视化，展示大型活动三层级公交保障方案的有效性和实用性。文中选题及案例场景源自课题“苏州工业园区大型活动公交组织及综合保障方案”，在苏州工业园区的路网基础上，选用苏州市奥林匹克体育中心体育馆作为大型活动承办场所(见图2)。该地建筑面积5.8×104m2，设计容量约13 000座，主要功能为室内体育项目、演艺及大型活动。曾举办过张学友、李宗盛、林宥嘉等明星演唱会，第一届冰壶世界杯、2019年亚洲青年羽毛球锦标赛等体育赛事。

图2 大型活动承办场所及三层级公交体系

3.2 三层级公交疏散运保体系仿真

设置多层级公交疏散运保体系时，需考虑前往不同方向的客流情况，在研究比对附近公交线路走向后，选择分布在不同方向的172路、116路、208路和528路作为本案例内散客流量的主要疏散途径。在配置微循环线路时，为节省成本和方便客流换乘，通常选择已有站点作为微循环线路的换乘站点，在大型活动场所出口处设置微循环线路的上车站点。此外，结合已选择的4条公交的线路走向，该案例配置2条微循环线路(线路w1和w2)，其中站点w1-1和w2-1作为活动结束后公交乘客的候车上车站点，设置在场馆出入口的东7门附近，该出入口不靠近私家车停车地点，主要供步行客流和公交客流疏散，避免人车混行造成交通拥堵，其他站点作为微循环线的下车站点。2条微循环线在图2中分别由点划线和实线标注，矩形则表示微循环线路的站点。公交常规线包括苏州市172路、116路、208路和528路，上车站点为w1-1与w2-1。2条专用快线上车站点为w1-2与w2-3，其直达服务的终点分别为苏州园区站和苏州站。

3.3 活动参与者仿真

文中的公交客流仿真人数为500人，仿真客流数据参考了途经场馆的公交常规线路(苏州市172路、116路、208路和528路)日客流量和专用快线直达终点站(苏州园区站)日客流量数据，再结合此次活动的实际到场观众人数和问卷抽样调查获取的公交分担率。其中，内散客流量为250人，外散客流量为250人。对于内散客流，按照交通方式分为两部分，比例为公共交通∶私家车=75∶25。其中，乘坐公共交通的活动参与者按线路进行分配，比例为172路∶116路∶208路∶528路=3.5∶2.5∶2∶2，对于每一条线路，还需要将活动参与者分配给微循环线路的下车站点作为换乘站点，使每条微循环线路各站点下车人数大致相同。乘坐私家车的活动参与者按附近停车场的规模分配给换乘站点，比例为w2-3站∶w2-2站∶w1-2站∶w2-4站=4.5∶3.5∶1∶1。内散客流的乘客分配比例如表1所示。对于外散客流，设置w1-2站和w2-3站2个直达站点，乘客由微循环线输送到该站点后同站换乘，等候专用快线将其送至苏州园区站或苏州站。每一个站点的上下车人数在图1中各个站旁进行了标注：站点w1-1和w2-1为上车站，标注数字表示上车人数；其余站点为换乘站，标注数字表示下车人数，即换乘人数。其中，换乘站w1-2和w2-3由于搭乘了外散客流，下车人数多于其他站点。

表1 内散客流量分配比例

活动参与者从奥林匹克体育中心体育馆的出口出发，到达w1-1和w2-1上车站点，乘坐微循环公交至对应的换乘站点，对于继续乘坐公交的活动参与者，在该换乘站点继续等待或步行至其他站点等待其需乘坐的公交常规线，对于前往停车场的活动参与者，步行至停车场。最终分配活动参与者数量如表2所示，活动参与者路线如图3所示，图中加粗字部分表示活动参与者的中转行为。

表2 客流量分配

图3 活动参与者路线

3.4 仿真结果与分析

文中调用SUMO输出中的tripinfo选项来获取仿真的具体结果，筛选整理出各目的地活动参与者的疏散完成时间(见表3)和各时段内疏散人数(见表4)。路网中产生活动参与者的时间为0时，疏散完成时间指已乘坐与活动参与者目的地相匹配的交通工具时间，疏散人数指已乘坐与活动参与者目的地相匹配的交通工具人数，内散客流量是指已乘坐公交常规线或已到达停车场，外散客流量是指已乘坐专用快线。

由表3和表4可知，不同层级的疏散时间存在差异，目的地为停车场的活动参与者疏散时间最短，公交常规线次之。各时段内的疏散人数也呈现明显差异性，活动参与者基本在300～2 700 s内完成疏散，尤其集中在900～2 400 s时段内，在该时段内前往各目的地的疏散均在进行，内散客流量和外散客流量疏散最为集中，是多层公交疏散运保体系运作效果最佳时段。为对三层级公交疏散运保体系开展进一步评价，文中将整个疏散过程中的累计疏散人数统计出来，整理出累计疏散人数随时间分布情况，即随时间变化百分比，如图4所示。从图4可以观察到有3处曲线的斜率明显大于其余部分，对比表4可知是由于专用快线的疏散，专用快线具有车数少、容量大、频率低的特点，在疏散过程中会集中在某几个时段疏散大量外散客流量。综合来看，与自组织方案相比，三层级公交疏散保障方案具有许多优势，如表5所示:能够根据乘客需求不同，进行分层级疏散，避免人车混行，造成拥堵和潜在的安全隐患；具有服务功能不同的公交常规线、专用快线、微循环线三个层级，且不同层级衔接流畅；能够在已有公共交通的基础上，快速、有序地完成疏散。

表4 各时段内疏散人数

图4 累计疏散人数

表5 三层级公交疏散保障方案与目前情况对比

4 结 语

大型活动客流具有短时集聚与疏散的特点，为保障活动结束后场馆内公交客流的快速有序疏散，构建三层级公交疏散运保体系，包括公交常规线、专用快线和微循环线。根据客流量疏散目的地差异，将大型活动产生客流量归类为内散客流量和外散客流量。

1)微循环线用于疏散从大型活动承办场所出口处产生的内散和外散客流量，减少不同目的地乘客在场所周围造成的混乱和拥堵。

2)一方面，内散客流量被疏散至公交常规线或停车场等固定区域；另一方面，外散客流量被疏散至专用快线。为验证大型活动三层级公交保障方案的作用与影响，基于SUMO仿真平台，选取苏州市奥林匹克体育中心体育馆为大型活动中心，构建三层级公交疏散运保体系，统计疏散时间和疏散人数，更为直观看出不同层级公交的疏散特点以及微循环线与其他层级公交的联动流畅性。

3)文中研究对象为地面公交，未考虑有地铁大城市在地铁疏散中的作用，未来会考虑地铁和公交竞合关系下的疏散保障，并将其作为主要研究方向继续深入研究。