阶梯路段的行人社会力模型改进

在人群交通行为研究领域,社会力模型的改进研究和应用是一个热点问题。为了研究阶梯路段大规模行人运动的状况,文章分析了行人在正常和紧急情况下的表现特征,基于初始社会力模型,通过引入重力分力和边界吸引力,建立了适用于阶梯路段的社会力模型,并提出了符合阶梯路段的期望速度的计算方法。研究显示,本文建立的社会力模型能较好的描述行人在阶梯路段的运动特征,提高阶梯路段大规模人群行为模拟的有效性。

基于改进社会力模型的地铁站火灾应急疏散VR模拟方法

为解决基于传统社会力模型的应急疏散模拟研究中没有考虑环境和行人主观因素影响,并且可视化效果不佳的问题,提出1种基于改进社会力模型的地铁站火灾应急疏散VR模拟方法,引入环境作用和感知影响因子改进社会力模型,设计基于导航网格的人群疏散路径实时规划算法,建立人群应急疏散虚拟现实模拟方法,研发原型系统并开展实验分析。研究结果表明:改进社会力模型的人群疏散时间考虑客观环境和行人主观因素影响,路径实时规划平均所用时间为25 ms,支持实时人群疏散VR模拟。研究结果可为地铁火灾应急疏散决策分析提供技术支撑。

基于改进社会力的单向流电动自行车行为建模研究

电动自行车作为一种便捷高效的出行工具,已在许多国家被广泛使用,但对电动自行车微观行为的研究仍十分有限。在上海海事大学对电动自行车驾驶行为进行观测实验,提取电动自行车轨迹数据,以纵向间距、速度差、侧向净距、水平间距作为特征变量,利用CART(Classification and Regression Tree)决策树分类结果建立电动自行车骑行决策行为规则。然后,基于社会力模型,分别引入超越力、跟随力等改进行为力模拟电动自行车的超越、跟随等骑行决策行为。考虑公式超越力、固定值超越力和临时目标点超越力这3种超越力形式,通过实际观测数据和仿真结果比较进行参数标定和模型验证,选取单向流电动自行车行驶场景开展数值仿真分析。结果表明:临时目标点超越力的改进社会力模型在超越过程中的轨迹误差最小,电动自行车超越时所需要的横向间距与超车时横向速度、超车完成时间成正比,最佳超车横向间距为2 m。

道路信号交叉口行人过街速度与延误估计仿真

为了探究信号交叉口行人群体过街速度和延误影响因素,采用无人机和地面机位从高空和地面获取交通视频,并利用Tracker物理影像分析软件对视频数据进行分析。从城市信号交叉口的微观角度出发,建立了传统社会力模型和改进社会力模型,通过仿真场景模拟了行人过街情况。利用哈尔滨市两个交叉路口的实际参数对仿真模型进行了标定。实验结果显示,当人行横道宽度从4 m增加至7 m过程中,传统社会力模型下的行人过街平均延误时间分别为4.22 s、3.47 s、2.57 s和2.28 s;改进社会力模型下的行人过街平均延误时间分别为3.56 s、2.91 s、2.78 s和2.26 s。经过对比验证发现,适当提升人行横道宽度使行人实际过街速度更接近期望速度,从而降低行人过街的延误时间。结果表明,通过增加人行横道宽度可以有效改善信号交叉口行人过街的效率。

信息受限情况下多出口应急疏散仿真分析

为了研究多出口房间疏散过程中行人信息掌握程度异质化及行人间存在利他互助行为时系统疏散动力学的演化,提出考虑行人帮助行为的改进社会力模型,基于不同的疏散信息掌握程度,构建有/无帮助行为的出口选择策略。研究结果表明:群体密度较低且存在帮助行为时,信息掌握程度越高疏散效率越高;群体密度较高时结论相反,信息掌握程度较低时,帮助行为能有效削弱“快即是慢”效应;信息掌握程度较高时,帮助行为则可能抑制疏散效率。研究结果不仅在理论上深化了对多出口房间疏散动力学的理解,而且在实际场景中对提高疏散效率和安全性具有重要借鉴意义。

社会力模型中行人的心理因素和随机行为对人群疏散过程的影响

对人群的集体运动进行模拟在基础研究和辅助交通设施设计方面都有重要意义。基于流行的社会力模型,改进的社会力模型考虑了行人的心理因素和行人运动随机性对人群运动行为的影响,可以更真实的模拟人群的实际运动行为。人群疏散行为是一个典型的人群运动问题。利用改进的社会力模型对人群疏散行为进行了模拟,结果表明,在行人密度较大,行人间距离较小的竞争性或恐慌性的疏散模式下,心理因素和随机因素对人群的运动行为有明显的影响。在疏散过程中,行人一定程度的焦虑会提高疏散效率,但是过高的焦虑程度反而不利于人群的疏散;行人随机行为也可以明显的缩短疏散时间,但是随机因子在一定范围内的选择并不会明显影响行人疏散的效率。

风浪作用下海洋平台倾斜对人员疏散的影响研究

为研究风浪引起的海洋平台倾斜对人员疏散的影响,首先,计算不同风级下海洋平台在海上受到的风力大小,确定平台可能的倾斜范围;其次,在原始社会力模型基础上添加倾斜力和调整力以研究平台倾斜状态下的人员受力情况,添加群体吸引力和出口吸引力以优化人员疏散过程,构建一种考虑海洋平台倾斜人员疏散的改进社会力模型并通过国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)指南进行验证;最后,模拟海洋平台房间和走廊场景,分析平台倾斜对人员疏散过程的影响。模拟结果显示:人员疏散时间分别随着人数和倾斜角度的增加而变大。海洋平台横倾对人员疏散的影响比纵倾的影响大,且横倾超过15°或纵倾超过20°以后,人员疏散时间会发生大幅度增长;横倾、纵倾2种倾斜状态共同作用时相比于单一倾斜状态,人员疏散时间会增加90%左右。楔形墙壁能使人员疏散效率提升9%~42%,平台走廊中障碍物的存在会使人员疏散时间增加约7%~24%。

开放空间复杂地形人员疏散模拟研究

为研究开放空间复杂地形条件下人员疏散,开发出能够模拟行人疏散的三维可视化软件系统。将复杂多变的地形分解为一系列连续变化的坡面,分析斜坡上行人受力,考虑重力影响,在经典社会力模型的基础上,提出一个改进模型。选择某气井周边居民疏散案例,运用VC++和OpenGL图形库技术初步完成整合数字高程模型(DEM)、道路网络和行人特征的三维社会力人员疏散模拟程序。最后通过实例模拟,可以明显地观察到人群的动态疏散过程以及在灾难中的拥堵行为、转向躲避行为和超越行为。应用该模型,能够实现复杂地形人员疏散三维动态模拟,并快速预测疏散时间。

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。

基于双优化流线的城轨车站客流仿真系统设计与实现

为准确掌握城轨车站内部客流动态变化趋势,设计并实现了基于双优化流线的城轨车站客流仿真系统。系统通过改进传统社会力模型中自驱动力的期望方向和期望速度,计算乘客的碰撞行为对局部流线的影响,实现了局部流线的动态优化;通过设计全局流线可扩展分层结构,判别多源节点属性,实现了全局流线的优化;通过搭建车站二维场景,实现车站仿真动画展示及客流数据统计,直观展示客流瓶颈区域。以某城市地铁站为例,应用客流仿真系统对其客流情况进行仿真推演。仿真结果表明:系统可有效仿真推演车站常态运营日客流趋势,统计并展示各类客流数据,提高站内客流可视化分布效果,为掌握客流拥堵点及实施客流管控方案提供数据支撑。

基于Agent建模的小群体疏散时间研究

在传统社会力模型中引入小群体领导力参数,修正疏散过程小群体成员的运动方向与运动速度。基于改进的社会力模型进行Agent建模,利用Anylogic得到计算结果,统计分析不同小群体规模、小群体占总人数比例及小群体会合地点情况下小群体成员的疏散时间,研究小群体行为参数对疏散时间的影响。结果表明:小群体规模越大、占总人数比例越高、会合地点越接近房间中部,疏散时间越长。