城市轨道交通车站运营人员行为对乘客应急疏散路径选择干预的虚拟现实仿真建模方法

[目的]为有效反映城市轨道交通车站运营人员行为对疏散的实时影响,解决目前VR(虚拟现实)环境中疏散路径规划采用预定义的静态路径法,而无法揭示乘客疏散对运营人员即时行为动态响应机理的问题,提出一种运营人员行为对乘客应急疏散路径选择干预的VR仿真建模方法。[方法]介绍了将车站物理空间描绘为路径算法可识别的抽象空间的环境建模方法,定义了能感知外部信息和自主决策的乘客智能体模型,制定了基于A算法的出口选择规则;在此基础上,考虑运营人员行为对环境的动态改变,综合实时的疏散路线长度、疏散时间和行人密度等因素,构建了动态路径规划模型;开发了VR仿真系统,以某大型综合枢纽车站为例进行仿真分析。[结果及结论]仿真分析结果表明,疏散仿真开始时,乘客智能体能根据出口选择制定全局路线,过程中能自主根据运营人员引起的动态障碍物状态变化进行实时的局部路径规划,并且随着场景内乘客数量的增加仍保持较高的响应性。说明所提方法能有效且高效地捕捉虚拟环境中的动态变化,并将其反映到乘客疏散的过程中,能为开展紧急疏散VR试验提供技术支持。

基于奇异值分解的城轨网络关键站点识别及其演变研究

为识别城市轨道交通网络关键站点并研究其多年演化,构建基于截断奇异值分解(truncated singular value decomposition,TSVD)的关键站点识别方法,选取北京市2011—2019年早高峰时段的OD数据,通过关键特征向量分析网络客流演变并对城轨网络中关键站点进行识别,将其与复杂网络方法的识别结果进行对比。分析表明:TSVD法能很好地应用于考虑OD分布的网络关键站点识别,识别结果能更好代表网络客流的空间分布。从识别结果看,北京轨道交通关键站点空间布局呈现多中心发展趋势,如西北西二旗,西南丰台科技园等站点逐步形成网络客流中心并相互联系;东南土桥、东北俸伯等站点也初步呈现网络客流中心的特征。

基于城市空间结构的轨道交通线网生成方法

为破解目前轨道交通线网规划方法主观随意性较大,形成的方案与城市发展和延伸方向不符,以及交通供给与需求难以在时空上很好匹配的问题,提出一种基于城市空间结构的城市轨道交通线网生成方法。首先,采用反距离修正的Infomap算法划分城市组团;其次,对线网数据进行前置数据处理,缩小模型的计算范围并推算得到线网密度、客流强度和线网规模3项关键参数;然后,构建线网生成模型,按照“组团间线网生成—组团内线网生成—线网整合与优化”的技术路线生成线网。依托某市实际数据构建算例,验证该线网生成方法的效果。结果表明:相比于该市的实际线网,前述方法得到的线网在布局上的延伸性更优,覆盖面积率提升68%,线网吸引范围内的公交站点数量更多,增加了639个,线网的全局可达性更高;增加的组团划分步骤,能够显著提升线网覆盖的中心城区面积率,生成线网的辐射力度和带动作用更强。

冰面放电的纹影图像处理及折射率场重建方法

相比于电流、电压等传统测量方法,利用纹影技术拍摄得到的冰面局部电弧等放电的图像更加直观,其图像处理和折射率场重建是定量分析放电的几何尺寸、密度、粒子分布等物理特性的基础。从放电通道的光偏折特性出发,介绍了利用纹影成像技术测量放电通道的原理;提出了一套覆冰表面放电通道的图像处理和折射率场数值重建方法,通过数值实验验证了算法准确性。实测结果表明,所设计的纹影系统空间分辨率为10~100μm/像素可调、时间分辨率为1~38.45μs可调;提出的折射率场重建方法具有较高精度,能够有效得到冰面局部电弧形成过程中各个放电阶段的折射率场。

直流电力设备表面电致水滴变形现象的数值模拟方法

电致水滴运动变形是一种涉及电场与流体场相互耦合的复杂物理现象,常见于雨后的绝缘子金具、设备高压均压环表面,高效快速的数值模拟方法是揭示雨滴变形和激发电晕的物理机制的基础。为此针对三维电动流体模型数值计算中常见的计算时间长、收敛困难的问题,从电场唯一性定理出发提出了基于场等效的数值模拟方法,从光偏折原理出发搭建了基于阴影法的水滴变形现象观测平台,通过数值仿真与试验拍摄结果对比的方式验证了该方法的有效性。研究结果表明:本文方法构建的电场与原始电场的相对误差在0.01%以内;数值模拟得到的水滴在正极性直流电压下的喷射形态与试验符合较好,通过比较水滴根部、中部、头部宽度和长度,表明数值模拟和试验的相对误差在10%以内,验证本文模拟方法的有效性,同时在保证收敛性的情况下计算时间由8 h缩短至1 h。

北京城市轨道交通中远期能耗预测研究

在分析城市轨道交通牵引能耗和车站能耗主要影响因素的基础上,根据影响因素的重要程度和数据可得性,选择列车自重、客运量、电机类型、敷设方式、车站环控系统制式和季节因素建立城市轨道交通能耗的预测模型。采用北京城市轨道交通2009年能耗数据对模型中的基础性指标进行标定,并用2010年北京地铁4号线的数据验证了预测模型的可靠性。根据北京城市轨道交通的建设规划调整方案,预测其中远期能耗。结果表明:北京城市轨道交通2015年和2020年的能耗分别为19.96和27.49亿kW.h。

基于Agent的社会力模型实现及地铁通道行人仿真

行人微观仿真技术已经成为地铁站等行人密集场所方案评价和疏散评估的主要研究手段.社会力模型从受力角度进行建模,可得到行人的运动状态和受力状态,不引入复杂的判断规则即能得到丰富的自组织现象.文中针对该模型存在的算法复杂度高和物理粒子运动盲目性的问题,引入分子动力学的Gear预测校正法和链接列表元胞算法,基于Agent感知-决策建模方法,构建了改进模型及其面向对象的编程实现框架.采用椭圆形的行人形体描述方法,标定了行人形体、运动及模型参数,设计了密度扫描转向、变作用强度及碰撞预测规避等行人Agent交互方法及算法,在VC++2008平台实现了改进模型并进行地铁站通道的单、双向仿真.结果显示链接列表元胞法可以明显减少仿真时间,模型可较好地实现自动渠化,与车站调研得到的通道客流密度-流量关系吻合.

轨道交通车站检票闸机布局的仿真优化

检票闸机作为车站乘客流线上的重要瓶颈设施,在实际设计中,检票闸机的布置比较随意,并没有做定量方案比选分析.本文通过总结既有车站检票闸机布局形式,结合现场观测,在调研闸机实际通过能力、标定参数的基础上,选定了两种典型的闸机布置形式,分别建立了行人仿真环境.根据两种布局方式下的仿真输出结果,比较了两种布局形式下行人行走时间、行走距离和行人密度等指标,推荐了比选结果中较好的方案.

双线暗涵近距离下穿既有地铁车站的沉降研究

小间距双线隧道近距离下穿运营中的地铁车站,会造成既有结构沉降变形,影响运营安全。本文针对南水北调北京西四环暗涵穿越五棵松车站工程的特点,提出了限速运营沉降控制标准,制定了穿越施工方法及预加固方法,并建立了三维有限元模型,预测了既定施工方法下车站及地表的沉降,并通过数值模拟分析了穿越段双线隧道工作面错距、注浆横通道与车站结构间距以及长管注浆加固效果对沉降的影响;结果显示保证6 m的工作面错距可以减小变形缝差异沉降,注浆通道与车站结构的距离对既有结构沉降影响不大。最后将数值模拟结果与监测数据进行了对比。

地铁车站站台宽度计算方法改进及仿真评价

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.

基于虚拟现实技术的地铁火灾疏散仿真平台研发与应用

目前地铁站火灾疏散演练与实验多采用人与火分离的方式进行,所得结果能否反映乘客在真实火灾中的行为存在较大不确定性。对此,研究基于虚拟现实(VR)技术,集成走步设备、视觉设备、火灾仿真、地铁环境系统建模等技术,构建适用于地铁大空间的沉浸式火灾疏散仿真软硬件技术框架。其中地铁列车、车站、隧道等环境采用UNITY建模,而火灾动态发展则加载SMARTFIRE仿真结果导入。以北京地铁6号线某车站及隧道为案例,应用系统框架开发具有丰富交互功能的火灾疏散演练综合平台,设计并开展实验。初步结果表明:乘客行为及体征参数在虚拟火灾中均有明显变化,体现虚拟环境较高的还原度;大部分乘客在逃生过程中较少观察疏散标志;双洞隧道疏散中乘客通常会错过横通道,VR技术在地铁疏散领域非常有应用潜力。

基于智能卡数据的轨道与公交复合网络通勤方式选择行为研究

轨道交通网络和常规公交网络作为公共交通系统的主要组成部分,研究乘客在两网复合网络上的方式选择行为有助于提升公共交通系统的协同运营。然而,以往的研究通常只对单个网络出行进行研究,未考虑到出行完整性。针对此不足,基于多源数据融合、轨道与公交网络拓扑融合,提出乘客在公共交通复合网络上的完整出行提取方法;复杂网络中方式选择的本质是路径选择,因此在构建耦合换乘站点的公共交通复合网络基础上,建立5种考虑多种因素组合的多项Logit选择模型,以分析在复合网络中对乘客出行行为影响最显著的因素组合;最后将模型应用于北京市某工作日的公共交通网络及刷卡数据。研究结果表明,基于完整出行的选择模型优于基于出行阶段的选择模型;通勤者在公共交通复合网络上的方式选择行为与考虑在车时间、候车时间、换乘时间、换乘次数的出行总时间及票价因素显著相关,且出行总时间的影响更大;换乘、候车时间对通勤乘客在公共交通复合网络中方式选择的影响较低,通勤者更加偏好出行总时间短的路径。研究结果可为提升轨道与公交的协同程度提供技术支持。

血清肿瘤标记物与HER2阳性乳腺癌骨转移的相关性研究

目的观察人类表皮生长因子受体2（HER2）阳性乳腺癌的肿瘤标记物水平与骨转移的相关性。方法收集确诊为HER2阳性浸润性乳腺癌的100例患者,根据有无骨转移分为2组：骨转移组（n=40）,未骨转移组（n=60）。采用ELISA法监测患者入院时、随访发生骨转移时血清糖类抗原（CA153）和癌胚抗原（CEA）水平,观察2组患者年龄、病理分型、血清肿瘤标记物和赫赛汀的应用情况等,比较2组患者上述指标的差异。采用受试者工作特征（ROC）曲线预测血清CA153、CEA对HER2阳性乳腺癌骨转移的价值。结果 HER2阳性乳腺癌患者中,骨转移组和未骨转移组入院时血清CEA、CA153水平差异无统计学意义（P〉0.05）,ROC曲线发现血清CEA水平（AUC 0.72,95%CI0.63~0.81,P=0.01）和CA153水平（AUC 0.67,95%CI 0.60~0.77,P=0.03）为预测预测骨转移的因素。其中CA153〉17.2U/mL预测HER2阳性乳腺癌患者骨转移的敏感度为78.8%,特异度为45.0%;CEA〉2.64μg/L预测骨转移的敏感度为75.8%,特异度为43.3%。结论血清CA153和CEA水平对HER2阳性乳腺癌的骨转移有一定的预测价值。

基于AFC数据和RF模型的城轨车站服务功能分类

城轨线网上服务不同类型客流车站的分布能反映城市结构特征,本文基于多年的城轨AFC数据,应用随机森林模型(RF),分析了全网车站服务客流类型的时空演变.对于传统RF在选择训练集时过于依靠主观经验的问题,本文首先利用传统随机森林度量车站之间的相似性,再采用Partitioning Around Medoid(PAM)方法对度量结果进行聚类,结果表明无监督随机森林方法拥有更好的准确性;最后采用无监督随机森林对北京市2014—2017年的车站服务客流属性的时空变化情况进行分析,结果显示,北京市近4年来城市职住结构在大的空间尺度上基本保持不变,但城市内部各功能区正经历缓慢变化,而服务于居住与工作混合类客流的车站所处区域将是今后城市结构演变中热点区域.本文的研究结果可以为城市轨道交通与城市结构互动关系的认识提供新视角.

北京轨道交通自动售票机配置参数研究

依据城市轨道交通车站自动售票机配置的一般方法,以北京城市轨道交通为例,在自动售票机配置参数确定的分析中,通过对主要轨道交通车站购票情况和自动售票机实际服务能力的调研,取得自动售票机服务能力和基于城市功能分区的现场购票比例。在此基础上,针对自动售票机服务能力和基于城市功能分区现场购票比例2个主要参数取值的统计分析和初步研究,为车站自动售票机的配置提供支持。

降低城市轨道交通征地拆迁成本的探讨

在大量数据的基础上,分析我国城市轨道交通征地拆迁成本的现状,认为目前这项成本过高且有增长的趋势;从用地控制规划、车辆段规模、资源共享等方面,提出降低征地拆迁成本的措施和方法。

香港地铁成本控制经验分析

香港地铁之所以成为世界上为数不多实现自身盈利的地铁系统,固然与其有效的市场化运作模式和成熟的"铁路+物业"的发展模式密切相关,但与采取一系列旨在控制成本的管理措施也是分不开的。本文对香港地铁从规划、设计、建设到运营整个流程采取的成本控制措施进行了研究分析,总结了香港地铁在成本控制方面的经验。

铬对猪繁殖性能的影响

铬是一种微量矿物元素,在动物机体内能够调节三大营养物质的代谢,此外,在提高猪的繁殖性能方面也有重要的作用。

饲料添加剂——半胱胺在动物养殖中的应用

半胱胺作为一种新型饲料添加剂,不属于激素类和抗生素类产品,能够耗竭生长抑素,提高生长激素水平,从而间接促进生长。文章对半胱胺理化性质和在动物生产中的应用进行了简单论述。

工科专业大数据教学探讨

随着信息技术等数据采集方法的进步,海量数据逐渐成为各个行业的重要资源,被广泛用于工业生产和科学研究。对于大学工科专业,无论是培养科研后备力量,还是为工业界输送技术人才,都应该拓展大数据相关理论方法的教学。该文在论述大数据分析方法背景的基础上,论证了大数据教学的必要性,分析了大数据教学的特点,提出了数理统计相关基础课程由各自学院结合该专业单独开设,增加面向大数据编程教学的比重等建议。