北苑交通枢纽行人仿真模拟研究

利用英国Legion Studio 2006步行人流模拟软件为平台,以北京北苑交通枢纽方案设计为例,对北苑枢纽内部行人交通组织与空间换乘情况进行仿真模拟研究.仿真输出结果分别验证了现况天通苑北站及北苑枢纽设计方案中各项行人交通设施的不足点与合理之处,通过仿真模拟发现设计弊端,从而能够预先解决问题.随着计算机仿真技术在国际交通工程界的推广,微观人流仿真作为一种有效的研究方法,将更好地为综合交通枢纽规划与设计相关工作提供有力的技术支持与分析依据.     

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.      

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行人流仿真是进行综合交通枢纽设计、运行管理等方案评价与优化的有效手段。以建立综合交通枢纽内部的行人仿真模型为目标,总结分析了国内外对行人交通特性研究的现状,基于对心理学决策模型与Hoogendoorn提出的三层次微观行为理论的对异性分析,从心理学角度分析了行人的决策过程,从而确定出行人特性研究的框架。采用与地面交通中的行人行为对比的方式,从策略层、战术层以及操作层三个层面剖析了综合交通枢纽内部行人的行为特性,在此基础上提出了行人仿真模型应满足的需求。研究结论对综合交通枢纽中行人流建模及仿真系统开发具有参考价值。     

行人微观仿真中的运动模型与行为模型——STEPS与NOMAD模型对比

为了解各类行人仿真模型的性能差异和适用范围,以选取适当模型进行交通枢纽行人仿真,对两种典型行人仿真模型进行研究。依据模型对行人行为描述的复杂程度,将行人仿真模型分为运动模型、部分行为模型、行为模型3类,并分别介绍了各自的特点。选取典型的运动模型软件STEPS和行为模型软件NOMAD,详细探讨其采用的数学模型,并通过4个仿真实例对比分析这两种模型的特点。分析结果得出两种模型在宏观与微观层面的异同点以及存在的问题。     

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.     

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行人流特性分析及仿真模型参数标定目的在于为行人流仿真工作提供理论依据和基础数据。对国内综合交通客运枢纽——北京西直门地铁站行人流数据进行视频采集,采用统计分析软件SPSS对行人流参数数据进行筛选及拟合分析,建立了不同设施的行人流参数关系曲线及函数模型,研究结果表明,水平通道处行人流量与密度呈二次函数关系、流量与空间在某一临界点两侧分别呈二次函数及对数函数关系、速度与密度呈线性关系,楼梯处与之相似但特征点数值存在差异。在此基础上对社会力模型参数进行标定,给出了行人椭圆的长半轴的范围,并引入时间紧迫程度这一影响因子,确定期望速度为速度—密度函数与该影响因子的乘积。     

基于最大熵模型的大连北站客运枢纽换乘客流预测

从宏观上对客运枢纽换乘客流进行分析和预测.引入最大熵模型,以现有换乘客流矩阵作为基础,对模型参数标定并对问题进行了求解.根据历史数据计算,得出综合枢纽的换乘矩阵,与实际数据对比后发现误差较大,经过分析再次添加两个参数,并用实际数据进行标定,最后将模型运用到大连北站综合枢纽的实例中进行计算.     

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对铁路客运站客流到达、疏散的时空特性进行分析,提出了大型铁路客运站到达旅客疏散仿真概念模型. 从车站到达旅客交通特性出发,在经典社会力模型基础上对旅客站内交通行为进行微观仿真建模,并对模型的行人尺寸和期望速度参数进行了分析和标定. 通过对沈阳铁路局大连站到达旅客疏散仿真实验,得到该站地下通道和南出站口处旅客人数随时间变化的曲线、旅客最高聚集人数95%置信区间和高峰出现的时间,到站旅客换乘时间95%置信区间,找出了存在安全隐患的带状区域和点状区域. 仿真结果表明,模型具有较高的可靠性和实用性.     

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城市公共交通枢纽的换乘组织在城市交通规划和管理中的地位日益突出。本文结合VISSIM微观交通仿真软件的功能，建立了以西直门公共交通枢纽为研究背景的换乘组织仿真模型。通过现状仿真分析，发现该枢纽存在行人与车流交叉严重、换乘距离长、公交车候车时间长、客流密度大等问题。本文针对发现的问题，提出增大公交车发车频率、增加行人过街设施与缩短换乘距离和时间等改善措施，并通过建立的仿真模型对采用改善措施后的枢纽换乘组织进行了模拟。仿真结果表明，本文提出的改善措施有效地提高了西直门公共交通枢纽的换乘组织效率。     

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.     

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行人动力学建模的关键是对行人运动方向和速度的选择进行描述.本文构建了基于多层有限状态自动机的行人Agent适应性决策模型;在此基础上,针对行人运动过程中快速决策的特征,通过构建基于认知启发式规则的行人运动行为规则集合,建立了描述行人微观运动行为的动力学模型.通过设计仿真实验并收集数据,对模型的有效性进行了验证.研究结果表明：模拟得到的行人交通流密度-速度关系与实测数据具有较好的一致性,流率-密度关系符合理论计算结果,基本图较好地符合实际观测的行人宏观交通流关系,认为本文提出的行人动力学模型具有交通上的合理性.     

一种基于激光与视频信息时空数据融合的行人检测方法

针对城市交通行人安全问题,本文提出了一种基于激光与视频数据融合的行人检测方法.通过激光与视频数据空间和时间上的融合,将激光数据映射到图像坐标;在激光聚类过程中,采用K-means 聚类算法对激光云点进行聚类分析,然后运用行人宽度模型提取候选行人区域;在基于图像的行人检测过程中,选取头肩、躯干以及腿部人体特征部位,采用Haar-like 特征集和Boosting 算法进行训练,得到部位检测器;最后,基于贝叶斯决策的组合策略对候选行人区域进行有效判定.实验结果表明,本文所述算法有较好的检测精度和实时性能.     

定时控制交叉口行人专用相位适用性评价模型

行人专用相位是国内近年来用于解决交叉口行人与机动车冲突的一种控制方法。为评价行人专用相位的适用性,综合考虑行人效益、机动车效益和安全效益三方面因素,分别选取车辆延误、行人延误和潜在事故发生数作为评价指标,采用多指标评价法建立行人专用相位的适用性评价模型,运用VISSIM仿真法进行验证,对比结论基本一致。并根据此评价模型,对设置行人专用相位的影响因素进行定量分析。     

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.     

微观交通仿真中的行人干扰模型

中国的城市交通以非机动车和机动车的混合交通流为主,行人干扰现象严重。行人干扰模型是城市微观交通仿真模型的重要组成部分。经过现场调查及分析行人对交通干扰的概率分布,提出行人干扰模型。根据实际测量情况,确定其概率函数,给出各参数的含义,参数可修正以适应不同的交通状况,最后给出计算机实现算法。     

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为定量评价信号交叉口行人过街安全性,量化过街行人与机动车冲突的严重程度,从过街行人行为特征出发,基于模糊聚类的SOMK聚类算法,提出信号交叉口过街行人与机动车冲突危险度模型。以南京市6个信号交叉口为例,采用基于视频的人工观测法采集高峰时刻行人与机动车冲突数据,给出TTC、PET、DST等评价指标的获取和计算方法,阐明交叉口行人过街冲突危险度的分析过程。结果表明,TTC、PET、DST三个指标变量对于聚类分析都起到明显作用,不同类型冲突的发生频率及其严重程度存在差异性。     

信号控制交叉口行人过街违章率研究

为深入了解行人在交叉口违章过街规律,调查行人在信号控制交叉口过街违章率的影响因素。与以往单从行人自身属性研究违章过街不同,从交通状况、道路环境及过街设施分别进行考虑。通过对苏州市典型交叉口行人违章率的大量观测与分析,采用SPSS软件,运用数理统计方法,检验确定行人过街违章率的主要影响因素。并以主要影响因素为自变量建立交叉口违章率评价模型,全面反映影响交叉口行人过街违章率的直接相关因素。