基于行走行為特性的相向行人流動(dòng)力學(xué)建模和仿真.pdf

1、行人運(yùn)動(dòng)的舒適性及安全性問題日益引起交通工程師、建筑設(shè)計(jì)及管理人員的關(guān)注。行人流建模與仿真對(duì)設(shè)計(jì)和優(yōu)化行人步行交通設(shè)施以及行人應(yīng)急疏散等有著重要意義。已有的行人研究表明，微觀行人個(gè)體的行走行為特性直接影響著行人流的宏觀特性;具有多個(gè)隨機(jī)、無序行走行為的行人所組成的行人流能通過個(gè)體間的相互作用演化成復(fù)雜的宏觀群集運(yùn)動(dòng)。然而行人個(gè)體間的相互作用與宏觀自組織現(xiàn)象之間的關(guān)系尚缺乏定量研究。
　　 本文首先回顧了目前行人交通行為特征數(shù)據(jù)的

2、采集方法，并對(duì)已有的行人流動(dòng)力學(xué)模型如社會(huì)力模型、基于動(dòng)態(tài)博弈的模型、元胞自動(dòng)機(jī)模型、格子氣模型等進(jìn)行了比較分析，介紹了行人流中普遍存在的分層現(xiàn)象、成帶現(xiàn)象、走走停停波、湍流等自組織現(xiàn)象。在對(duì)行人行為特征數(shù)據(jù)采集、行人流模型及自組織特性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于SP調(diào)查的情景模擬調(diào)查法和視頻-網(wǎng)格法對(duì)各種情景下行人跟隨、超越、變道等行為的傾向性以及超越和變道時(shí)的方向傾向性等進(jìn)行了調(diào)查分析。結(jié)果表明，行人在采取各種行為時(shí)方向傾向性是相對(duì)穩(wěn)定

3、，對(duì)于中國行人，偏好于右行的強(qiáng)度是左行的1.6倍。同時(shí)這種方向傾向性受到行人周圍其他行人數(shù)量分布的影響。
　　 基于上述調(diào)查結(jié)果，修正了行人流CA模型參數(shù)，建立了考慮行人行走傾向性特征的相向行人流模型，模擬了行人流中的分層現(xiàn)象以及高密度時(shí)的擁塞現(xiàn)象，并通過比較模型計(jì)算得到的基本圖與行人流經(jīng)驗(yàn)基本圖，對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，考慮行走傾向性特征的相向行人流模型能較好地重現(xiàn)實(shí)際觀測(cè)行人流的基本特性。在此基礎(chǔ)上，基于K-近鄰作用原理

4、，在考慮行走傾向性特征模型中嵌入了行人個(gè)體間的相互作用網(wǎng)絡(luò)模型，比較分析了行人流處于隨機(jī)分布狀態(tài)、分層狀態(tài)以及擁塞狀態(tài)時(shí)的平均速度以及相互作用網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度，得到處于分層狀態(tài)的行人流相對(duì)于隨機(jī)分布狀態(tài)時(shí)具有較高的平均速度，并且平均速度與行人相互作用網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度存在著線性負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即隨著行人流平均速度的下降，行人相互作用網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度變大。
　　 利用上述仿真結(jié)果，從工程措施、信息引導(dǎo)、行為規(guī)范三個(gè)層面提出了改善