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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.     

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。     

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.     

单向通道行人-自行车混合流建模及自组织现象研究

行人和自行车混合行驶是一种常见的非机动车交通组织方式,然而目前对于其混合流动力学的研究十分有限。本文基于社会力模型,提出一种面向行人-自行车混合流的混合流社会力模型(MFSF)解析行人-自行车混合流的运动机理,修正了以往研究中的自行车模型,通过实际道路上行人和自行车混合流的观测数据校准模型,构建仿真平台,最后使用仿真平台重现单向道路中行人和骑行者的自组织现象。根据仿真结果与实测数据流量-密度基本图的对比分析,验证了 MFSF模型的真实性和有效性,并可以看出,MFSF模型可以再现行人和自行车混合流的自组织现象。当行人与骑车者的比例相同时,行人和骑车者的密度越低,骑车者的车道宽度变化就越小;当行人与自行车比例变化时,骑行者的比例越大,骑行者占用的道路越宽,且骑行者的车道宽度越不稳定;如果行人输入显著减少,则自行车者车道宽度显著增加。     

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.     

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。     

组合荷载作用下斜坡桩基水平承载特性研究

斜坡桩由于斜坡的存在承载力与平地桩有较大的不同， 现阶段设计中一般通过设计人员经验进行承载力折减， 不能准确体现斜坡桩的实际承载力。 为明确折减方法， 通过一系列的数值模拟来研究水平力及弯矩组合作用下的斜坡桩基水平极限承载力特性。 具体考虑了弯矩、 坡度、 竖向力三个因素对斜坡桩基水平承载力的影响。 研究结果表明： 随着弯矩的增大， 桩基水平极限承载力显著下降后会维持平稳， 不同坡度下， 弯矩对水平极限承载力的相对折减值接近， 可用公式拟合； 随着坡度的增大， 桩基水平极限承载力的下降趋势在不同弯矩下趋同， 为线性下降， 可拟合后供实际使用； 竖向力对桩基水平极限承载力起有利作用， 坡度越大有利作用越大， 但均不显著； 土体性质影响斜坡桩基水平极限承载力， 但土体性质对水平极限承载力相对折减值影响较小。 总体来说， 坡度及弯矩对桩基水平承载特性影响最大， 竖向力及坡度影响较小。 设计时通过坡度及弯矩对平地桩水平极限承载力进行折减可得组合受荷斜坡桩的水平极限承载力。     

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...     

考虑同伴群动态交流分组的行人仿真模型研究

朋友、家人等社会群体结伴出行的同伴群在行人流中常占有较高比例.由于交流需求,同伴群趋于肩并肩行走以横向成排或接近浅V型的形态前进.在现有研究中,基于社会力的同伴群行人微观仿真模型对这一现象的描述最符合实际.本文观测发现,随着人流密度的增加或同伴群成员数量增多,同伴群通常动态呈现前后分组、横向成排空间形态,这是每个同伴群成员为寻求一个合适的行走位置,对满足交流需求和降低前进阻力权衡决策后呈现的自组织现象.本文提出动态交流分组模型对同伴群成员个体决策机理进行刻画,在此基础上,通过仿真实验分析同伴群对行人流动力学特性产生的影响.仿真研究结果表明,模型较好重现了同伴群随密度和人数增加的动态分组现象;同伴群的存在会降低行人流速度,但其影响强度随人流密度的增加而减弱;同伴群动态交流分组模型的引入会提升仿真行人流的通行效率,使之更加接近真实行人流的运动特性.     

基于需求空间的双向行人流元胞自动机模型研究

在NS模型的基础上提出考虑需求空间的双向行人交通流仿真模型。新模型采用需求空间来描述行人之间一定区域内的相互影响,提前避免冲突的发生。为更好地描述同向行人之间的吸引力,模型还考虑视野邻域以收集行人视野范围内的交通信息从而得到加权社会参数值。通过Matlab对改进的模型进行仿真,将仿真实验所得的流密图与Weidmann基本图和社会力模型比较,结果表明:新模型有效地提前避免冲突,行人流整体速度有所提高;行人密度在0~5p/m2区间变化时能够再现Weidmann基本图。     

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.     

社会力模型在行人运动建模中的应用综述

为研究社会力模型在行人运动建模中的应用状况与存在的问题,系统分析了相关文献,跟踪研究了模型的基本原理、表达式的改进、参数的取值、可行性和模拟结果的真实性.研究显示,社会力行人交通流模型能较好地反映行人流在正常和逃生情况下的状态,模拟结果与实测的行人现象符合,具有很好的适应性和真实性,可为交通设施设计和行人流管理提供参考...     

一种新的连续空间微观行人仿真模型

对适用于连续空间的基于力的行人仿真模型进行综述,并以社会力模型为例,指出了其本质局限性.在此基础上提出了全新的适用于连续空间的微观行人仿真模型:邻域决策模型.该模型使用"方向选择与速率调整"相结合的方法对行人的微观动作进行描述,并采用邻域作用原理驱动行人的决策过程.最后,通过一系列复杂场景内的单人行走仿真试验,分析了在不同参数配置下模型所模拟出的丰富的行人特性.说明该模型能够合理地模拟行人的非线性决策特征,与基于力的模型相比,更加符合行人的自然行走过程,证实了这种新的仿真模型的可行性.     

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.     

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．     

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本论文从微观角度建模和仿真高密度下人群中个体的运动和受力，研究行人个体之间存在的压缩和变形，是非理想状态下的建模。本微观模型允许人们的身体在物理上更密切地接触，展示这种由于挤压力导致的人体一定的变形和压缩，及这种弹性变形与流动特点的互为影响关系，力求避免该类事故的一再发生。研究表明正是这种压缩和变形才导致了力在拥挤人群的传播和积聚，从而引发事故，目前很多的仿真软件不能揭示之所以在密度过大时容易失败，重要原因就之一是没有考虑人的受力，尤其是在高密度时力在人群中的传播。     

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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。