王泽中，韩江雪
摘要：随着居民对步行空间品质的要求提升，步行空间设计的精细化程度也日益提高，尤其是在建成度较高的城市空间中，需要解决有限的步行空间和多类型的行人需求之间的矛盾，但在当前的步行空间精细化设计流程中，缺乏可精确引导设计的设计依据。同时，行人仿真技术作为一种成熟的技术方法在交通领域获得
广泛应用，其精细到微观行人个体的活动，可有效作为步行空间设计的反馈途径，为步行空间设计提供设
计依据。本文引入跨学科的行人仿真工具，探讨行人仿真在步行空间设计中的适应性，建立行人仿真对步
行空间设计要素的精细化控制方式，完善行人仿真应用于步行空间精细化设计的技术流程。并通过具体应用，证实行人仿真能够实现对步行空间设计的辅助作用。
关键词：行人仿真工具，步行空间，精细化设计，设计要素控制
1引言
电动绞磨
1.1步行空间设计的精细化趋势
城市的步行空间品质，直接影响了居民对出行方式的选择。高品质的步行空间有助于促进人们选择步行，进而降低城市总体碳排放量，且在快节奏的现代工作生活下，居民忽视运动，而步行恰恰是成本最低的运动方式，在那些步行条件好的地区，居民健康程度也较高。而城市活力的提升，往往需要居民更多地参与步行并促进步行过程中的活动的发生。一个良好的步行空间环境有助于实现低碳、健康、活力的城市未来。由此，步行空间品质的提升是我们应努力推动的方向。
步行空间设计决定了步行空间品质，更高品质的空间需要依靠更精细的设计控制来实现。精细化的步行空间设计，是实现高品质步行空间的必然途径，也是新的时代背景下对步行空间设计的要求。
1.2步行空间设计精细化的瓶颈
现行的步行空间设计，往往是在现有规范和设计师经验的指导下进行，但规范是一种底线控制的设计机制，而设计师之间也存在着设计水平和价值导向的差异，同时规范和经验均是针对单一设计要素或简单的设计要素组合的，在面对复杂的人流状况和空间要素组合时，需要以复杂的手法来应对，此时经验和规范均不能很好地协调有限的步行空间和多样的行人活动需求之间的关系，设计的依据精细度不足，因此步行空间设计精细化也难以实现。1.3行人仿真在其他领域的广泛应用
通过行人仿真技术，可实现行人活动状态精确到行人个体的模拟还原。本世纪初，国内开始引入行人仿真作为设计辅助手段，在交通、土木学科已经开展应用，但仅仅作为步行效率的评估工具，研究尺度也仅限于公共建筑室内和交通场站等中小尺度，目前受限于大尺度
空间行人行为及环境要素的复杂性，在步行空间设计中未能很好推广。本次引入跨学科工具，意在为步行空间精细化设计提供考察行人微观行为的途径，以期解决相应的设计问题，形成可指导实践的技术路线。
2行人仿真工具应用于步行空间设计的适用性
2.1选择行人仿真工具
行人仿真即利用数字化手段对行人在空间中的活动状态进行模拟，并观察、提取其活动特征，通过行人仿真可以反应特定空间内的行人移动速度，行人密度、行人择路规律，行人互动，行人对服务设施以及环境要素的反应，乃至更微观层面上可实现对行人步幅、步频等更精细模拟[1]。
城市步行空间相较于建筑室内及场站空间要素更多，空间组合方式更复杂，在选择行人仿真工具时，需要考虑其反映各类行人特征的能力，以及仿真该行人特征的难易程度。现在主流的仿真工具为Anylogic平台和NOMAD平台[2]。均可实现对行人择路、行人步速和行人分布等步行空间设计需要考
pc标牌虑的行人特征的仿真，但由于Anylogic开放可拓展，可以适应更多空间类型，本次选择Anylogic平台作为研究工具。
2.2Anylogic在步行空间精细化设计中应用的可行性背缚
步行空间设计是一个过程，包含了多个阶段，行人仿真需要建立在各类空间要素都明确的前提下，且进行行人仿真应该针对具体的空间提供设计依据，因此，行人仿真应该在空间方案形成后进行。
行人仿真的难点之一在于对人流量的预估，由于步行空间设计基于一定的周边状况，可通过行人调查得到现状行人信息，并可通过对同类型步行空间的研究进行补充，进而对步行空间建成后将产生的行人量和行人分配情况形成合理的预测。这是步行空间精细化设计的基础。基于行人预测，可通过行人仿真的行人行为仿真组件实现对行人行为的仿真。锁紧螺栓
行人仿真的难点之二在于对复杂步行环境的构建，通过筛选与行人仿真相关的步行空间要素，对仿真环境进行简化，进而通过Anylogic对各类型的平面，及不同的高差实现仿真。并通过等效仿真的方式，对步行空间中一些特殊的空间要素，如雕塑、树木、遮荫棚等，进行进一步的补充仿真。
wsrd2.3Anylogic在步行空间精细化设计中应用的价值
步行空间精细化设计是为了解决步行空间的服务水平和空间使用者的空间需求之间的矛盾，既需要提
升步行空间服务水平以适应预期行人需求，也需要提升步行空间服务水平以吸引潜在行人活动的发生。
由于通过行人仿真可以获得行人活动时的行人密度、移动速度、行人碰撞及行人择路等信息，可以较好地反映行人对通行的需求，也可以一定程度地反映行人休闲活动时的步行舒适程度，通过仿真还会显示出行人在环境中活动的特征点，如行人流冲突点、行人密集点。
针对预期的行人体将产生的空间需求，之前的步行空间设计中以经验对行人空间需求进行判断，进而给予满足，而行人仿真提供完整的仿真，评价、调整、再仿真、比较的设计闭环，使得步行空间设计可以获得动态反馈，行人仿真检验步行空间行人服务能力的整体流程，如图2-1所示。
图2-1行人仿真检验步行空间行人服务能力的整体流程针对潜在的行人活动，行人仿真能够通过行人活
动特征，反映行人活动规律，并提供了识别特征的手段，以往的空间设计要素组织是基于对空间特征的识别，而行人仿真提供了识别行人特征的方式，使得空间要素的组织更有针对性，也更精细准确。行人仿真应用于识别行人活动特征的整体流程，如图2-2所示。
图2-2行人仿真检验步行空间行人服务能力的整体流程由此，行人仿真统合并集中反映多类型行人的需求，并使得步行空间设计实现从经验估测到动态反馈、从对空间特征的识别到对活动特征的识别。
3行人仿真在步行空间设计中的应用
3.1相关设计要素筛选
步行空间内与通行效率有关的部分构成通行系统，服务行人体验的部份构成环境系统。
对于通行系统而言，从宏观、中观、微观三个层面上看，行人仿真可以对不同的设计要素进行反映。
步行网络的合理性是宏观上影响行人仿真结果的主要因素。由此行人仿真可以为路径的设计，包括对
不同步行路径的线型选择，走向，道路的交叉和变化点的落位提供设计依据，而这些都将会对步行空间建成后的行人通行状态产生影响。当设计范围存在高度变化时，还可以在行人仿真协助下进行的适应性设计和空间的复合应用[3]。
在中观层面，步行空间范围会对行人仿真结果产生影响，行人仿真主要可实现对步行空间的宽度，交叉口等提供进行控制和限定的依据，帮助确定步行区。当设计涉及到地形的变化时，需要适应行人步行能力，进行步行空间的竖向设计，这时行人仿真将发挥较大的作用，
帮助判断在多种高差变化时行人的步行状况。
微观层面，，在行人仿真的协助下可以实现精细地对有限的步行空间进行细分，如量化地划分人行道进行人流分流，减少对向行人的相互干扰，对特定的活动人流进行分流，对人流分叉口进行渠化。
环境系统设计要素主要为空间体验所服务，其包括了设施、景观、活动场地等设计要素，行人仿真并不能直接地反映这些设计要素对行人活动的影响，但行人仿真中体现出的行人活动特征，可以很好地指引环境系统设计[4]。
3.2仿真环境构建
在确定仿真范围后，首先对设计方案进行梳理，通过仿真模块对空间要素进行转译。进行环境建模，
根据平面图等平面信息进行仿真环境的平面建模，，在行人路线上有高差变化时，进行行人仿真的三维建模。如笔者在重庆南桥寺片区的步行空间精细化设计中对行人仿真进行了应用，由于其涉及到复杂的地形变化，在平面建模的基础上，仍对地形变化区域进行了三维建模，如图3-1所示。
图3-1南桥寺平面环境建模
图3-2Anylogic内南桥寺三维空间建模
3.3仿真场景的设计
行人进行通勤活动时，步行空间需要满足行人对步行效率的要求。行人进行休闲健身类活动时，需要满足行人对体验的追求。并需要满足特殊行人体，如老人、儿童，在使用步行空间所产生的空间需求。
由于行人需求的多样，且由于不同类型的行人活动发生在同一时空中，行人需求产生变化，需要通过仿真场景对不同类型行人的活动进行切分，并将会出现在同一时空中，产生重合的行人行为类型，进行统合、分析。
一般的步行空间设计中，需要设计仿真场景应该涵盖如上下班通勤的行人活动、大型集会举办时将聚集的行人活动、行人购物逛街及锻炼等休闲健身活动、儿童上学放学集散的行人活动等[5]。
3.4仿真人流预测
可以通过类型比较法和行人调研两种方式对人流进行预测。
对于建成环境的行人仿真，通过行人调研确定仿真人流。选取高峰时段，在行人通行道上选取适合的断面进行行人调研，以断面人流量为基础，进行行人流量预测。
行人调研直观，相对准确，但其可研究的范围仅限于建成环境，同时存在工作量较大、调研人员需求较多的问题。类型比较法即对同类用地进行研究，确定行人出行与吸引，进而通过行人仿真行人路径进行人流分配。
当研究范围内存在新建重要交通设施如地铁站、公交站时，通过交通设施的运载能力预测，对通勤等周期性活动行人量进行配平。如在南桥寺片区进行行人预测时，由于涉及新建轨道站点，通过结合轨道线路，对周边地区人流进行重新配平。
当研究范围内在近期有新用地开发时，需要对新开发用地的类型进行分类考虑。当新开发用地为居住或者商务类，新增加了常住人口或工作人口，必然会导致早晚高峰时段通勤行人量的变化。这时通过对同类区域的类比，确认相对应的开发量上，高峰时段增加的行人生成与行人吸引。若新开发用地为绿地或公共类，会对市民休闲活动量产生影响，可通过规模与服务级别，推算新增的休闲活动的活动量。
类型比较法是建立在大量案例研究的基础上的，交通领域已有相关研究较多，可以作为计算新增行人量的依据，但行人选择步行出行的比例，受到公共交通便捷程度的影响，此类预测应该结合对现状行人的调研进行验证校正。
3.5仿真结果应用
通过行人仿真对不同场景下的行人活动进行还原，其最主要的仿真结果为行人密度、行人速度和行人相互干扰状况。这里仅以密度为例，对于通勤活动和休闲活动，存在着不同的舒适密度。通过行人仿真可以有效地以此为参照，在行人活动时，是否能够让行人感觉舒适。同时，步行空间服务所有行人，意味着多种行人活动会在同一时空下进行，行人仿真能够帮助设计者统筹考虑多种活动发生在同一时空，应该如何合理组织不同的行人活动。
双列角接触球轴承
一般步行空间中，往往最常见也最具规律性的是行人周期性的通勤类活动，以此设立仿真场景进行考察，满足通勤类活动行人的空间需求，是步行空间精细化设计的底线目标。在南桥寺步行空间设计中，对通勤场景下的行人进行仿真，其仿真结果如图3-3所示。
图3-3通勤场景下的行人仿真
对于通勤等通过性活动的行人感受，已有相关的标准，这里参考交通出行手册对通勤行人的感受标准，以此为依据设定密度阈值，通过行人仿真提供的密度分布图示，识别出其中密度超出阈值的点，由此可进行分析，到步行系统中容易发生拥挤的系统薄弱点。
除了通勤场景外，对行人休闲活动的支持程度，是步行空间设计需要考察的重要内容。与通勤类活动不同，休闲活动体验若不能满足行人的要求，进行休闲类活动的行人量将会受到影响。虽然通过行人仿真考察的仅是拥挤对休闲活动体验的影响，但通过行人仿真工具可以有效地还原休闲活动的行人状态，帮助实现对行人特征点的识别，进而引导步行空间设计要素的组织，更好地服务休闲活动的行人。
对休闲场景下的行人进行仿真，在南桥寺步行空间精细化设计中，关注了空间内占主导
