基于速度障礙的結(jié)伴行人運(yùn)動(dòng)模型.pdf

1、在大型交通樞紐、購(gòu)物中心、道路的設(shè)計(jì)和規(guī)劃中，行人的安全以及高效運(yùn)行越來(lái)越得到重視。為了幫助設(shè)計(jì)師和工程師了解行人流在步行設(shè)施中的運(yùn)動(dòng)特性，需要有一個(gè)合理的行人運(yùn)動(dòng)模型體系，并在該體系上建立仿真軟件。
　　結(jié)伴行人是人流的重要組成部分，但是對(duì)結(jié)伴效應(yīng)的研究卻十分稀少。在微觀上結(jié)伴行人是怎樣采取避讓行為的，在宏觀上結(jié)伴效用對(duì)人流有怎樣的影響至今仍然沒(méi)有定論。正是出于這樣的考慮，本文希望建立一種全新的結(jié)伴行人模型，其能夠直觀并且行之有

2、效的表現(xiàn)出結(jié)伴行人之間的社會(huì)聯(lián)系，并能夠采取合理的避讓策略，為建立大型的行人仿真模型提供一些幫助和思路。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基礎(chǔ)理論框架確定。本文分析了現(xiàn)今在獨(dú)立行人建模中常用模型的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)了目前結(jié)伴行人的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。由于速度障礙理論在機(jī)器人避讓運(yùn)動(dòng)中的成功運(yùn)用，因此本文決定采用速度障礙理論作為模型的基礎(chǔ)框架，并在這個(gè)計(jì)算框架下構(gòu)建結(jié)伴行人模型。
　　(2)行人步行特性分析。在微觀建模前需要對(duì)模型產(chǎn)生的

3、結(jié)果有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，這需要足夠多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并詳細(xì)的了解行人運(yùn)動(dòng)的微觀特性以及宏觀特性。因此本文從行人速度、空間需求、行人間的交互作用、行人交通流特性、人流的自組織現(xiàn)象，結(jié)伴行人空間結(jié)構(gòu)六個(gè)方面說(shuō)明了現(xiàn)在的最新研究情況，提出了建模時(shí)需要考慮的因素。
　　(3)模型建立。由于速度障礙理論能夠確保單個(gè)行人步行時(shí)不發(fā)生碰撞，因此本文在此基礎(chǔ)上構(gòu)建結(jié)伴模型，提出用距離約束線的概念將分散的行人聯(lián)系起來(lái)。先用組內(nèi)約束線構(gòu)建雙人結(jié)伴和三人結(jié)伴

4、組，再用組外約束線將獨(dú)立行人，二人組以及三人組連接起來(lái)構(gòu)成大范圍的結(jié)伴行人組。隨后，本文提出了一種算法，將距離約束轉(zhuǎn)化成速度約束，并確保模型始終有解。
　　(4)模型標(biāo)定，仿真與驗(yàn)證。首先利用視頻數(shù)據(jù)標(biāo)定了模型中的系數(shù)，其次設(shè)計(jì)了雙人結(jié)伴和三人結(jié)伴對(duì)向?qū)嶒?yàn)，分別驗(yàn)證了兩種大組組成單元的避讓特性。在確保低密度無(wú)碰撞后，設(shè)計(jì)了一種圓形的高密度交互實(shí)驗(yàn)，雖然在中心區(qū)域難以避免的出現(xiàn)了重疊現(xiàn)象，但是在高密度下的避讓特性仍然是可接受的。最后