改进的城市人行道双向行人流元胞自动机模型

一、概述 步行是人类最基本的交通手段,一直以来都是城市居民的主要出行方式之一,在我国城市交通中占有重要地位。步行具有低耗能、低污染、低运输成本、高可达性、高包容性等特点,因此步行交通系统有序、健康地发展是提升城市整个交通系统服务水平的重要内容,也是交通“以人为本”思想的体现。建立城市人行道双向行人流的模型可以方便地获取行人基本特性,有助于更好地理解步行交通,具有重要的理论和现实意义。     

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.      

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.     

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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.     

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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。     

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.     

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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。     

大型活动行人交通仿真

大型活动的行人集聚效应明显,尤其是进场和散场时,行人交通流量大、密度高,存在拥挤和行人交织现象,不安全因素较多.以第26届世界大学生运动会开幕式行人交通组织仿真为例,通过Legion仿真软件,对大型活动行人流交通仿真进行研究,建立起大运会散场行人仿真模型,根据评价指标对行人组织方案进行评价和分析.通过大运会开幕式交通组织方案的仿真评价与优化,建立城市大型活动交通保障的技术流程、方法,确定交通仿真的关键参数,为大型活动的行人交通组织仿真提供借鉴.     

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.     

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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.     

基于有限元理论的行人流社会力仿真模型改进研究

社会力微观行人仿真模型能够体现行人真实运动情况,但其在模拟拥挤状态下的行人运动时存在失真及运算效率低的问题。为此引入有限元分析方法,从模型和算法两方面对社会力模型进行改进,提出基于有限元理论的方法与求解步骤。最后应用该方法对通道内双向行人交通流进行仿真模拟,验证其可行性。     

重庆城市行人交通安全保障研究

重庆是比较典型的山地城市,步行成为市民出行除机动车外的最重要方式.对重庆而言,进行城市行人交通安全保障的深入研究是必要而且紧迫的.从人、道路、交通流、管理控制等方面分析了重庆的城市交通特点,明确了重庆的城市行人交通系统运行规律和安全隐患,并进一步深入研究,针对设施薄弱、管理不善、安全意识差等问题提出了重庆城市行人安全工作的各项技术保障措施,对行人的交通安全具有指导意义.     

基于行人出行需要的城市道路步行安全对策

道路的步行条件差是诱发行人违法,进而造成交通事故的重要原因。在城市道路步行系统的设计与管理中,应当根据行人出行需要的特点,着力提高其行人通行能力、减少绕行距离、降低通行延误、改善步行舒适性和道路辨识条件。     

信号交叉口行人步行速度特性分析

信号交叉口行人步行速度是交通信号设置和安全分析的一个重要指标,根据采集到的西安市高新区典型十字信号交叉口行人步行速度数据,通过SPSS软件运用数理统计方法对数据进行分布拟合、统计性描述,探讨了行人自身特性和交叉口特性影响下行人过街速度特征.研究表明,男性和女性步行速度分布都符合正态分布,青年、中年和老年行人速度分布符合对数正态分布;同一个路口相交道路等级相差较大时,通过不同人行横道的行人平均步行速度值相差较大;最后,给出了设计步行速度推荐值.     

考虑行人同步率的随机行走人群模型

为了研究行走人群协同性对结构人致振动的影响,基于考虑行人同步率的随机行走人群模型,对人群行走下人行天桥的竖向振动问题就行了分析. 首先通过行走人群随机性分析,提出了考虑行人同步率的随机行走人群集中模型和离散模型;其次在两类模型下考虑人-结构竖向耦合作用,建立了随机行走人群作用下结构竖向振动响应分析方法;最后对比分析了人行天桥在不同随机行走人群模型下的竖向加速度响应和动力特性参数的变化规律. 研究结果表明:两类模型行人行走下,人行天桥的1 s均方根加速度响应随人群密度的提高先增大后减小;人群密度超过0.2人/m2后,随机行走人群离散模型下的人行天桥1 s均方根加速度大于集中模型,且增大集中模型同步区行人间距有利于减小结构振动响应;随着人群密度的增大,人行天桥瞬时频率不断减小,瞬时阻尼比则先增大后减小,集中模型和离散模型下人行天桥瞬时阻尼比分别最大提高到6倍和7倍;考虑行人同步率的随机行走人群模型能准确反映人行天桥实际所受到的人群行走荷载作用,可为人行天桥人致振动响应分析与评估提供参考.      

Research on Methods of Assessing Pedestrian Level of Service for Sidewalk

Sidewalk is an important part of urban walking traffic system, the service quality affects the route townsmen choose when they go out. Differently from the traditional research, which takes traffic flow operation as the assessing standard for the level of service for vehicles, taking pedestrian comfort and safety into consideration, this paper has studied the methods of assessing pedestrian level of service by analyzing the relationship between the pedestrians' subjective perceptions and the quality of the road physical facilities as well as the traffic flow operation. On the basis of a mass of data and using statistical software SPSS, this paper established the primary factors which influenced the pedestrian level of service for sidewalk and then developed the step-wise regression model along with the pedestrian level of service categories on the basis of the main factors.     

基于有序Logistic 回归的城市人行道 服务水平研究

科学的人行道服务水平评价方法可以为营造良好的步行出行环境提供有力的 理论支撑.针对人行道服务水平等级为定序变量的特点,本文提出了基于有序Logistic 回 归模型的人行道服务水平评价方法.首先,选择北京市交通枢纽地区34 条典型人行道进 行行人满意度调查,获取典型、全面的数据样本;然后,采用模糊C 均值聚类方法得到行 人满意度与人行道服务水平等级的对应关系;最后,应用逐步回归方法提取人行道服务 水平显著性影响因素并分析其影响机理,进而建立人行道服务水平等级的有序Logistic 回归模型.通过实际验证,模型精度较现有的线性回归模型有所提高.     

路难走还是走路难?

基于目前步行交通在国内城市面临的困境,首先从步行行为分析、影响因素以及步行速度、步行环境等方面阐述了对步行交通的基本认识.然后从城市规划与交通规划的角度,剖析了步行交通系统严重匮乏的表面症结与深层次问题,指出以往的城市与交通规划理念以及城市土地开发设计,严重破坏了城市原有机理与步行空间.最后强调在以人为本和节约资源的前...