交通灯控制下基于元胞自动机的行人过街模型研究

本文提出了一种交通灯控制下的基于元胞自动机的行人过街穿越模型,该模型由行人元胞子模型、机动车元胞子模型及相互作用子模型三部分组成,用于分析在带有人行横道的一维道路上,由行人与机动车构成的混和文通流的特性。该模型着重考虑了行人的行为特性,在考虑诸多实际影响因素的情况下,研究了行人的产生概率,行人不遵守交通规则的概率、行人群效应等对于车流量、行人流量和等待时间的影响,并据此提出混和交通流情况下城市交通管理方案,以保证行人安全,提高通行效率,减少城市拥堵。     

学区交叉口行人流元胞自动机模型

基于学区交叉口上下学时间段家长和儿童混合行人流过街特性,利用元胞自动机建立了学区交叉口行人过街模型.在模型中引入空格参数、方向参数和同向吸引参数,并综合考虑家长和儿童成对组合过街时的行为规则.通过仿真研究在双向行人流不均衡,以及家长和儿童组合比例不同的条件下,行人流速度—时间、速度—密度,流量—密度的关系,分析家长和儿童组合对过街行人流的影响.结果显示,当行人流中家长和儿童的组合超过一定比例时,会降低行人流过街的平均速度,加速行人流的拥堵,使得系统的临界密度值有所下降,并对行人流平均速度和流量在临界密度点的变化趋势有一定的影响.     

地铁车站步行障碍行人避让行为建模与进出站仿真

为向步行障碍人群提供更精细化的出行服务,本文研究步行障碍行人微观出行行为,解析不同个体属性行人间的冲突避让行为机理。从行人的生理差异角度出发,扩展传统元胞自动机模型场域,同时改进场强模型和模型更新规则,建立步行障碍行人运动及避让行为的元胞自动机模型。通过构建行人运动场地实验,提取普通行人和步行障碍行人轨迹,分析其运动速度、运动偏移角度和横向移动距离等冲突避让特征参数,标定元胞自动机模型中的相关参数。场地实验结果表明,步行障碍行人的运动能力较差,自由度较低,其在冲突避让过程中的偏移角度和偏移距离均明显小于普通行人,主要通过降低行走速度进行被动避让。仿真结果显示,行人速度及普通行人、轮椅行人和婴儿车行人的横向偏移距离与实测数据的误差分别为2.74%、3.35%、6.71%、6.16%。最后,基于改进模型对上海地铁迪士尼站站台层乘客出站场景进行仿真,进一步验证了模型的有效性,并提出无障碍电梯布设的优化方案。步行障碍行人仿真模型的有效建立,可为地铁无障碍电梯等无障碍设施的规划和设计提供理论支持。     

基于元胞自动机的轨道站非收费区活动模拟

元胞自动机已广泛应用于紧急情况下的行人疏散,但对常态下行人的有序活动行为研究得很少．在排队理论、元胞自动机模型、有限自动机模型以及可视图理论的基础上,对行人的排队行为和活动驱动的寻路行为进行了建模．另外,考虑到行人活动的有序性、目的性以及方向性,提出了基于目标方向的行人运动行为模型．并利用面向对象的开发语言C#对轨道站的入口、售票口、闸机以及非收费区通行空间等物理环境和仿真行为模型进行了建模和实现．当修正夹角敏感因子取0．03时,仿真动画结果表明该模型能很好模拟常态下行人的行为．     

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提出建立多尺度、多邻域规则元胞自动机模型来描述城市道路两侧人行道人非共板条件下的行人与自行车混行交通流. 人非共板是一种新颖的慢行交通管理模式,但进行这种人行道规划、设计时,指标选取往往会缺少理论支持,运营时缺乏定量评价运行状态的手段. 本文以城市道路单侧人行道板上同向行人和自行车共板的情况为研究对象,考虑自行车与行人几何尺寸、元胞状态值及邻域定义等方面的差异, 建立了统一的混合元胞自动机模型. 该模型能较好地描述这两种交通方式相互干扰现象,通过模型演化能方便地获取阻挡概率等交通运行状态评价参数,为人非共板的规划和设计提供可靠的理论依据.     

非港湾式公交停车影响下的交通流元胞自动机模型

文章以包含非港湾式公交停靠站的城市单向双车道路段为研究对象,在分析其相关交通特性的基础上,对路段元胞自动机模型做出改进,建立反映真实交通流的元胞自动机模型,通过模型可以得出公交车道路占有率与路段交通流量和车辆平均速度的关系.     

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.     

步行设施内疏散行人拥挤踩踏仿真研究

建立基于元胞自动机与相互作用力的拥挤行人流仿真模型，研究步行设施内疏散行人流拥挤踩踏现象. 通过单个行人占据多个元胞空间，定义行人刚体部分与弹性部分，实现行人弹性化处理；以行人间拥挤力、摩擦力等相互作用力，描述疏散行人间的相互影响. 模拟再现行人疏散过程中的移动阻滞、相互挤压，以及连续踩踏等现象. 仿真结果表明：通过提高行人吸收系数和抗踩踏系数，能有效控制行人挤伤次数和踩踏行人数量；疏散出口附近区域是拥挤力累积顶区，极易发生踩踏现象，且踩踏现象具有滞后性.     

基于多智能体元胞自动机的城市交叉口控制方法

为提高对现有交通资源的利用和提供更加有效的交通管理方法,针对交通流中各个体的不同特性,阐述一种城市交叉口基于多智能体和元胞自动机的智能控制系统的框架结构。系统采用元胞自动机建立道路模型,并对原有的单元胞单容量这种不符合实际情况的设置进行了改进,采用单一元胞中可容纳多个不同类型车辆;最后探讨了系统中各个交通智能体协调合作关系,为基于多智能体、元胞自动机的城市交叉口控制系统的最终实现提供了理论指导和方法依据。     

元胞自动机交通流模型研究现状

交通流理论研究是以建立能够描述实际交通一般特性的交通流模型,从而揭示交通流的基本规律。在非线性科学和复杂性科学的推动下,元胞自动机模型成为研究交通流的一种新的交通流动力学模型。介绍元胞自动机交通流模型的产生与发展,分析用于道路交通、城市路网和轨道交通中的几种经典的元胞自动机交通流模型,并对今后可能的研究趋势进行展望。     

基于车载视觉的行人检测与跟踪方法

为提高城市交通环境下车辆主动安全性,保障行人安全,提出了基于车载视觉传感器的行人保护方法. 利用Adaboost算法实现行人的快速检测,结合Kalman滤波原理跟踪行人,以获取其运行轨迹.该方法利用离散 Adaboost算法训练样本类Haar特征,得到识别行人的级联分类器,遍历车载视觉采集的图像,以获取行人目 标;结合Kalman滤波原理,对检测到的行人目标进行跟踪,建立检测行人的动态感兴趣区域,利用跟踪结果分 析行人的运行轨迹.试验表明:该方法平均耗时约80ms/帧,检测率达到88%;结合Kalman滤波原理跟踪后,平 均耗时降到55ms/帧,实时性较好.      

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城市路段信号控制的人行横道信号设置的合理与否,直接影响到过街行人的安全性和路段机动车延误的大小. 本文从行人过街特性出发,通过对路段人行横道处行人与机动车调查数据的分析,提出了行人过街相位时长的设置与行人闯红灯行为的发生之间的关系,建立了以信号控制人行横道路段机动车平均延误最小为目标,以行人绿灯时长为变量的优化模型,并提出了模型求解的优化算法. 最后通过算例,应用模型对信号设置进行了优化设计. 结果表明,信号经过优化配置后,不仅减少了机动车的延误,还延长了行人过街相位时长,提高了信号周期内行人过街的通行能力,使信号控制人行横道系统达到最优化.     

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.     

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.     

轨道交通车站行人路径选择研究

为了解轨道交通车站内的客流分布特征,对车站内行人路径选择的影响机理进行分析,可知路径选择是步行网络特性、线路特性等外部因素以及出行者内部因素相互作用直至均衡的过程。依据效用最大化理论,以步行距离、步行时间、垂直步行设施类型和路径重复系数为路径选择的主要影响因素,建立了行人路径选择的多项Logit模型。选取上海市轨道交通3号线赤峰路站为调查对象,收集车站静态信息以及行人步行路径、步行时间等动态信息,利用SPSS软件对模型进行标定,量化分析了各影响因素对行人路径选择作用的大小。经过模型检验,模型预测的总体正确率为78%。     

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吸取社会力模型中行人运动受到社会力支配的思想,综合考虑行人之间的相互影响,建立了面向大型铁路客运枢纽环境的乘客行为仿真模型.针对人群集散时行人之间的差异性,依据目标驱动力及行人与行人或障碍物之间的心理排斥力、挤压力、摩擦力,动态改变行人的运动方向和速度.引入行人防止穿透决策规则,消除行人重叠现象.采取目标点局部极小化原则,设置辅助目标点,解决行人与环境之间动态避碰和绕行问题.以北京南站高架层为仿真对象,针对不同客流到达率对行人集散的影响进行计算机仿真并加以分析,从而对模型进行校核检验,表明该模型具有合理性和有效性.     

面向多目标跟踪的密集行人群轨迹提取和运动语义感知

针对基于视频监控的密集行人群识别难度大，运动轨迹提取困难，运动语义信息挖掘不足 等问题，本文提出基于多目标跟踪FairMOT框架及K-means聚类的行人轨迹捕获和运动语义信 息感知方法。首先，利用多目标跟踪算法提取视频中行人群目标过街时的运动轨迹特征向量；然 后，通过分析轨迹坐标的数值分布特点，设计了一种协方差滤波算法STCCF，以检测和剔除“准静 态轨迹”，得到行人群目标运动轨迹簇；最后，针对已提取的轨迹簇，应用K-means聚类方法，选取 S系数(Silhouette Coefficient)和DB指数(Davies Bouldin Index)两个指标，感知行人聚集和消散点 等场景语义特征。实验分析表明，算法从提取到的2689条轨迹中辨识出179条“准静态轨迹”，检 出率为81.73%；视频场景中的行人目标源点和消失点的解析结果与人工辨识结果吻合，验证了密 集行人群轨迹提取和运动语义信息感知方法的有效性。本文研究可为数据驱动的行为预测和轨 迹建模提供基础。     

Pedestrian crosswalk overflow violation in China: Characteristics and countermeasure

The phenomenon that pedestrians do not walk in the crosswalk during pedestrian green is defined as overflow violation, which is illegal but common. Broadly varying crossing positions at far-side cross-section may result in widely distributed conflict points with left-turning and right-turning vehicles, which may cause the occurrence of severe conflicts. This paper proposes a model to estimate the overflow pedestrians’ crossing positions at the far-side cross-section of signalized crosswalk, which enables us to better understand pedestrian overflow violation behavior and finally facilitate their safety. After analysis, the intersection geometry and destination are determined as the critical factors causing pedestrians to overflow. And then, Weibull distribution is employed to describe the stochastic characteristics of overflow pedestrians’ crossing position distribution at the far-side cross-section. A crossing position distribution model which takes the crosswalk length, width and distance between crosswalk and destination into account is developed. The established model is validated by comparing the observed pedestrian crossing positions with the estimated crossing positions. The validation results suggest that the established model is capable of being adopted to estimate the overflow pedestrians’ crossing positions at far-side cross-section. Based on the model, countermeasure for overflow violation can be put forward to prevent pedestrians from walking outside the crosswalk.     

无信控路段人行横道处行人过街建模与仿真

为精细化描述无信控路段人行横道处行人过街决策及微观运动行为,本文在行人过街行为分析的基础上,基于战术层-操作层构建行人过街双层模型。其中,在战术层面,针对行人分步决策特性,利用二元Logistic回归模型构建路侧和路中行人过街决策模型;在操作层面,针对传统社会力模型在描述行人过街时表现出的局限性,引入行人主动避让力和人行横道对行人的作用力,构建行人过街微观运动模型。最后,通过AnyLogic仿真平台实现行人过街双层模型仿真,并根据实际数据和仿真结果分析模型有效性。结果表明：相较于路侧决策模型,行人性别、停车视距内的车辆数和行人距潜在冲突点的距离这3个因素对行人路中决策结果影响更显著,引入行人主动避让力和人行横道对行人作用力的改进社会力模型,能更好地反映无信控路段行人过街时的行为特征。无信控路段人行横道处行人过街行为仿真模型的有效建立,能为后续行人过街安全改善方案提供决策支持。