双足运动微观视角下单列行人流建模与仿真研究

为从双足运动的微观视角直接呈现行人的移动特性,本文分析行人连续交替步伐行为的运动机理,建立单列行人流迈步运动模型,模拟行人位置在迈步周期内的非线性变化过程。模型根据行人重心和双足中心相对位置,将每次迈步周期内的迈步过程分为单支撑与双支撑阶段,并根据双足瞬时速度具备的波形时序特性,确定迈步周期内任意时刻的位置坐标。基于单列行人流实验数据,标定单列行人流迈步模型中的相关参数,每个行人根据前向距离确定下一次迈步运动所需的步长与步时,并进一步考虑行人的迈步调整行为,避免与前方行人发生踩踏。模拟仿真结果表明:模型能够较好呈现行人迈步运动的微观特性,并复刻了基本图与时空特性;根据行人迈步速度的波形特征,本文基于模拟结果计算步进动力学特性参数,发现行人在面对拥挤空间时,倾向于采用低步长与低步频的迈步风格;模型呈现人群同步自组织现象,发现全局密度为1.9 ped·m^(-1)时,同步现象发生概率最高。行人迈步模型的有效建立,可为行人运动状态评估与预测工作提供参考。

车辆激励的悬挂式人非系统振动响应及舒适性

为探究公路桥梁悬挂式人非系统的车致振动响应规律及其振动舒适性,首先采用ANSYS软件建立公路桥梁上层车行道和下层人非系统的有限元模型。然后,综合考虑过桥车辆车型、车道、车速、车重、车辆间距和桥面不平顺的随机性特征,采用蒙特卡罗随机抽样法生成随机车流荷载,并对过桥车流荷载进行简化。最后,基于车-桥耦合振动理论,求解随机车流荷载作用的悬挂式人非系统振动响应,分析人非系统的行人过桥舒适性。实际工程的研究结果表明:人非系统的竖向振动响应最大,其次是纵向振动响应,而横向振动响应最小;密集车流荷载作用的人非系统振动响应大于一般车流荷载作用效应,人非系统的竖向加速度响应均方根值在边跨跨中、次边跨跨中、中跨跨中和桥墩位置都出现了峰值,其中中跨跨中位置的峰值最大;上层车行道桥面路况对下层人非系统的振动响应影响较大,桥面路况越差,振动响应就越剧烈,易导致过桥行人的不适;人非系统跨中竖向加速度响应峰值小于EN03中等舒适度限值1 m·s―2,舒适性评价等级为中等;跨中竖向加速度响应峰值达到EN03中等舒适性限值0.5 m/s2的概率大于桥跨结构其他位置的竖向振动响应峰值;行人在中跨跨中位置的振动舒适性差于桥跨其他位置的舒适性,跨中位置最易引起过桥行人的不适。

雨天过街行人流自组织行为特性及其仿真建模

为改善降雨环境下城市过街设施的交通安全与效率,研究了雨天行人流过街的自组织行为特性并对其进行仿真建模。结合现场采集的晴、雨天行人流过街轨迹数据,对比分析常见中、小雨天气下过街行人流的速度统计分布、避让位移偏量以及空间溢出幅度;在此基础上通过改进社会力模型建立雨天行人流过街运动模型;应用实测数据标定模型参数并进行仿真验证。特性分析结果显示:雨天行人流过街速度在0.5~1.25 m/s区间的占比较晴天增加了58.80%,而在1.25~2.0 m/s区间占比降低了24.37%,表明其分布向低速范围显著偏移(p<0.001),同时由于未撑伞或溢出行人的紧迫心理,仍有8.05%的行人以2.0~2.5 m/s的较高步速过街;雨天对向行人避让的位移偏量较晴天平均增幅达46.80%,其整体趋势显著增大(p<0.001);雨天行人流空间溢出的临界过街等待人数和人流量较晴天分别下降7人与3人/分钟,溢出幅度为5.07%~24.80%。仿真验证结果表明:所建立的行人流过街运动模型,其模拟的雨天行人过街轨迹精度与晴天达到同量级,其中晴天单向前行与对向避让轨迹均方根误差分别为0.245和0.483,而雨天则为0.329和0.702;模拟的过街速度统计分布与实测分布无显著差异(晴天p=0.620,雨天p=0.649),且能够还原未撑伞或溢出行人的高速过街行为;模拟典型场景下雨天行人流溢出幅度与实测值的绝对误差为2.08%,而晴天均未发生溢出现象,与实测结果相符。

三车道大交通流公路隧道火灾人员安全疏散

为深入研究隧道横通道间距和车流量大小对人员安全疏散的影响。依托云南省昆明市三车道大交通流杨林公路隧道,建立了三车道隧道火灾燃烧及大交通流人员疏散模型,运用FDS计算人员疏散可用安全疏散时间(ASET),模拟火灾烟雾在三车道隧道中的纵横向蔓延规律,运用Pathfinder计算人员疏散必需安全疏散时间,并对比分析了两个时间,给出了人员在火灾到达危险状态前全部疏散到安全区域的必要条件。结果表明:人员距火源点的距离是影响可用安全疏散时间的重要因素,距离火源点50 m范围人员疏散可用时间在470 s以内,该区域相对较为危险;距火源点100 m处人员疏散必需时间为230 s;距离火源点50~300 m这个区间,可用安全时间较大,在470~600 s范围内;距离火源点超过300 m后,疏散人员可用安全疏散时间趋于无穷大,表明该区域人员逃生较为安全;人员必需安全疏散时间(RSET)随着距离火源点距离增大逐渐增加;距离最远处,即从着火点横通道到下一个疏散横通道处,所需时间为627 s;各测点人员疏散可用时间均大于必需时间,表明杨林隧道横通道设计参数满足火灾最不利工况下人员安全逃生,可认为杨林隧道火灾工况下人员安全疏散设计合理,为类似交通隧道的火灾安全设计提供了有益的参考。

连续流交叉口行人延误计算模型

为了准确评价连续流交叉口行人过街服务水平,为优化设计提供依据,对其行人延误进行了研究。针对连续流交叉口三种行人过街设计模式,根据行人流到达离散的特性,对不同行人流向(包括直行和对角穿行)的延误进行建模。利用VISSIM仿真对模型的准确性进行了验证,其偏差均小于3%。通过敏感性分析,探讨了车辆需求、行人需求、斜穿交叉口行人比率对三种模式运行性能的影响。研究结果表明,传统行人过街模式主要适用于机动车和行人流量均较小的情况;穿插式行人过街模式主要适用于机动车和行人流量较大的情况;而行人专用相位过街模式虽然被选为最优的情况较少,但其对于流量和流向比例变化的敏感最低,适用于交通需求波动性较大的情况。

VISSIM在地铁枢纽客流微观仿真中的应用

枢纽的集散效率评价是地铁建设和运营需要解决的核心问题之一,而目前在这方面缺乏相应的理论和技术支撑。提出通过动态模拟地铁枢纽站内乘客疏散的方法来评估枢纽的集散效率,借助路面交通管理和控制的成熟办法和相应的仿真软件——VISSIM,并在此基础上进行枢纽抽象建模、地铁换乘枢纽的参数校核和枢纽内乘客模拟。作为案例,以北京地铁宣武门枢纽换乘站为研究背景,对该站未来高峰时段的客流进行了模拟,取得了较好的仿真效果。通过分析得出,利用VISSIM进行地铁枢纽的客流微观仿真以达到评估枢纽集散效率的目的,具有实用性和有效性。

信号交叉口自行车和行人混合交通流社会力模型

基于行人仿真的社会力模型,考虑自行车对行人过街的干扰,引入自行车与行人以及自行车与人行横道间的相互作用,提出了一种改进的自行车和行人混合交通流的社会力模型。通过数值模拟,分析了自行车道的设置对混合交通流事故数及到达率的影响,再现了自行车和行人混合交通流中自行车的跟随和分层现象。仿真结果表明:设置自行车道能够有效缓解行人和自行车之间的冲突,有助于减少行人和自行车的事故数并提高混合交通流的运行效率;根据自行车数量,设置合理的自行车道,能够保证自行车达到最大过街速度,从而提高自行车的过街效率;模型能够重现混合交通流的自组织等现象。

城市信号交叉口自行车及行人到达与释放规律

在我国城市交通管理中,对城市信号交叉口处机动车、自行车和行人的混合交通流的有效组织是交通通畅运行的关键。在交通调查的基础上,利用数理统计方法分析城市信号交叉口自行车及行人的到达与释放规律,提出城市信号交叉口自行车及行人的到达分布模型,对城市信号交叉口自行车流的释放饱和流率、释放速度和行人步速进行标定,并对信号交叉口自行车流及行人的交通特性形成原因进行分析。研究结果可应用于城市信号交叉口混合交通控制及管理。

行人交通流基本特性研究现状与展望

以行人交通流基本特性为研究对象,总结了行人交通流基本特性研究的发展历程和研究现状,分析了行人交通流未来发展趋势。介绍了行人交通流基础数据采集方法,例如人工调查法、视频检测法和泰森多边形法等。总结了行人交通流宏观特性和微观特性,阐释了行人流交通特性基本关系图和行人流的整体运动特性,讨论了人群中个体的速度特性及个体间的相互作用,行人交通流的微观特性是宏观特性的自然展现。分析结果表明:行人流动力学所表现出来的各种集群效应是由于行人个体之间的非线性作用而引起的,行人交通流特性存在显著的个性化特征,即:出行目的的多元化、出行行为的自组织性、出行过程的避让性。行人速度随着密度的增大而减小,当密度低于1.0~2.0p/m^2值时,行人流完全处于自由流状态,此时行人速度不受密度的影响,完全由个人喜好、舒适程度和个人出行目的等决定;当密度增加到4~5p/m^2时,行人速度已经下降到0.2m/s,即行人基本上处于拥挤状态,很难继续往前移动。由于行人性别、生理、心理以及年龄、出行目的、调查地点的不同,其速度变化范围为0.9~1.9m/s,密度变化范围为1.7~7.0p/m^2,而最大阻塞密度则从3.8~10.0p/m^2变化。行人交通流数据采集方法、行人交通仿真与模拟、行人交通建模与实证是未来需要关注的研究趋势。

行人交通流模型研究

行人交通是城市交通系统的重要组成部分,为了定量描述行人交通流的特性,进而解决行人交通问题,达到提高路网运输效率的目的,借鉴机动车交通流模型,建立了行人交通流模型.以长春市工农大路实际调查数据为基础,分析行人的交通流特性,验证交通流模型的可靠性,为行人交通流的深入研究提供了理论基础和技术支持.

行人交通流三参数基本关系式适用性研究

为研究交通流量、密度和速度基本关系式对行人交通流的适用性，采用类比和误差分析方法，建立了行人交通流基本关系式评价方法与步骤．采集了水平通道、楼梯等步行设施行人流量、密度和速度数据，并利用基本关系式进行密度换算，分析了密度实际观测值与基本关系式换算值之间的差异．研究结果表明：对于有固定边界步行设施上的行人交通流，在极低密度和极高密度时，用基本关系式换算参数的误差可高达20％-25％；使用基本关系式还会得到极高密度时行人交通仍能获得较高流量与速度的错误结论，并导致部分高密度交通流数据缺失；行人交通流三参数基本关系式并不严格成立，对于行人通行能力的理论研究，不应采用基本关系式进行参数换算．

行人穿越道路对交通运行拥堵预测仿真

对行人穿越道路造成交通运行拥堵状况进行预测,将有利于进一步查找造成交通拥堵的深层次原因,提供设置行人过街设施或限制行人过街依据。采用传统仿真方法,仅能得到宏观物理量的统计分析结果,缺乏行人穿越对交通系统影响的实时动态分析。针对上述问题,提出了一种新的适用于行人穿越道路的仿真方法。首先建立行人与车辆宏观交通多相流模型以及行人穿越道路过程物理模型,然后采用无网格粒子仿真方法对所建立的宏观交通多相流模型进行离散,建立仿真粒子与真实车辆及行人之间的对应关系,得到了行人穿越道路过程中行人与车辆在道路上的实时分布状况,分析了行人穿越过程造成的交通波传播特性,同时得到了不同行人流密度情况下对交通流动状态的影响。所得结果与实际交通状况吻合较好,有效预测了行人穿越道路造成交通运行拥堵的原因,同时为研究不同因素对交通运行状况的影响提供了一类新的仿真方法。

无信号交叉口行人过街决策行为分析

通过分析拟合广西梧州市中心城区无信号交叉口的实测数据,研究了行人的过街决策行为和过街速度,并在此基础上,引入了行人决策距离和临界安全距离两个概念.实测数据表明,交通平常期行人过街速度在平均速度附近变化:如果考虑行人在路边的等待时间,行人的平均过街速度为0.6 m/s;如果不考虑行人在路边的等待时间,行人的平均过街速度为0.8m/s.经统计学D'Agostino法检验发现,交通平常期行人过街的平均速度分布不满足正态分布.

平面交叉口行人信号配时方法研究

为了提高平面交叉口的运行效率和安全性,本文在分析机动车与行人冲突情况的前提下,研究行人信号配时方法.从搭接相位的角度,在两相位信号控制交叉口,建立行人绿灯提前截止时间计算模型,在四相位信号控制交叉口,建立不同相序下的行人交通流绿灯提前启亮时间计算模型;从以行人交通流为关键交通流的角度,确定信号配时关键车流的流量临界值,进而计算信号配时参数,并以长春市某交叉口为例进行验证.研究结果表明,该配时方法可以大大提高行人的过街效率,减少甚至避免行人和机动车之间的冲突,提高交叉口的安全性和运行效率.

地铁内通道交通性能实例分析

为定量描述地铁站内行人交通特性,进而解决行人交通局部拥堵问题。借鉴机动车交通流性质,分析典型性行人通道的交通流特性。对广州地铁站特定行人通道及下行自动扶梯人流高峰时段进行拍摄,处理相关数据,分析通道与扶梯连接处的流线,建立二者的行人交通基本特性图,并分析其各自最大通行能力。结果表明:人行通道的通行能力小于与其相连接的自动扶梯的通行能力,高峰时瓶颈将会产生在通道处。

行人与机动车相互干扰的元胞自动机模拟研究

基于VDR模型,建立了行人与机动车相互干扰的元胞自动机模型。在开放边界条件下,研究了车辆产生概率、消失概率和绿信比对车流量及过街人数的影响。数值模拟表明车辆产生概率、车辆消失概率只在一定范围内影响车流量,有红绿灯设置时存在绿信比最佳取值范围。

无信号十字交叉口交通流冲突模型研究

无信号十字交叉口的交通流冲突,不仅体现在机动车与机动车之间,行人和机动车之间的冲突也很明显。建立了一个能体现机动车流之间,以及和行人流之间的冲突特性的模型,并运用较排队论和概率论更准确、形象的图形法对模型进行分析计算。

考虑同伴群的行人感知避让社会力改进模型

为了提高人群行为模拟的真实性,针对现有社会力模型效果展现存在的行人间避让效果不佳以及个体、同伴群成员差异性避让行为刻画不足的问题,引入融入Agent的实时感知与动态避让算法对模型进行改进研究。基于面向对象的编程语言VC++,结合应用程序框架QT进行面向对象软件的设计与开发,最终搭建了行人仿真平台。通过行人运动状态参数的标定,实现了模型对行人步行行为更加真实的模拟,并进行了不同控制条件下单、双向行人流仿真试验。结果表明,改进模型能够更加真实地模拟冲突行人之间的避让,同伴群成员别于个体进行避让的行为特征得以体现;单向行人流的通行效率远高于双向行人流;避让行为的引入减缓了行人碰撞前后的速度变化,但降低了行人流的整体运动速度。

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行为规则模型,使该模型能更真实地体现人的行为,并通过轨道交通行人流运动中出现的自动渠化现象和在出口处形成的拱形为例说明模型的有效性.最后使用Visual C++6.0作为编程工具建立的SubPeds行人流实验仿真分析平台,通过设置虚拟轨道交通单向行人流场景对模型进行仿真,并对仿真数据进行了分析.分析结果表明,本文提出的模型改进方法,更能反映轨道交通中实际行人流的特征.

信号控制人行横道格子气行人仿真模型

以格子气模型为基础,既考虑对向行人的干扰因素,同时考虑了本向行人由于速度差异造成的影响,改进了格子气模型,结合信号控制有倒计时人行横道行人过街特性,提出了新的行人过街格子气仿真模型,并将其编成仿真软件.用该软件对不同快中慢行人比、不同对向行人比、不同规格人行横道的行人过街进行了仿真.结果表明,慢的行人会增加行人总体延误,并且行人到达率越大,速度慢的行人影响越大;行人到达率较小时,对向行人比差距越大延误越小,当行人到达率超过一定值时,对向行人比差距越大延误反而越大;人行横道宽度越宽,行人延误越小,人行横道越长,行人延误增加越明显.在其他因素相同时,改变行人相位时间,在一定范围内随时间的增加,延误降低明显,此后增加行人相位时间对降低延误影响不大.