系统仿真技术在大型活动中的应用

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3.0 陈辉 2024-11-19 6 4 3.04MB 56 页 15积分

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摘要

近年来，随着我国经济社会文化事业的迅速发展，大型活动的举办日益增多，

规模也不断扩大。大型活动对我国的经济、社会和文化事业的发展都有着重要的

促进作用，但同时在大型活动举办期间，活动举办地将集中大量人群，一旦活动

组织、管理和监督不力，将容易发生安全事故，造成灾难性的后果。本文在参考

国内外其他研究的基础上，采用系统仿真的方法对大型活动展区内的人流进行了

研究。

本文阐述了系统建模和系统仿真的基本原理，并对本研究的仿真平台 Extend

以及特点进行了介绍。在对大型活动进行了一系列调查和统计的基础上，总结了

大型活动中的游客到达特性和游客的参观行为特性，提出了利用随机效用最大化

模型来描述游客参观行为的方法，并介绍了离散选择模型和层次分析法这两种计

算效用函数的方法。本文利用 Extend 仿真软件分别对 2007 年上海国际车展以及

2010 年上海世博园区 B片区进行了系统建模，结合调查和统计得到的数据进行系

统仿真实验，在实验过程中，对仿真模型进行了进一步的改进。最后根据仿真实

验得到的结果，分析了大型活动展区内游客的时空分布特征及各场馆的高峰人数

和等待情况，并对大型活动的组织和管理提出了建议。

关键词：大型活动参观行为系统仿真 EXTEND

ABSTRACT

In recent years, with the development of China’s economic, social and cultural,

large-scale activities have been hold more and more, and the scale are becoming larger

and larger. Large-scale activities are making an important role in our country, but at the

same time, it will bring multitudinous people to the location of the activities. Safety risk

will be easily to occur and result in disastrous consequences if it did not work well in

the organization and management of the activities. This paper, reference to other studies

in the world, made a research on the visit flow of large-scale activities with the method

of system simulation.

This paper describes the basic principle of system modeling and system simulation,

and introduces the simulation software Extend which is used in our research. In the

research, we summarize the laws of visitor arrival and the character of the visiting

behavior based on the investigation and the statistics, present the approach of Random

Utility Maximization model to describe the visiting behavior, and introduces two

methods to calculate the utility function: Discrete Choice Model and Analytic Hierarchy

Process. The system models of two large-scale activities are made based on Extend,

including the 12th Shanghai International Auto Show and the 2010 World Expo

Shanghai, simulation experiments are made combined with the data which has been

investigated and counted, and the simulation models were improved. At last, the paper

analyses the visitors’ time-space distribution in the activities, the maximization number

and the waiting conditions of visitors in each venue, then the suggestions are given for

the organization and management of large-scale activities.

Key word: large-scale activity, visiting behavior, system simulation,

Extend

摘要

ABSTRACT

第一章绪论 ............................................................................................................... 1

§1.1 研究背景及意义 .............................................................................................1

§1.1.1 大型活动带来巨大的经济效益和社会效益 ......................................1

§1.1.2 大型活动人员密集，容易发生安全事故 ..........................................2

§1.1.3 采用系统仿真方法的意义 ..................................................................2

§1.2 国内外对大型活动的研究现状 .....................................................................3

§1.3 本文研究的方法及内容 .................................................................................4

第二章系统仿真及其优化 .........................................................................................5

§2.1 系统仿真的基本原理 ....................................................................................5

§2.1.1 基本概念 ..............................................................................................5

§2.1.2 系统建模 ..............................................................................................6

§2.1.3 系统仿真 ..............................................................................................8

§2.2 离散系统仿真 ...............................................................................................10

§2.2.1 离散系统仿真中的基本概念 ............................................................10

§2.2.2 离散系统仿真的基本策略 ................................................................12

§2.2.3 离散系统仿真方法 ............................................................................13

§2.3 通用仿真软件 EXTEND 简介........................................................................15

§2.4 本章小结 ......................................................................................................16

第三章大型活动中游客参观行为特性 ...................................................................18

§3.1 大型活动中游客到达特性 ......................................................................... 18

§3.1.1 规模较小的活动中游客到达特性 ....................................................18

§3.1.2 大规模和超大规模活动中游客的到达特性 ....................................18

§3.2 大型活动中游客的参观行为特性 ...............................................................20

§3.2.1 游客参观行为特征的研究方法 ........................................................20

§3.2.2 效用函数的确定 ................................................................................21

§3.3 本章小结 ......................................................................................................27

第四章大型活动的系统仿真 ...................................................................................28

§4.1 2007 年上海国际汽车工业展览会的系统仿真 .........................................28

§4.1.1 模型的搭建 ........................................................................................28

§4.1.2 数据准备 ............................................................................................30

§4.1.3 仿真实验及改进 ................................................................................36

§4.2 2010 上海世博会的系统仿真 .....................................................................41

§4.2.1 模型的搭建 ........................................................................................41

§4.2.2 数据准备 ............................................................................................44

§4.2.3 运行仿真模型 ....................................................................................46

§4.2.4 结论 ....................................................................................................48

§4.3 本章小结 .......................................................................................................48

第五章结论与展望 ................................................................................................... 49

§5.1 结论 ...............................................................................................................49

§5.2 研究中存在的不足 .......................................................................................49

§5.3 展望 ...............................................................................................................50

参考文献 .........................................................................................................................51

攻读硕士学位期间发表的论文 .................................................................................... 53

致谢 ...............................................................................................................................54

第一章绪论

§1.1 研究背景及意义

§1.1.1 大型活动带来巨大的经济效益和社会效益

近年来，我国大型社会活动日益增多，规模不断扩大，国际化程度不断提高。

随着北京申奥、上海申博的成功，以及其他众多大型经济、文化、体育、旅游、

教育等活动在中国的组织和举办，大型社会活动日益成为社会、企业和广大民众

关注的焦点之一。大型社会活动对城市的发展有积极的促进作用，不论是在社会、

文化、经济方面，还是在政治方面，这种积极的收益都会得到人们的支持。

加拿大著名学者 Getz 教授研究认为：在城市发展过程中，一次性的大型活动

具有四个方面的作用：一是把大型活动作为旅游吸引物，构成旅游产品体系的有

机组成部分；二是把大型活动作为旅游形象和地方形象的塑造者，提升城市和地

方声誉；三是把大型活动作为促进旅游业和地方发展的动力，强化旅游和发展意

识；四是把大型活动作为提升地方发展的催化剂，拉动地方基础设施建设。

据测算，举办大型活动本身的效益一般只占综合收益的 10%，而相关的食、

宿、行、购物、娱乐、旅游、广告等的收入则占 90%。据美国展览研究中心（CEIR）

统计，2000 年美国举办了 13000 个大型活动，直接收入约 120 亿美元，与大型活

动相关的社会综合消费约 1250 亿美元，大型活动的经济拉动效应为 1:10；德国 2000

年大型活动销售收入为 45 亿马克，创造社会综合价值 410 亿马克，拉动效应为

1:9.1[1]。2006 年，我国会展业直接收入达 140 亿元左右，由此带动交通、餐饮、

通信等 10 多个相关产业，其收入达 1260 亿元。近几年来，我国会展业开始蓬勃

发展，它们对推动经济有着重大的积极意义，并且涌现了一批国际性博览会，如

广交会、北京国际汽车展、大连国际服装节、潍坊国际风筝节等，这些都成为世

人皆知的国内知名博览会；2010 年即将在上海举办的上海世博会，也将成为上海

经济加速发展的“助推器”[2]。

由于会展业涉及旅游、餐饮、广告、交通、等几十种服务行业，它要求有完

备的展览场所，便利的交通、发达的信息网络、配套的旅游服务实施等等。各地

为了取得会展的主办权，往往会通过市场运作和积极竞争，全面调动基础设施服

务、公共管理服务、信息资源、人力资源、形象资源，从而提升城市公共服务能

力和服务质量，提高城市的竞争力，做到会展业和城市互动发展的双赢格局。1999

年，昆明承办了世界园艺博览会，使得该市城市建设至少提前 10 年，城市环境得

到了极大的提高，而且市民的文明程度和综合素质也得到了提升。

系统仿真技术在大型活动中的应用

§1.1.2 大型活动人员密集，容易发生安全事故

随着我国经济和文化事业的高速发展，大型活动的举办数量逐年增多，规模

也不断扩大。由于举办大型活动的地点往往具有人口密度大、流动性强、环境特

殊等特点，如果活动组织、管理和监督不力，极易引发安全事故。如何有效地预

防和控制大型活动的安全事故，是活动的组织和管理者所要面临的重要问题，也

是世界各国政府所高度重视的问题。

据统计，近几年来，全国每年举办各类大型群众性活动 1.4 万余场，近 3亿人

次参加。在这类活动中，安全事故时有发生，有的甚至酿成群体性事件，给人民

群众的生命、财产安全以及社会治安秩序和公共安全带来较为严重的危害。据统

计，1983 年至 2004 年间，我国在大型群众性文体活动中共发生伤亡事故 37 起，

造成 686 人死亡，1376 人受伤，平均每起事故造成死亡人数为 18.54，可见，大型

活动一旦发生事故将导致及其严重的后果[3]。从事故原因分析中可知，由于观众数

量失控、组织工作疏忽等造成的拥挤踩踏就有 18 起，占了近一半，可见，拥挤踩

踏事件是大型活动中最为突出的事故。2004 年2月5日，北京市密云县在举办迎

春灯会时就曾因为游人踩踏发生特大恶性事故，共造成 37 人死亡，24 人受伤。

鉴于大型活动一旦发生安全事故往往会造成灾难性的后果，其安全问题被各

部门高度重视，各类大型活动人员密度控制的被重视程度也逐步提高。目前，在

各类型人员密集的公共场所，已逐步开展对场内活动人员的计数工作，当场内人

员到达设定数量，即达到人员密度安全阈值后，采取限制入场的措施，以降低由

于人员过渡拥挤而发生事故的风险。

为了加强大型社会活动安全管理，国家也出台了大量的法律法规。2005 年9

月，北京就通过了我国首例大型活动安全法规《北京市大型社会活动安全管理条

例(草案)》，说明了国家对大型活动的安全问题的关注程度。在 2007 年10 月起开

始实行的《大型群众性活动安全管理条例》中对大型群众性活动进行了明确的界

定，即法人或者其他组织面向社会公众举办的每场次预计参加人数达到 1000 人以

上的活动，包括体育比赛、演唱会、音乐会、展览、展销、游园、灯会、庙会、

花会、焰火晚会以及人才招聘会、现场开奖的彩票销售等活动。条例中明确指出，

大型群众性活动的安全管理应当遵循安全第一、预防为主的方针，一旦发生事故，

再想要事后补救已经来不及了。

§1.1.3 采用系统仿真方法的意义

人们采用计算机进行仿真而不直接利用真实系统进行分析实验的主要理由有

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摘要：

摘要近年来，随着我国经济社会文化事业的迅速发展，大型活动的举办日益增多，规模也不断扩大。大型活动对我国的经济、社会和文化事业的发展都有着重要的促进作用，但同时在大型活动举办期间，活动举办地将集中大量人群，一旦活动组织、管理和监督不力，将容易发生安全事故，造成灾难性的后果。本文在参考国内外其他研究的基础上，采用系统仿真的方法对大型活动展区内的人流进行了研究。本文阐述了系统建模和系统仿真的基本原理，并对本研究的仿真平台Extend以及特点进行了介绍。在对大型活动进行了一系列调查和统计的基础上，总结了大型活动中的游客到达特性和游客的参观行为特性，提出了利用随机效用最大化模型来描述游客参观行为的方法，...

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