[論文レビュー] Continuous measurements of real-life bidirectional pedestrian flows on a wide walkway

Alessandro Corbetta, JA Jasper Meeusen+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 11, 2016

Evacuation and Crowd Dynamics被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、エーレンボーゲン駅の実際の歩道で、上部に設置されたMicrosoft Kinect™センサーと自動追跡を用いて、連続的で高解像度の双方向歩行流を測定した。密度が0.8 ped/m²を超えると、単一方向の流れですら、双方向の流れがより高い速度とフラックスを示すことが判明し、自己組織化による高密度下での効率向上が示唆された。

ABSTRACT

Employing partially overlapping overhead \kinectTMS sensors and automatic pedestrian tracking algorithms we recorded the crowd traffic in a rectilinear section of the main walkway of Eindhoven train station on a 24/7 basis. Beside giving access to the train platforms (it passes underneath the railways), the walkway plays an important connection role in the city. Several crowding scenarios occur during the day, including high- and low-density dynamics in uni- and bi-directional regimes. In this paper we discuss our recording technique and we illustrate preliminary data analyses. Via fundamental diagrams-like representations we report pedestrian velocities and fluxes vs. pedestrian density. Considering the density range $0$ - $1.1\,$ped/m$^2$, we find that at densities lower than $0.8\,$ped/m$^2$ pedestrians in unidirectional flows walk faster than in bidirectional regimes. On the opposite, velocities and fluxes for even bidirectional flows are higher above $0.8\,$ped/m$^2$.

研究の動機と目的

• 観察者の干渉を最小限に抑えた自然な都市環境における歩行ダイナミクスの高統計的・実生データを収集すること。
• 双方向性が歩行流の効率に与える影響を調査し、特に密度に応じたフラックスと速度の変化を明らかにすること。
• 異なる方向比（単一方向、不均衡な双方向、均衡な双方向）における基本的図式（フラックス対密度、速度対密度）を分析すること。
• 高密度下で双方向の流れが自己組織化し、輸送効率を向上させるかどうかを評価すること。
• 実世界の条件下で歩行群モデルを検証するための統計的に信頼性が高く、連続的なデータセットを提供すること。

提案手法

• エーレンボーゲン駅の9 m幅の歩道で、重複する4台の上部向きMicrosoft Kinect™センサーを設置し、3次元深度マップを取得した。
• リアルタイムで深度マップを統合し、歩道領域全体にわたる連続的かつ大規模な空間カバレッジを構築した。
• 粒子追跡速度計測（PTV）アルゴリズムを適用して、統合された深度マップから個々の歩行者の位置を抽出し、軌跡を再構築した。
• フレーム単位（エーラー形式）の解析を実施し、各空間位置における瞬時の歩行者密度、速度、フラックスを計算した。
• 歩行者密度と方向比（r）ごとにデータをボーリングし、速度およびフラックスの条件付き確率密度関数（pdf）を計算した。
• 統計的分析を、少なくとも100件の測定が確保できる密度-方向比の組み合わせに限定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単一方向と双方向の流れにおいて、歩行者の速度は密度にどのように依存するか？
• RQ2 異なるレベルの双方向性において、歩行者のフラックスと密度の関係は何か？
• RQ3 双方向の流れが単一方向の流れを上回るようになる密度はどの程度か（速度およびフラックスの観点から）？
• RQ4 高密度下で、双方向性の程度（均衡 vs. 不均衡）が流れのダイナミクスに顕著な影響を与えるか？
• RQ5 双方向の流れにおける自己組織化が、高密度下での速度およびフラックスの上昇を説明できるか？

主な発見

• 歩行者密度が0.8 ped/m²未満の範囲では、単一方向の流れがいかなる双方向の状態よりも高い平均速度を示した。
• 0.8 ped/m²を超えると、均衡な双方向の流れが、単一方向および不均衡な双方向の流れよりも高い平均速度とフラックスを達成した。
• 単一方向および不均衡な双方向の流れでは、0.8 ped/m²未満で統計的に差が認められなかったが、0.8–1.1 ped/m²の範囲では、均衡な双方向のフラックスがそれらを上回った。
• 密度が上昇するにつれて速度のばらつきが減少し、高密度下ではより均一な動きが見られた。
• データから、高密度下で双方向の流れが自己組織化し、輸送効率が向上することが示唆されたが、直接の組織化指標は測定されていなかった。
• 本データセットは55日間にわたり3800万フレーム以上の非空フレームを含み、レアイベントおよび末尾挙動の高解像度統計的分析が可能となった。