【摘要】：步行是一種最基本、最原始的出行方式,是人們各種出行活動(dòng)不可分割的一部分。不同于機(jī)動(dòng)車輛的運(yùn)動(dòng)受限于固定的道路環(huán)境以及特定的交通規(guī)則,行人的運(yùn)動(dòng)分布于整個(gè)城市內(nèi)的地面空間以及建筑物內(nèi)的活動(dòng)空間,沒有特定的規(guī)則約束,因此其運(yùn)動(dòng)行為具有很大的靈活性、隨機(jī)性。而且行人的走行行為每天都在不斷地重復(fù)和演化,變得非常復(fù)雜,因此無法利用簡單的刺激-反應(yīng)模式去預(yù)測(cè)行人在各種情境下的運(yùn)動(dòng)行為。對(duì)于研究者來說,為了更好地認(rèn)清和理解行人復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)行為,就必須通過大量的實(shí)地觀測(cè)以及可控的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)去探究和掌握行人之間以及行人與環(huán)境之間復(fù)雜的、非線性的相互作用關(guān)系。在此基礎(chǔ)之上,借助于有關(guān)的仿真模型重現(xiàn)觀測(cè)到的行人運(yùn)動(dòng)行為,并將其應(yīng)用到更為廣泛的場(chǎng)景中去模擬和預(yù)測(cè)行人的行為及其和環(huán)境之間的相互影響,從而為行人設(shè)施的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)以及大規(guī)模人群的管理和疏散提供相應(yīng)的理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。本論文的研究也是遵循這一思路,以可控的行人運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),提取和分析行人在各種特定場(chǎng)景下的運(yùn)動(dòng)行為特性,并通過相關(guān)的微觀仿真模型對(duì)行人的運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行建模和分析。具體地來說,本論文的研究包含以下四個(gè)方面的內(nèi)容:(1)離散時(shí)空下對(duì)向行人流運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)及分析。元胞自動(dòng)機(jī)被廣泛地應(yīng)用于行人運(yùn)動(dòng)建模。然而,使用元胞自動(dòng)機(jī)模型在模擬對(duì)向行人流中經(jīng)常會(huì)遇到死鎖現(xiàn)象的發(fā)生。一個(gè)可能的原因是現(xiàn)有的元胞自動(dòng)機(jī)模型還不能正確地體現(xiàn)行人在運(yùn)動(dòng)時(shí)的認(rèn)知和決策過程。為了探究如果讓真正的行人在離散的時(shí)間和空間下運(yùn)動(dòng)時(shí),死鎖現(xiàn)象是否會(huì)出現(xiàn),組織了一個(gè)對(duì)向行人流運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)者被要求在離散的空間和時(shí)間下運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到了行人之間非常明顯的合作行為,使得兩個(gè)方向的行人群體形成相應(yīng)的離開通道,阻止了死鎖現(xiàn)象的發(fā)生。進(jìn)一步,組織了正常情況下的對(duì)向行人運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比顯示:在低密度時(shí)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比較接近,而到了高密度時(shí)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)則出現(xiàn)了很大的差異。實(shí)驗(yàn)的結(jié)論表明為了更好地使用元胞自動(dòng)機(jī)來模擬對(duì)向行人流必須考慮行人之間廣泛的合作行為。另外,從對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來看,一些其他的因素比如行人運(yùn)動(dòng)的靈活性、元胞的尺寸以及行人速度的異質(zhì)性也是值得考慮的。(2)基于行為的對(duì)向行人流元胞自動(dòng)機(jī)模型。提出了一種基于行為的對(duì)向行人流元胞自動(dòng)機(jī)模型�？紤]行人的主動(dòng)減速和換道行為,對(duì)開口邊界條件下通道內(nèi)的對(duì)向行人流演化進(jìn)行了模擬。提出了優(yōu)勢(shì)通路的概念來刻畫行人的換道行為。通過密度線圖和兩個(gè)分離時(shí)間指標(biāo)對(duì)對(duì)向行人流的演化過程進(jìn)行量化分析。模擬的結(jié)果表明即使在高密度的條件下新模型也可以形成穩(wěn)定的分層通路,通過和一些經(jīng)典的對(duì)向行人流元胞自動(dòng)機(jī)模型相比,證明新模型能夠在很大程度上抑制死鎖現(xiàn)象的發(fā)生。(3)有限視野和聽覺條件下交流機(jī)制對(duì)行人疏散的影響研究�；谏鐣�(huì)力模型研究了行人在視野和聽覺受限情況下的疏散行為。假設(shè)人群由兩類行人組成:一種是了解出口信息的個(gè)體,另一種是不了解出口信息的個(gè)體。在疏散過程中,不了解出口信息的行人可以和感知域內(nèi)了解出口信息的行人進(jìn)行交流,從而獲得并記憶出口的信息。通過對(duì)有無交流以及有無記憶效應(yīng)幾種情況的仿真對(duì)比,發(fā)現(xiàn)交流和記憶效應(yīng)能夠提高疏散的效率。另外,還探究了兩類行人之間的交流行為對(duì)于緊急出口疏散效率的影響。(4)有限視野條件下行人順墻行走行為的實(shí)驗(yàn)及建模。在視野受限的緊急情況下,順墻行走行為被認(rèn)為是一種非常重要的指導(dǎo)行人尋路的行為模式。盡管在現(xiàn)有的許多行人疏散模型中都考慮了行人的順墻行走行為,然而這一方面的實(shí)證研究以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果依然很匱乏。幾個(gè)相關(guān)的問題,比如行人是如何尋找墻壁的,行人是如何決定其順墻行走的方向(順時(shí)針或逆時(shí)針),以及行人是如何處置在順墻行走過程中遇到的沖突等都還未得到充分的認(rèn)識(shí)。因此,我們?cè)谝粋�(gè)搭建的房間內(nèi)組織了有30名大學(xué)生參加的疏散實(shí)驗(yàn)。為每一位實(shí)驗(yàn)者佩戴一頂棒球帽并覆蓋以不透明的方巾來制造一種有限視野的環(huán)境�？偣策M(jìn)行了 13輪實(shí)驗(yàn)。對(duì)每個(gè)行人在每輪實(shí)驗(yàn)的行為模式(共計(jì)270個(gè)案例)進(jìn)行記錄和研究�；诖藢�(duì)上述的三個(gè)問題進(jìn)行回答。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,在社會(huì)力模型框架下提出一個(gè)順墻行走行為模型,模型的仿真結(jié)果很好地重現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U491.226;TP301.1
【圖文】：

ｐ邋［１／ｍ２］邐ｐ【１／ｍ２】逡逑圖１－２不同文獻(xiàn)資料中單向和對(duì)向行人流基本圖（ｕｎｉ：單向，ｂｉ：對(duì)向（ａ）密度－速度關(guān)系（ｂ）逡逑密度－流量關(guān)系）（圖片來自文獻(xiàn)［８１）逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ邋ｄｉａｇｒａｍｓ邋ｏｆ邋ｕｎｉ－邋ａｎｄ邋ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ邋ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ邋ｆｌｏｗ邋ｆｒｏｍ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐｒｅｖｉｏｕｓ逡逑ｓｔｕｄｉｅｓ邋（ｕｎｉ：邋ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ，邋ｂｉ：邋ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ邋（ａ）邋Ｄｅｎｓｉｔｙ－ｖｅｌｏｃｉｔｙ邋ａｎｄ邋（ｂ）邋Ｄｅｎｓｉｔｙ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ｆｌｏｗ逡逑（Ａｄａｐｔｅｄ邋ｆｒｏｍ邋Ｒｅｆ．【ｓ】）逡逑ＨＥ邐ｊＢＨＷＭ邐，邐\l邋＇逡逑？！逡逑邐邐邐邋邐邐邐邋邐ｍｍ邋＿ｉ＿ｎ丨秦．Ｍｍ逡逑圖１－３對(duì)向行人流的自動(dòng)成行現(xiàn)象（圖片來自文獻(xiàn)［８］）逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｌａｎｅ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ邋ｏｆ邋ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ邋ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ邋ｆｌｏｗ邋（Ａｄａｐｔｅｄ邋ｆｒｏｍ邋Ｒｅｆ．［８］）逡逑４逡逑

邐ｍｍ邋＿ｉ＿ｎ丨秦．Ｍｍ逡逑圖１－３對(duì)向行人流的自動(dòng)成行現(xiàn)象（圖片來自文獻(xiàn)［８］）逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｌａｎｅ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ邋ｏｆ邋ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ邋ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ邋ｆｌｏｗ邋（Ａｄａｐｔｅｄ邋ｆｒｏｍ邋Ｒｅｆ．［８］）逡逑４逡逑

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本文編號(hào)：2720719