基于社會力模型的地鐵樞紐站行人流動態(tài)特性與疏散研究.pdf

1、地鐵具有運量大、能耗低、污染少和乘坐方便等特點，在城市公共交通服務(wù)方面發(fā)揮的作用日益顯著，已成為解決交通擁堵問題的首選方案。隨著地鐵的快速發(fā)展，地鐵網(wǎng)絡(luò)化格局逐步形成，客流吸引量持續(xù)增長。地鐵樞紐站作為多條地鐵線路的匯集處，客流集散量較大，對站內(nèi)疏散系統(tǒng)的安全性能要求更高，針對樞紐站內(nèi)行人流動態(tài)特性和疏散問題的研究吸引了國內(nèi)外學(xué)者和研究機構(gòu)的廣泛關(guān)注。由于地鐵樞紐站內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜和行人流量較大，極易導(dǎo)致瓶頸處產(chǎn)生堵塞，形成安全隱患。一旦發(fā)

2、生火災(zāi)、地震和恐怖襲擊等突發(fā)事件，在應(yīng)急疏散方案不合理的情況下將引發(fā)嚴重的擁擠踩踏事故。通過對行人流動態(tài)特性和演化規(guī)律進行預(yù)研究，制定合理的應(yīng)急疏散方案，對行人流進行有效的疏導(dǎo)和控制，是減少地鐵樞紐站內(nèi)事故發(fā)生和保障行人出行安全的關(guān)鍵。綜合分析國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，本文基于社會力模型，重點圍繞地鐵樞紐站行人流的動態(tài)特性和疏散問題展開相關(guān)分析與研究，主要研究內(nèi)容概括如下:
　　1.研究行人異質(zhì)性與直通道內(nèi)雙向行人流動態(tài)特性的關(guān)系，建立基

3、于社會力模型和質(zhì)量守恒定律的行人運動混合模型，實現(xiàn)對行人密度和運動狀態(tài)的預(yù)測。基于社會力模型，研究行人的異質(zhì)性對直通道內(nèi)雙向行人流自由運動速度、崩潰概率和崩潰開始時間的影響，解決人群的異質(zhì)性與行人流復(fù)雜運動特性間的內(nèi)部聯(lián)系問題，進而建立基于社會力模型和質(zhì)量守恒定律的行人運動混合模型，實現(xiàn)對地鐵樞紐站直通道內(nèi)異質(zhì)性人群密度和運動狀態(tài)的預(yù)測，提高安全預(yù)警能力。
　　2.建立考慮行人興奮度的社會力模型，研究瓶頸通道內(nèi)單/雙向行人流的動態(tài)

4、特性和通行能力。考慮到疏散過程中行人的興奮度會受到期望速度實現(xiàn)度、周圍行人和環(huán)境的影響，建立考慮行人興奮度的社會力模型，并給出模型的有效性驗證，得到通道瓶頸對單/雙向行人流運動軌跡線、分層結(jié)構(gòu)和崩潰現(xiàn)象的作用效果，給出行人流出量與運動狀態(tài)間的關(guān)系，進而解決通道瓶頸對行人流動態(tài)特性和通行能力的影響問題。
　　3.建立考慮引導(dǎo)員的行人運動模型，研究引導(dǎo)員情形下行人的疏散問題。提出引導(dǎo)員的導(dǎo)航力，并綜合考慮個體行為、從眾行為和墻等外界環(huán)

5、境對不跟隨人群期望方向的影響，基于社會力模型建立考慮引導(dǎo)員的行人運動模型，并給出模型的有效性驗證，得到引導(dǎo)員的加入、從眾行為和期望速度對疏散動態(tài)特性和疏散能力的作用效果，進而解決引導(dǎo)員對地鐵樞紐站內(nèi)行人疏散能力的影響問題。
　　4.建立基于蟻群優(yōu)化算法的地鐵站臺行人分布預(yù)測模型，研究火災(zāi)下站臺行人的疏散問題。綜合考慮列車時刻表、到候車區(qū)域的距離和車站的物理結(jié)構(gòu)等因素對候車區(qū)域選擇行為的影響，利用社會力模型驅(qū)動行人運動，建立一種站臺