透过熵参数建立行人流干扰指标之研究.pdf

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1、國立台灣大學土木工程學系碩士班民國96年(碩士)學位論文摘要透過熵參數建立行人流干擾指標之研究研究生：朱宸佐指導教授：許添本一、前言臺北捷運車站為目前國內最大型轉乘車站，進出旅客數每日約20萬人次，站內轉乘旅客每日也約有20萬人次，再加上高鐵與台鐵轉乘旅客，每日約超過50萬人次旅客在此活動。但因捷運站體容量有限，再加上運輸行為的尖峰特性，導致在尖峰時間多處行人設施服務水準低落，因而產生許多擁塞與干擾嚴重之瓶頸點，並且未來還有捷運機場線、交九長途客運轉運站，以及未來捷運支線的陸續通車後，台北捷運車站內瓶頸點問題勢必更加嚴重。因此，亟需對車站內部交通瓶頸點進行改善，以提

2、昇瓶頸點服務水準。但以往行人設施服務水準評估方式乃採用車流服務水準想法而來，透過密度、流量及速率方法評估一行人通道優劣。但行人行走較車輛運行擁有較高自由度，且在通道中行進方向並非單一方向。因此，該方法雖可評估一通道擁擠程度，但無法評估行人受干擾程度，因此本研究以建立行人干擾指標研究目標，以提供日後研究者評估使用。二、干擾指標界定熵理論自從1865年RudolphClausius提出後，經過不斷的演進，已應用於許多領域研究。因行人受干擾有其不確定性，因此本研究透過熵參數界定行人干擾程度指標。透過實地觀測結果，行人在遭遇干擾有速度變化以及方向變化兩種反應，本研究以此兩反

3、應界定干擾熵及偏移率兩干擾衡量方式。1.干擾熵行人遇到干擾時，可以選擇減速、加速甚至停止，以避開衝突，然後再恢復到原步行速率。當行人步行經過一通道，假如其行走過程中受干擾越多，其速率變化越多，行走過程越不舒服，計算公式如下式所示。其中di為該每0.5秒行人步行距離，P(di)為行人通過此通道中該距離站全部步行距離機率。nEX()=-∑pd()logi2Pd()ij=1其中P為步行距離間距機率值jifP(di)>02.偏移率行人遇到干擾另一避免衝突方式為橫向偏移。當避開衝突後，行人會往最短路徑方向繼續行走。本研究依此行為建立另一干擾指標，其方法為追蹤一行人路徑及座標，

4、並紀錄該行人實際行走距離，並透過起點與訖點之座標計算該行人最短路徑。為避免路徑長短影響到偏移量的大小，本研究以其受干擾多走的距離除上實際行走的距離，作為另一干擾指標，其公式如下：DX()表該行人偏移率，n∑di為實際行走距離，ω為最短路徑。i=0n∑d-iωi=0DX()=n∑dii=0三、資料蒐集與處理如下圖3.1所示，本研究選定捷運動線交織區行人移動過成為分析對象，透過攝影方式蒐集上午的6時30分至8時行人流動情形。為拍攝較大範圍本研究以4台攝影機進行同步拍攝，每台攝影機拍攝範圍長約4.5公尺，寬約4公尺，全部拍攝區域長約20公尺、寬約4公尺，面積約80平方公尺

5、的交織區行人流動情形圖3.1研究區域本研究資料處理乃透過本組所開發行人資料處理程式手動蒐集，分析影片資料蒐集項目包括平均流率、平均密度、平均速率、方向比、干擾熵及偏移率。四、調查結果分析本研究以實際調查資料進行基礎構圖分析，但因無調查到超越臨界密度行人流狀況。因此，本研究乃透過Q＝K*V關係式推導進行分析，其結果顯示行人動線交織區自由流速率約每秒1.39公尺，臨界密度為每平方公尺1.82人，最大流率每公尺每分鐘約可通過75人，此時行人速率平均為每秒0.7公尺；而在密度為3.65時行人速率為0，表示行人無法移動。此外，比較國內外文獻所作巨觀分析，可發現行人動線交織區在

6、行走速率、最大容量均較一般雙向捷運通道低，代表因行人干擾緣故，其行人設施服務效率較差。關係方程式備註平均自由流速1.39(m/s)速率-密度關係式V=1.390.38−K2最大密度3.65（p/m）2臨界密度1.82(p/m)2流率-密度關係式Q=1.39K−0.38K2臨界行人佔有面積0.54(m/p)臨界速率0.7(m/s)2流率-速率關係式Q=3.64V−2.62V最大流率1.27(p/m)最大容量：每公尺每分鐘可通過75人透過干擾值與其他行人特性參數做比較可發現，干擾值與密度、列車到達狀況為正向關係：與速率及方向比為反向關係，偏移率與干擾熵兩者之間為正向關係

7、；另透過密度及密度/方向比做預測每一分鐘行人動線交織區平均干擾熵，如下圖4.1所示，發現無論以密度或密度/方向比模式都有相當好解釋能力。由調查結果可得知，干擾的大小主要受密度、方向比以及列車到達狀況所影響，其中列車到達狀況與方向直接關聯。因此，可歸納行人干擾因素主要為方向比及密度。干擾熵干擾熵y=-0.0477x2+0.5614x干擾熵-密度2干擾熵-密度/方向比y=-0.0168x+0.7732xR2=0.8575R2=0.8421.41.41.21.2110.80.80.60.60.40.40.20.20000.20.40.60.811.21.41.61.8