基于行人运动模型的人群疏散三维仿真

以人群运动过程中人与人和人与建筑之间的相互作用为出发点,探讨了行人群集行为疏散模型及三维仿真问题．建立了一种基于人员行为细节的微观离散仿真模型,采用蒙皮动画和有限状态机技术实现对人物行为和人物模型细节状态的控制,可以实现人群疏散过程的动态三维可视化仿真．     

考虑参考点异质性的出口选择行为仿真研究

为恰当表达突发事件下地铁站疏散人员行为决策的真实心理,基于累积前景理论,考虑决策者参考点异质性分别构建同质参考点和异质参考点的出口选择模型.通过仿真模拟探讨突发事件下行人应急疏散行为,并根据仿真结果评价指标对比剖析参考点异质性对行人出口决策行为的影响.结果表明:考虑参考点异质性能更好地揭示地铁站突发事件下行人的行为决策本质,反映个体行为决策差异,仿真模型相较传统模型对于应急疏散过程的描述更加合理;模型决策结果更趋近于问卷调查情景设置中的真实观测结果,误差仅为4.9％,具有更好的预测性能.研究结果对于突发事件下疏散仿真建模及行人行为决策研究有一定参考价值.     

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%.      

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.     

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.     

船舶倾斜对不同行人流疏散效率影响的数值分析

为研究船舶倾斜对船上人员疏散过程的影响,在基础社会力模型中引入行人倾斜力和自调整力,构建一种考虑船舶倾斜状态的改进社会力模型,通过比对前人实验结果验证模型的有效性。增加行人视角范围,确定周围行人作用的有效范围;结合MATLAB仿真单向、对向、交叉和多向行人流场景,分析不同倾斜状态对行人疏散速度的影响,并拟合疏散时间随倾斜角度变化规律。仿真结果表明：船舶倾斜角小于15°的情况下,行人速度会有小幅下降,但对整体疏散过程影响不大;当倾斜角超过15°时,行人行走速度会迅速下降,整体疏散时间也会急剧增加,并与倾斜角度呈六次关系变化。基于此,船舶倾斜状态下的最佳疏散时机为倾斜角小于15°。     

地铁特殊事件成因及人群疏散影响因素分析

地铁站会有火灾、重大客流、爆炸、行车事故、恐怖袭击、雨水倒灌、地震等特殊事件发生,综述国内外学者研究地铁站发生特殊事件时人群紧急疏散的常用模型与研究思路,定义地铁特殊事件的含义,并进行成因分类。归纳地铁特殊事件特点,列举地铁站内部的建筑特性、特殊事件发生地点、乘客心理因素、疏散行为以及生理因素等,并分析以上因素在紧急疏散过程中对疏散效率的影响。研究发现:地铁站内部的狭长通道、特殊事件发生在相邻2站台之间、女性及年龄较小乘客恐惧、侥幸和从众心理、乘客自私行为和群集行为等因素都会降低疏散效率;地铁站内疏散标志、报警装置、引导行为、男性乘客镇定心理、乘客良好的健康状况等因素都会提高疏散效率。     

动态不确定性环境下的地铁车站应急疏散仿真建模

针对动态不确定环境下乘客初始状态、疏散行为、全局疏散路径不确定等问题,提出基于Agent的疏散行为动态切换模型,并引入选择变更代价实现了多种疏散行为的动态切换;考虑与常态仿真衔接构建疏散空间衔接关系,并提出基于改进Dijkstra算法的全局疏散路径搜索方法;最后,以某车站突发事故场景为例进行多个应急预案的仿真评估.结果验证模型具有可行性,并能更真实反映动态不确定环境对乘客疏散过程的影响,进一步提高了疏散仿真精度.     

基于双层协作机制的双向行人流仿真模型

针对现有行人仿真模型在行为特性表示不全面和建筑物空间结构表达、空间单元状态的动态存储及转换、仿真过程及结果可视化等方面存在的缺陷,提出了基于双层协作机制的双向行人流仿真模型.通过对南京地铁新街口站换乘通道内行人行为的实地观测,全面分析了行人在双向通道内的行为特征.在模型中的通道环境层,利用GIS技术进行栅格化并存入空间数据库,在仿真输出阶段应用可视化引擎将场景输出至图形界面;在行人行为层,基于Multi-agent和CA理论建立行人行为决策模型,构建的智能体考虑了行人个体特性和行为.通过计算机仿真,揭示了平均速度与仿真时间步、行人密度的关系.模型成功再现通道内双向行人流的编队成行及相变现象.      

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.     

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.     

基于颗粒流离散元方法的行人动力学 模型及仿真研究

离散元方法是分析和求解复杂离散颗粒系统问题的一种高效力学数值模拟方 法,对于提高目前行人动力学模型中的求解效率,细致刻画行人运动中的力学关系具有 优势.本文利用颗粒接触理论中的软球模型描述行人的接触及挤压行为,以现有社会力模 型中的主观运动力作为外部输入,构建了基于颗粒流理论的行人运动模型,并在离散元 EDEM仿真平台上实现.通过对不同密度条件下行人运动行为及平均速度的仿真及统计, 对比实测数据,验证了模型的有效性;通过对比不同仿真平台的计算速度,验证了算法的 高效性.研究结果表明：模拟得到的行人流在不同密度下的行为符合现场观测,模拟所得 行人平均速度数据与实测数据基本吻合,所建模型具有较高计算效率.因此,基于颗粒流 理论的离散元方法能够实现对行人运动的模拟,且具有进一步的研究价值.     

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.     

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。     

基于Pathfinder的地铁车站行人疏散仿真研究

快速有效地对突发事件下地铁车站的行人进行疏散具有重要现实意义。随着计算机技术的发展,计算机仿真、多智能体技术已越来越多地被应用到行人疏散研究中。以北京市地铁4号线西单站为实例,使用基于agent技术的Pathfinder仿真软件对行人应急疏散过程进行仿真分析研究。研究和计算结果表明:站内站台层的楼扶梯是站内疏散的瓶颈部位,提出改善扶梯运行方式的方法,并在此基础上进行对比分析,该方法对地铁车站行人疏散过程产生影响。     

区分障碍物特性的客车乘客疏散模型与分析

近年来,疏散性能评估已成为客车车厢设施布局及设计流程中的必要环节.考虑狭长通道下障碍物特性对人员疏散影响显著,引入感知域概念,刻画疏散人员翻越座椅等行为决策特性;进一步引入一类多值函数扩充元胞状态集合,量化障碍物的可翻越特性,建立障碍物模型,模拟紧急状态下人员无序疏散行为;为对模型结果验证分析,建立基本模型,构建其与AnyLogic®均可模拟的基本场景,在此场景下对二者模拟结果交叉验证.模拟分析结果及结论是,移动规则合理有效,结合障碍物模型并考虑可翻越障碍物影响的模拟结果是可信的;发现N k O -tk evac 曲线与此情形下的疏散动画具有一定的时空关联性,可为车体设计提供进一步参考;此外,随疏散人员感知域的增大,疏散时间逐渐减小.     

基于点排队模型的多出口疏散优化模型研究

针对室内多出口条件下,行人自主疏散时盲目选择疏散出口而导致的出口利用不对称问题,本文基于点排队模型计算了行人从单个拥挤出口疏散所耗时间,并据此构建了室内多出口条件下行人疏散的出口选择优化模型,设计了该模型的混合遗传模拟退火求解算法.同时,进一步提出了出口选择确定的元胞自动机仿真模型,用于仿真评估包括本模型优化解在内的多个出口选择方案对疏散时间的改善效果.结果表明,本文所提出的模型和方法,能够保证各个疏散出口的利用率均衡,降低总体疏散时间,对制定可行的疏散计划有一定参考意义.