考虑客流引导和小群体行为的地铁车站疏散模型

地铁车站疏散过程客流引导及小群体行为均对人员疏散行为及疏散结果产生较大影响. 为更加有效地模拟真实疏散情况,研究了考虑客流引导和小群体行为的社会力模型. 该模型通过分析小群体运动特征及客流引导策略对行人期望速度的影响,对既有社会力模型进行修正;针对地铁车站站台人员疏散过程,设计更贴近实际情况的多智能体感知及决策流程,构建基于多智能体技术的疏散仿真模型. 以北京地铁西直门2号线站台为研究对象展开研究,结果表明客流引导及小群体效应对疏散时间、疏散效率、瓶颈区域及绕行距离均有显著影响:客流引导可提高疏散效率18%～45%,小群体行为则会增加绕行距离17%.      

道路信号交叉口行人过街速度与延误估计仿真

为了探究信号交叉口行人群体过街速度和延误影响因素,采用无人机和地面机位从高空和地面获取交通视频,并利用Tracker物理影像分析软件对视频数据进行分析。从城市信号交叉口的微观角度出发,建立了传统社会力模型和改进社会力模型,通过仿真场景模拟了行人过街情况。利用哈尔滨市两个交叉路口的实际参数对仿真模型进行了标定。实验结果显示,当人行横道宽度从4 m增加至7 m过程中,传统社会力模型下的行人过街平均延误时间分别为4.22 s、3.47 s、2.57 s和2.28 s;改进社会力模型下的行人过街平均延误时间分别为3.56 s、2.91 s、2.78 s和2.26 s。经过对比验证发现,适当提升人行横道宽度使行人实际过街速度更接近期望速度,从而降低行人过街的延误时间。结果表明,通过增加人行横道宽度可以有效改善信号交叉口行人过街的效率。     

基于六边形元胞自动机的船舶追越过程模拟研究

在分析、比较现有基于元胞自动机的船舶交通流模型的基础上,参考基于正六边形元胞自动机的行人疏散模型和道路交通流模型,提出一种基于正六边形元胞自动机的船舶追越模型.该模型中船舶运动空间根据实际情况分成大小合适的正六边形元胞,每艘船舶有包括静止在内的7个运动方向.取船舶速度的近似整数比作为元胞移动速度,基于船舶危险领域、船舶领域、动界制定更新规则,使用MATLAB仿真了开阔水域和受限水域2种情景下的船舶追越过程.研究结果表明:相较于受限水域,开阔水域船舶追越距离和横距更大、所用时间更长;该模型可较真实地反映实际的船舶追越过程,可为真实的船舶追越和评估航路规划起到一定的参考作用.     

基于个体模糊作用域的行人流建模与仿真

基于单出口场景,行人流建模与仿真的目的,充分考虑行人的异质性,引入个体模糊作用域描述行人在作用域选择上的差异,通过定义行人模糊作用域中个人空间与信息处理空间的作用力参数、个体邻域相对移动距离参数,构建了行人在方向模糊作用域下的改进场域模型,并对不同运动策略的行人流进行仿真研究,分析了系统规模、安全出口宽度、行人密度、策略选择对行人疏散时间的影响.结果表明:1)改进模型的仿真过程不依赖于各个参数的影响系数;2)改进模型有效描述了行人在个体作用域选择上的差异性;3)行人疏散时间与行人密度呈线性增加关系,与安全出口宽度呈负指数减少关系;4)当安全出口较窄时,让步策略有利于行人流疏散,当安全出口较宽时,竞争策略有利于行人流疏散.该研究可以为单一出口或单一瓶颈处行人设施的疏散策略制定提供参考.     

考虑从众效应和信息传递的行人疏散建模

行人疏散问题已引起学者们的广泛关注.通过对行人疏散动态行为特性进行研 究,制定相关应急疏散策略对人群进行有效地控制和疏导,是减少拥挤踩踏事故发生的 主要手段.本文从微观角度,运用启发式力学模型描述行人的运动行为,并且考虑视野条 件、建筑物规模及信息获取等因素对疏散行为的路径搜索和选择过程的影响,建立考虑 从众效应和信息传递过程的行人疏散仿真模型.仿真结果表明,从众行为能够从一定程度 上提高行人的疏散效率,在密集的人群中,盲目从众会导致局部拥堵现象发生.     

考虑行人随机行为波动的改进社会力模型

为在仿真模型中更全面地反映行人特性,并研究随机行为对双向行人过街的影响,本文基于社会力模型建立了考虑行人随机行为的仿真模型.分析了随机行为对行人过街的影响,从速度和受力两个方面对行人随机行为进行建模,建立两个不同的行人随机行为模型.通过数值模拟,在双向行人比例1：1 的条件下,得到了考虑随机行为条件下行人的仿真轨迹和行人平均过街时间与行人总数的关系;此外在不同行人随机行为各向异性参数λ_αε 条件下,对比分析了仿真过街时间与经验模型过街时间.结果表明,行人随机行为导致过街时间增加,考虑随机行为后,改进模型二能够得到与实际相似的过街轨迹,当0.5<λ_αε <1时,改进模型二的行人仿真过街时间与利用经验模型得到的过街时间最为接近.     

基于双层规划混合模型的人员疏散问题研究

以多粒子智能体模型为主研究了在一定空间环境下的人员疏散问题。结合双层规划思想合理的描述了不同生理特性行人的不同感知和决策,定量阐述了局部决策与整体行为的相互影响关系,并通过计算机仿真模拟研究群体结构、不同位置出口宽度及危险源对疏散时间和人员受伤情况的影响。结果表明:疏散时间平均变化率和受伤数量变化率呈正相关性,所有出口宽度只有在0~1 m内的增加才会改善受伤情况,危险源对整体疏散效果的影响和对小孩群体的影响基本一致。     

考虑心理压力的地铁站台乘客疏散模型

分析了紧急情况造成的心理压力对地铁站台乘客疏散行为产生的影响,建立了心理压力与滞留时间、局部密度、危险源距离的数量关系;研究了心理压力下的疏散期望速度,建立了修正期望速度模型,并修正了社会力模型;针对站台乘客疏散过程,设计了多智能体感知和决策流程,建立了基于多智能体技术的疏散仿真模型,对乘客从接收疏散信号到疏散完成的全过程进行抽象化处理;运用AnyLogic仿真软件搭建仿真场景,并将建立的多个模型以接口方式导入仿真软件,基于北京地铁2号线西直门站台,研究了乘客的疏散行为。仿真结果表明:心理压力对疏散时间、疏散速度、乘客密度与绕行距离产生了较大影响,有心理压力时乘客疏散效率较无心理压力时增大了24.03%,整体平均疏散时间减少了27.68%,楼梯区域平均疏散时间减少了36.20%,衔接区域平均疏散时间减少了22.05%;有心理压力的乘客在楼梯区域的平均疏散速度约为0.226m·s~(-1),无心理压力时约为0.351m·s~(-1);在衔接区域,有心理压力的乘客最高聚集密度达8.0人·m~(-2),无心理压力时达到9.5人·m~(-2),楼梯区域乘客聚集密度最大值均约为3.5人·m~(-2);有心理压力的乘客平均绕行距离较无心理压力时增加了96.91%,乘客运动更加混乱。     

信号控制人行横道格子气行人仿真模型

以格子气模型为基础,既考虑对向行人的干扰因素,同时考虑了本向行人由于 速度差异造成的影响,改进了格子气模型,结合信号控制有倒计时人行横道行人过街特 性,提出了新的行人过街格子气仿真模型,并将其编成仿真软件.用该软件对不同快中慢 行人比、不同对向行人比、不同规格人行横道的行人过街进行了仿真.结果表明,慢的行人 会增加行人总体延误,并且行人到达率越大,速度慢的行人影响越大;行人到达率较小 时,对向行人比差距越大延误越小,当行人到达率超过一定值时,对向行人比差距越大延 误反而越大;人行横道宽度越宽,行人延误越小,人行横道越长,行人延误增加越明显.在 其他因素相同时,改变行人相位时间,在一定范围内随时间的增加,延误降低明显,此后 增加行人相位时间对降低延误影响不大.     

考虑行人摔倒和受伤的斜坡相向流社会力模型

行人在斜坡上运动时,其受力情况、运动速度及心理状态均与在平地运动时不同,难以应用现有社会力模型进行有效仿真.为此,考虑斜坡上行人的运动特征,提出一个改进的社会力模型,此模型基于过往实证数据对行人在斜坡上的期望速度进行了校准,并提出了推搡行为下行人摔倒的概率计算方法,同时,结合行人体重、运动加速度、承受压力及等待时间等实时状态实现了对行人摔倒、受伤及不耐烦心理的模拟.斜坡相向行人流场景仿真结果表明：坡度、行人初始密度的升高会延长人群运动时间,使人均意外发生率上升最高至38.0%;不耐烦心理有助于车道效应的形成,但会降低人群运动效率;行人流基本图中,高坡度下流量-密度关系趋势不如平地明显,各坡度行人平均速度比较接近.     

江津中渡长江大桥船桥碰撞力的计算和分析

结合拟建江津中渡长江大桥桥墩船撞力计算,对船舶撞击速度、角度的选取及影响进行了探讨;分别运用国内外现行的规范公式、经验公式及有限元模拟方法,对3 000 t、5 000 t级船舶撞击桥墩的碰撞力进行了计算对比。结果表明:我国现行公路和铁路规范公式计算结果偏小,美国AASHTO规范公式、修正沃辛公式与有限元计算结果基本一致。     

基于行人影响的信号交叉口右转车辆跟驰模型

为探究在不同场景下行人对信号交叉口右转车辆跟驰行为的影响，采用无人机采集信号交叉口视频录像，通过视频分析技术提取信号交叉口右转车辆跟驰数据，提出考虑行人过街平均流率影响的右转车辆优化速度函数，构建不同场景下基于行人影响的信号交叉口右转车辆跟驰模型，并对模型进行参数标定和仿真验证.结果表明，保守驾驶员为避免人车冲突会先减速后停车，等待20 s可放行约27人；激进的驾驶员选择在过街行人间隙强行穿越人行横道，穿行前平均速度由13.8 m/s降至8.3 m/s，穿越完成后加速离开，速度波动较小，符合实际情形.     

冲击载荷下船舶轴系转速与回旋振动间影响研究

传动稳定性是船舶推进轴系工作的重要性能之一,但是当冲击载荷作用在轴系上时必将激起轴系的振动响应.由于船舶推进轴系支承在滑动轴承上,当其回转速度不同时轴承油膜支承力发生变化,改变了轴系的支承状态,从而在冲击载荷的作用下轴系的振动响应随转速的改变也不同,文中用理论计算和试验方法研究了冲击载荷作用下船舶推进轴系回转速度与轴系回旋振动特性之间的关系,得到在轴承自激振动区域冲击作用激起轴的振动作用最强烈,破坏性最大.     

考虑结伴行为的地铁通道行人仿真建模研究

结伴是行人运动中的普遍行为，且对行人的整体运动具有显著影响，因此仿真行人运动时，有必要考虑结伴行为. 本文以地铁内一般通道为空间背景，首先利用视频观测数据，深入分析了通道内的结伴行为特征. 然后，区分普通个体行人、结伴行人及结伴群体中的不同角色(领导者、跟随者)，基于社会力模型原理，结合颗粒流理论，建立了包含驱动力、接触力、排斥力3 个子模型的行人运动模型，并构建了考虑结伴行为的行人仿真平台. 最后，以某一地铁通道作为实例，通过观测数据及对结伴行为的刻画验证了该仿真模型的真实性及有效性，并分析了不同结伴比例对行人流平均速度的影响，得出行人速度随着结伴比例增大而减小的结论. 该模型可为进一步完善地铁枢纽的行人运动仿真模型提供理论支持，为通道内行人组织提供帮助.     

考虑结伴行为的地铁通道行人仿真建模研究

结伴是行人运动中的普遍行为，且对行人的整体运动具有显著影响，因此仿真行人运动时，有必要考虑结伴行为. 本文以地铁内一般通道为空间背景，首先利用视频观测数据，深入分析了通道内的结伴行为特征. 然后，区分普通个体行人、结伴行人及结伴群体中的不同角色(领导者、跟随者)，基于社会力模型原理，结合颗粒流理论，建立了包含驱动力、接触力、排斥力3 个子模型的行人运动模型，并构建了考虑结伴行为的行人仿真平台. 最后，以某一地铁通道作为实例，通过观测数据及对结伴行为的刻画验证了该仿真模型的真实性及有效性，并分析了不同结伴比例对行人流平均速度的影响，得出行人速度随着结伴比例增大而减小的结论. 该模型可为进一步完善地铁枢纽的行人运动仿真模型提供理论支持，为通道内行人组织提供帮助.     

地铁站出口宽度对人员疏散时间影响的仿真分析

利用Anylogic行人库,通过建立火灾发生时的行人疏散微观仿真模型,考察地铁站安全出口的宽度设置与人员疏散时间之间的对应关系.研究发现,同一到达速率下,人员疏散时间随安全出口宽度的增加呈现递减趋势;出口宽度增加到临界安全出口宽度时,再增加出口宽度,疏散时间趋向一定值;不同到达速率下,人员密度较高的情况下,出口宽度的增加对疏散时间的影响比人员密度较低的情况下更加明显.     

一种基于方向模糊可视域的行人流疏散仿真研究

通过定义行人方向模糊可视域,改进了层次域元胞自动机模型.模型中,行人目标位置选择行为受到距可选位置的相对距离、方向模糊可视域内的行人之间的排斥力和吸引力三种因素的共同作用.分别模拟单个出口和四个出口,行人服从均匀分布的疏散场景.仿真结果显示,该模型不依赖于各因素的影响系数,从而避免了影响系数量化过程的主观性和疏散系统的限制性;该模型能够有效地模拟阻塞聚集,双拖尾等宏观自组织现象;在疏散过程中,如果行人保持一个适中的视野半径,就能够有效地提高行人流疏散效率.该研究有助于相关行人流疏散策略和方案的制定.     

公路隧道横通道人员疏散行为及通行能力实验研究

为提供公路隧道疏散通道设计依据和隧道火灾风险评估依据,建立了公路隧道横通道人员疏散实验平台,自主研发了基于视频图像的人员疏散轨迹分析软件,研究了人员在紧急逃生和正常情况行走时不同宽度(1.4~2.0 m)横通道的人员疏散行为和速度,获取了横通道不同宽度和照度条件下的人员通行能力.研究结果表明:依据人员到达横通道入口的顺序,人员在横通道内行走速度逐渐减低,且减低幅度依次减小,最后进入通道人员较最早进入人员的行走速度平均降低40%~50%;不同宽度横通道内将形成不同的分层疏散人流,人员逃生速度和通行能力随着横通道宽度的增加依次增大,横通道宽度每增加0.1 m,通行通力增加约12.3~13.5人/min;在低照度条件下,横通道人员通行能力比照度良好条件下的通行能力平均降低15%,疏散人员需更加集中注意力和加强自我保护.      

基于行人自适应行为的弯道几何设计研究

针对轨道交通弯道精细化和人性化设计问题,量化行人自适应特性指标及计算原理,采用行人可控实验采集相关数据,并运用基本图原理验证行人可控实验数据;开展弯道行人自适应特性研究,分析了弯道设计对行人自适应特性的影响.结果表明:弯道角度越大,行人自适应行为的稳定性越强,安全性越高;弯道半径的临界点为7 m,7 m前行人自适应特性随半径增大而趋于一致,稳定性增强,7 m后则降低;角度在[120°,160°]和半径[4,10]m范围下的行人自适应特性表现最稳定,效率最高;角度[100°,110°]与170°和半径[11,15]m次之;角度90°和半径1 m的行人稳定性最差,最不安全.在客流较大时,建议参考的弯道角度范围为[120°,160°]和半径范围为[4,10]m.