LEGION - software pro simulaci pohybu chodců

Při přípravě našich projektů si uvědomujeme, že se tento trend týká už i velkých měst v České republice a přemýšlíme, jak novou situaci řešit. Dnes již přestává stačit vědět, kde jsou nástupiště a kde vstup do nádraží. S přibývající frekvencí cestujících a s přihlédnutím k budoucímu vývoji totiž začíná být v některých místech již „těsno“. Stačí si v ranní špičce zajít na hlavní, Masarykovo nebo smíchovské nádraží v Praze a jistě mi dáte za pravdu. V dalších letech bude s přibývajícími příměstskými spoji situace ještě složitější. Abychom návrh nových pěších koridorů ve stanicích úspěšně zvládli, začínáme kromě zkušeností kolegů využívat i k tomu speciálně navržený software. 

Pro naše potřeby jsme si vybrali software LEGION společnosti Bentley Systems. Tento software slouží pro simulace a modelování pěších tras v infrastrukturních projektech, jako jsou například železniční stanice, stanice metra, stadiony, nákupní centra nebo třeba letiště. LEGION tak plně zapadá do portfolia Bentley, jako výrobce software pro projektování infrastruktury.

Nejdříve ale trochu historie. Společnost LEGION byla založena v roce 1997 v Londýně a původně poskytovala klientům konzultace při řešení otázek ohledně simulace pohybu chodců. Jedním z jejích prvních větších klientů byl organizační výbor pro letní olympijské hry v Sydney v roce 2000. Organizační výbor si velmi dobře uvědomoval, že pro úspěch her je jedním z klíčových požadavků dobré zvládnutí dopravy a s tím související i pohyb návštěvníků. Samotný software byl navržen následně v roce 2003 a brzy byl nasazen na v té době největším britským železničním projektu Crossrail. 

V současnosti jej ke zlepšení provozní efektivity a zvýšení bezpečnosti chodců používá řada nadnárodních projekčních kanceláří, zabývajících se návrhem dopravní infrastruktury. Od roku 2000 se LEGION používá také na všech letních olympijských hrách. Jednou z klíčových akvizic, které na své konferenci Year in Infrastructure (YII) 2018 společnost Bentley oznámila, byla akvizice společnosti LEGION do svého portfolia. Od roku 2018 se tento software postupně stále více a více přibližuje ostatním aplikacím Bentley. V současné době existuje stále ještě samostatně, ale ve zjednodušené podobě je již také jako součást produktu OpenBuildings Station Designer.

V roce 2019 jsem měl tu možnost se v rámci konference Year in Infrastructure v Singapuru zúčastnit přednášky o produktu LEGION. Byl jsem fascinován tím, jaká množství cestujících dokáží denně přepravit velká asijská nádraží a přestupní uzly. Tamní projektanti zvládají takové výzvy, jako jsou návrhy dopravních uzlů spojujících metro, železnici, letiště, autobusovou dopravu a další a další. A to všechno ve městech čítajících tolik lidí, jako celá naše republika dohromady. 

Koncept simulace chodců mi připadá nesmírně zajímavý. Například konstrukční výpočty jsou založeny na exaktních znalostech, fyzikálních zákonech a lze je tak počítat s poměrně velkou přesností. Simulace pohybu chodců se ale zabývá lidskými bytostmi. A jak všichni víme, každý má vlastní rozum a naše chování je někdy jen obtížně předvídatelné. 

Jak tedy vlastně funguje simulace pohybu chodců? Jak je možné předvídat pohyb lidí při přestupu z metra na vlak nebo jejich chování při tak výjimečných situacích, jako je třeba požár? Celý systém vychází z dlouholetých zkušeností systémových inženýrů, kteří výpočetní algoritmy navrhují. Využívají se při tom například i rozbory chování lidí na kamerových záznamech ze sportovních stadionů, letišť, nádraží a podobně. Trajektorie jednotlivých cestujících vyhodnocuje speciální aplikace za pomocí umělé inteligence. Získaná data jsou následně využita při návrhu software LEGION.

Při vytváření „virtuálního světa“ je nutno přihlížet i k prostředí, které se snažíme nasimulovat. Například lidé ve stanici metra se budou pohybovat podle jiných scénářů než lidé na letišti. Jinak se totiž chová cestující, který využívá stále stejnou trasu každý den při cestě do práce, jinak turista s velkým kufrem nebo maminka s kočárkem. Návrh může zohlednit i takové okrajové podmínky, jako je četnost příjezdu vlakových souprav na jednotlivá nástupiště, naplněnost jednotlivých vozů soupravy nebo dobu, po kterou jsou otevřeny dveře vagónu metra. 

LEGION simuluje i takové situace, jako je čekání cestujících na výtah nebo průchod turnikety před sportovním utkáním na stadionu. Po nastavení všech okrajových podmínek následně vyhodnocuje pravděpodobné dráhy jednotlivých osob a upozorňuje na „úzká hrdla“ řešených míst. Je schopen odhadnout, jak dlouho bude trvat průchod danou oblastí při určitém počtu lidí a kudy si například budou cestující zkracovat cestu, když bude hlavní schodiště přeplněné. Tyto údaje jsou pro projektanty a architekty následně velmi cennou pomůckou pro optimální návrh řešené oblasti.

Když jme v loňském roce začali pracovat na projektu Terminál Smíchovské nádraží, uvědomovali jsme si, že jedním z klíčových problémů bude optimální návrh pěších tras. Konkrétně mám na mysli stanovení poloh schodišť, eskalátorů, výtahů a podobně ve vztahu k příjezdovým stáním autobusů hromadné dopravy a dalším možným cílům v dané oblasti. Sice jsme již věděli, které pěší trasy budou prioritní, odkud a kam bude chodit nejvíce lidí, v celkovém kontextu pro nás byla tato úloha ale velikou výzvou. Jen pro ilustraci, řešíme oblast smíchovského nádraží, kde dnes cestující využívají metro, příměstské i dálkové vlaky, autobusy, tramvaje a další. K tomu se v budoucnu přidají cestující z nově navrhovaného autobusového terminálu, lidé využívající P+R a v neposlední řadě i pěší z nové rezidentní a kancelářské čtvrti Smíchov City. 

Pro účely návrhu pěších tras v LEGIONu jsme si lokalitu rozdělili podle výškových úrovní na tři části. Konkrétně na úroveň Nádražní ulice, úroveň vlakových nástupišť a úroveň samotné platformy autobusového nádraží s lávkou pro pěší. Všechny tři části na sebe prostřednictvím pěších tras logicky navazují. V modelu jsou simulovány pohyby pěších po chodnících, přechodech pro chodce, schodištích nebo vlakových nástupištích. Samostatně jsou simulovány například výtahy nebo eskalátory s uvažováním skutečných parametrů a přepravních kapacit. 

Velmi zajímavou funkcí LEGIONu je například propojení se skutečným jízdním řádem. Výsledkem je pak velmi reálná představa o kumulaci chodců v čase. Lze tak například poměrně přesně zjistit, jestli bude ještě přepravní kapacita eskalátorů dostatečná, pokud přijedou ve stejnou chvíli dvě vlakové soupravy na jedno nástupiště a podobně. Při posuzování intenzit jsme díky LEGIONu například zjistili, že hlavní eskalátor z Nádražní ulice na platformu v ranní dopravní špičce kapacitně nestačí. Architekti tedy přehodnotili svůj původní návrh a v dalších projekčních fázích jsou již navrhovány ve vytíženějším směru eskalátory dva.

Projekt Terminál Smíchovské nádraží je naším prvním projektem, kde jsme LEGION využili. Už nyní je ale jasné, že jej budeme používat i na jiných velkých projektech, které projekční kancelář SUDOP připravuje nebo se na nich bude v dalších letech podílet. 

Autor: Ondřej Kafka (čerpáno z archivu SUDOP Praha)