行人交通特征的實(shí)驗和模型研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們出行需求量飛速上升，步行是其中最為基礎(chǔ)也必不可少的一種方式。最近幾十年來，各種不同領(lǐng)域的研究人員開始投入到行人交通流研究中，以便更詳細(xì)準(zhǔn)確地了解行人行為特征規(guī)律，從而提高行人的出行安全和舒適程度。行人交通作為一個非常復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，其中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象仍然沒有被很好的解釋，面臨的很多問題也沒能被解決。本文根據(jù)現(xiàn)有的行人交通流研究，對房間疏散逃生、單向行人流和雙向行人流進(jìn)行了更深入的調(diào)查分析，通過可控實(shí)驗和仿真

2、模型結(jié)合的手段，充實(shí)和豐富特定情況下的行人交通流理論。本文的主要工作有:
　　進(jìn)行單出口通道行人流實(shí)驗，研究行人數(shù)量對疏散動態(tài)過程的影響。實(shí)驗結(jié)果顯示，疏散時間和行人數(shù)目呈倍數(shù)增長的關(guān)系;另外，連續(xù)行人之間的疏散時間間隔在整個實(shí)驗過程前后保持穩(wěn)定，意味著非恐慌條件下疏散效率和房間內(nèi)的剩余人數(shù)沒有直接關(guān)系。
　　進(jìn)行環(huán)形通道行人流實(shí)驗，研究視野受限對單向和雙向行人流的影響。實(shí)驗要求行人在正常視野環(huán)境或者視野受限環(huán)境下，在環(huán)形通

3、道內(nèi)沿著順時針或者逆時針行走。實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，無論單向行人流還是雙向行人流，視野受限環(huán)境下的流量均低于正常視野環(huán)境下的流量。雙向行人流中，正常視野環(huán)境下不同方向行人迅速分離成獨(dú)立的穩(wěn)定隊列，由于右行偏好習(xí)慣，順時針/逆時針行人總是靠近環(huán)形通道內(nèi)側(cè)/外側(cè)邊界前進(jìn)。視野受限環(huán)境下的第一組雙向行人流實(shí)驗中，沒有出現(xiàn)對向成行自組織現(xiàn)象，行人運(yùn)動始終沒有演化成穩(wěn)定的成行狀態(tài)，局部高密度擁堵不斷出現(xiàn)和消散。但是在視野受限環(huán)境下的后續(xù)實(shí)驗中，不同方向行人會

4、較快地形成隊列，這是因為行人獲得右行偏好能夠避免碰撞的經(jīng)驗，從而加速了隊列的形成。
　　進(jìn)行環(huán)形通道行人流實(shí)驗，研究打傘行為對單向和雙向行人流的影響。實(shí)驗要求行人在常規(guī)條件或者打傘條件下，在環(huán)形通道內(nèi)沿著順時針或者逆時針行走。實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，無論單向行人流還是雙向行人流，打傘情況下的流量均低于常規(guī)條件下的流量。常規(guī)條件下雙向行人流出現(xiàn)對向成行自組織現(xiàn)象，分離成兩條靠右側(cè)行走的隊列。而在打傘條件下，不同方向行人也會形成隊列，但是隊列數(shù)量可

5、能不止兩條，而且行人沒有呈現(xiàn)明顯的左右行偏好。
　　我們對上述行人流實(shí)驗進(jìn)行了模型模擬。我們發(fā)現(xiàn)利用基本的社會力模型無法成功再現(xiàn)上述實(shí)驗中的現(xiàn)象，因此需要對原始的社會力模型進(jìn)行改進(jìn)。為了再現(xiàn)疏散動態(tài)過程，我們提出了一個改進(jìn)的社會力模型。模型中假設(shè)當(dāng)行人個體承受的物理斥力的矢量和超過某個臨界值時，該行人將暫時性無法繼續(xù)維持前進(jìn)的驅(qū)動力。模擬結(jié)果顯示，此改進(jìn)模型仿真結(jié)果和實(shí)驗結(jié)果一致程度較高。為了再現(xiàn)受限視野實(shí)驗中的行人流動態(tài)特征，我