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.     

基于NOMAD模型的交通枢纽行人仿真研究

在分析交通枢纽内行人交通特性的基础上,探讨了基于社会力原理的NOMAD模型的分层结构、输入条件以及模型构建思路,指出其非常适于进行交通枢纽内行人行为微观仿真以及行人设施评价. 根据交通调查数据对NOMAD行人仿真模型的参数进行了标定,利用标定后的NOMAD模型对复兴门换乘枢纽建立仿真模型,分析了该枢纽的性能特点,获得了与换乘系统相关的量化参数,通过仿真数据与观测数据的对比分析可知,利用NOMAD模型能很好地模拟所研究的换乘枢纽内行人换乘行为特性,模型模拟结果与实际观测数据之间的相对误差均在10%以内,验证了NOMAD模型应用于交通枢纽行人仿真的有效性.     

落石冲击力评定的离散元颗粒流数值模拟

为使落石冲击力评定更合理、有效,以离散元模型(DEM)为理论基础,利用颗粒流(PFC)单元法研究垂直下落条件下落石对结构的冲击力,分析了落石高度、重力及回填土厚度对冲击力的影响规律.将PFC数值模拟结果与其他几种落石冲击力计算方法所得结果进行比较,结果表明:落石冲击力与落石高度及重力均呈明显的线性关系,落石冲击力随落石高度线性变化幅度与落石重力有关,而落石冲击力随落石重力线性变化幅度与回填土厚度有关;回填土厚度为0.6 m时的冲击力比无回填土时减小50%~60%,回填土厚度大于2.0 m时,缓冲幅度趋于稳定,说明回填土厚度有一个合理范围,超出时,结构总荷载会增大;离散元颗粒流数值模拟方法通过阻尼设置来模拟空气在落石下落过程中产生的作用,使得在评定大体积落石从较高高度下落时产生的冲击力更加合理.      

基于颗粒离散元的土质路基高边坡破坏机制研究

土质路基高边坡稳定性问题一直困扰着岩土工作者,国家铁路及公路工程每年在路基高边坡治理方面花费巨大。结合京港澳高速公路小河段路基高边坡工程,基于颗粒离散元PFC^2D,通过双轴标定试验,建立了细观参数与小河段路基高边坡土体宏观参数对应关系,将其引入到数值边坡模型,从大变形层面分析小河段边坡滑坡破坏特征及运动特征。研究分析发现：高边坡滑动过程呈现逐级差异破坏,边坡以上部土体出现拉裂开始,而后下部土体从坡脚剪出,最后中间土体不断出现拉裂纹,呈块体形态。     

离散事件仿真模型的实现方法

在离散事件仿真中，广泛采用的仿真实现方法是事件调度法、活动扫描法、进程交互法和三阶段法。本文讨论了每一种实现方法的建模观点和仿真运行控制机制，给出了每种实现方法的逻辑流图和伪码算法，并比较和评价了它们的建模特点、执行效率和自然表达能力。     

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。     

用离散元方法研究颗粒外形对摩擦机理的影响

为了揭示颗粒外形对无粘性散体摩擦机理的影响,将无粘性颗粒材料之间的摩擦作用分解为颗粒间宏观咬合和微观咬合摩擦,运用不规则外形颗粒离散元建模方法,进行撞击模拟和自然安息角模拟,研究颗粒外形对微观咬合摩擦和宏观咬合作用的影响.数值计算结果表明,不规则外形颗粒集料摩擦因数近似为接触面摩擦因数的2倍,椭球体集料摩擦因数与接触面摩擦因数近似相等;颗粒外形不同使得颗粒运动状态呈现出滑动或滚动特征,并影响其宏观咬合特性及颗粒集料的摩擦性能.     

颗粒离散元分层建模法及颗粒尺寸效应

离散元分析方法是研究岩石力学行为、完善岩石力学基础理论的重要工具之一,为提高颗粒离散元法模拟室内岩石力学及大规模工程尺度试验的精确度,提出分层建模法,该方法对岩石或岩体关注区域采用小尺寸颗粒进行精细化模拟,外侧非重点关注区域采用大尺寸颗粒建模以扩大计算区域.采用分层建模法进行单轴压缩、巴西劈裂试验并与常规建模计算结果进行对比,初步验证了分层建模法模拟室内力学试验的可行性.研究结果表明：分层建模法与常规建模一样受颗粒尺寸效应影响,但可以减少颗粒流模型中的颗粒数量,计算效率提高50%以上;分层模型的单轴抗压强度和起裂应力分别与外层对应的常规模型相比,最多仅减小2.7%和1.9%,匹配单轴抗压强度时可先以外层材料常规模型作参照,单轴抗压强度和起裂应力的变异系数（coefficient of variation,COV）普遍大于常规模型,但依然在2%的可接受范围内;分层模型中粒径分布的不均匀性对模型弹性阶段的变形性质影响较小,分层模型的弹性模量与外层对应的常规模型相比减小1.3%～2.3%;分层模型的巴西劈裂抗拉强度与外层对应的常规模型增大了1.32%～2.35%,宏观破裂特征与小粒径常规模型...     

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。     

轨道交通行人流运动建模及仿真

轨道交通内部行人流运动规律及其基本特征与轨道交通建设与运营组织密切相关,随着我国轨道交通建设和运营规模的不断扩大,轨道交通内大规模、高密度行人流运动对轨道交通安全与组织是一个值得关注的重要课题,本文以现有的社会力模型为基础,对模型参数中的驱动力、吸引力和方向影响进行改进,在模型计算时引入矩形作用范围,提出避免过度重叠的...     

基于有限元分析的交通流理论与技术研究

针对交通流模型的数值求解和大量数据处理问题,以有限元法为基础,从流体与交通流的比拟中,分析了交通流的可压缩性和粘性.将交通流参数与流体参数进行了对比.从交通流是无旋流动的机理出发,引入了交通流的势函数,建立了交通压力的数学模型.基于流体有限元的思想对交通流进行了研究.在一定速度条件下,用ANSYS-FLOTRAN仿真了车道变换时的车流变化情况.通过软件后处理模块,对结果进行了讨论,结果显示：ANSYS-FLOTRAN可以较好的模拟交通流状况.     

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针对目前设计手册中城市轨道交通车站站台宽度计算存在的问题,本文根据现场调研,借鉴其他国家或地区的设计规范,提出了计入楼扶梯纵向对应宽度的改进站台乘降区宽度测算方法;并采用计算机行人仿真工具,分别根据原方法和改进方法计算得到的站台宽度建立了案例车站的实体环境,进行仿真分析,得到了两种方法设计的车站的行人密度分布、行人时间损失、站台集散时间等指标.指标对比显示,对站台集散能力起决定作用的是站台楼扶梯,采用改进的计算方法,站台宽度虽然有缩减,但是整体服务水平降低不大,改进的计算方法在满足站台安全舒适性的要求的同时可缩减车站规模.     

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.     

基于序列比对的行人过街风险识别研究

行人过街序列反映了行人-机动车的行为交互在时空的连续性,对行人过街序列进行风险识别并对其关联影响因素进行分析有助于评估不同情景下行人过街行为的风险性. 本文对行人-机动车在交叉口区域内的碰撞事故数据进行挖掘分析.借鉴生物信息学的序列比对方法,对行人过街事故序列进行相似性比对及聚类分析,并基于灰色关联方法分析事故序列的风险耦合.结果表明,行人-机动车在交叉口的风险事故序列主要分为6种,Seq2与Seq5,Seq3与Seq4的事故诱因存在相似性;天气不是Seq1的事故诱因,Seq2与Seq5的事故主要归因于驾驶员.研究结果对完善行人交通风险管理有一定的理论价值和实践意义.