行人流综述

近十年以来,人们对行人流给予了越来越多的关注.这并不仅仅是这一理论对自身不断完善的要求,更是人们对公共安全有着要求,并希望行人流理论能揭示人群运动的普遍规律.本文回顾了在行人流领域中的一些经典模型及其基本结论.叙述了来源于麦加朝圣的行人流实测结果.鉴于行人在逃生时,具有类似于动物的集体行为,因此,介绍了描述集群运动的Vicsek模型,并将此模型中的视野半径引入行人流模型.重点讨论了行人数量、视野半径和逃生时间三者之间的相互关系.利用元胞自动机模型较简要地论述了行人在逃生时,门前障碍物对行人的影响.     

中心护栏对行人交通流的影响研究

【目的】研究不同博弈行为、中心分隔护栏的长度和位置布局对行人流动力学的影响。【方法】考虑行人运动过程中的心理变化,引入博弈和学习策略,用以刻画行人在面对位置冲突时所采取的决策行为,分别建立相应的单向和相向行人流格子气模型。【结果】在单向行人流中,中心护栏长度对行人流无影响;而在相向行人流中,中心护栏的长度和位置布局对行人运动效率具有明显的影响。【结论】在单向行人流的通道中设置中心护栏不会影响行人流的宏观特性,也不会提高行人的整体运动效率;而在相向行人流的通道中,设置中心护栏可以提高行人运动效率,且设置有空隙的两个中心护栏比设置无空隙的单一中心护栏更能提高行人的整体移动效率。     

有障碍物通道内双向行人流的自组织现象

采用改进社会力模型研究了有障碍物的通道内双向行人流的自组织现象.在模型的自驱力项中同时考虑了静态场和视野场的作用.每个行人根据静态场确定期望运动方向,并根据其视野场确定可行的路径.通过数值模拟研究了周期性或开放性边界条件下圆柱和隔栏的不同放置方式对行人流的影响.虽然存在障碍物,自组织成行仍是双向行人流的主要特征,而通道内则呈现了更丰富的行人流运动斑图.模拟结果表明:在周期性边界条件下障碍物往往会引起通道堵塞,降低行人的平均速度;在开放性边界条件下,水平壁上设置短的垂直隔栏可以减少行人的行程时间,并使发生堵塞的概率减小.     

行人流场论

相比于车辆,行人的移动更灵活,表现更智能.通常行人是在综合评价其周边行人环境和预评估该环境演化的基础上移动以获得最佳效果.如何定量描述行人的移动是行人流模型研究的一个重点和难点.从场的观点出发描述行人流,将行人的主动智能转化为被动的由假想的行人场施加于行人所处位置的场强,从而得以在行人流模型中定量考虑行人的智能.结果表明,许多实际的行人现象,如行人流的出口处双向摆动、行人道自生成、行人的靠右行驶产生的人群分离等,皆可在仿真层面得到较好再现.     

单向和双向行人流经过通道瓶颈的实验

通过实验研究了人群经过通道瓶颈时的自组织现象. 采用不同的瓶颈宽度和初始分布,分别进行了单向和双向行人流通过瓶颈的实验, 发现了瓶颈前人群呈类扇形的聚集形态、行人侧身通过狭窄瓶颈和振荡流等现象. 产生该现象的原因是由于行人具有同向跟随、异向避让的行为特征. 另外, 探讨了单向和双向实验在协同性、流量、单位宽度流量等方面的异同. 研究发现: 随着瓶颈宽度的增加, 流量随之增加; 单向实验的单位宽度流量先下降后增大, 而双向实验的单位宽度流量持续下降; 当瓶颈宽度小于肩宽时, 单向流的效率最高, 而当瓶颈宽度略大于肩宽时, 双向流的效率高于单向流.     

基于元胞自动机的火灾场景行人流疏散仿真研究

基于元胞自动机的场强模型在二维平面行人流疏散问题的研究中已得到了广泛应用.已有模型主要描述行人基于出口位置并跟随其余行人进行疏散的行为特征,未充分考虑火灾蔓延和局部拥堵对行为选择的影响,难以准确模拟这些情景下的疏散过程.实际情况下,火灾环境将显著影响行人的移动方向,周边行人流的拥堵程度则影响行人的移动需求.提出基于火灾场景的移动方向,考虑火灾导致的恐慌对移动方向的影响;基于行人流场景的期望速度,考虑行人流中局部拥堵对移动需求的影响,对已有场强模型进行修正.参数分析表明:考虑基于场景的移动方向和期望速度规则后,疏散时间和平均死亡人数均呈现变化;不考虑移动方向和期望速度的行为特征将低估疏散总时间,并高估火灾导致的平均死亡人数.     

基于密度聚类的多向行人流群集区域分布比较

为预防公共场所的行人安全事故，优化和改善人群安全管理，基于情景实验的数据，利用密度峰值算法和具有噪声的密度聚类算法，从不同时刻分布变化的角度，分别选取单走廊双向行人流、90°和120°交叉路口的行人流场景研究行人流群集区域的分布状态，并比较了两种算法的聚类效果和参数差异,得出场景实验数据中行人流群集区域的分布规律和变化特征。研究发现聚类簇在3个场景的行人移动过程中均是动态变化的，不会处在某个稳定的聚类状态。使用该方法识别密集人群的潜在群集区域及位置，可以观察场景内安全隐患区域，提前在这些区域放置引导疏散设施，同时做好全路段防护，提高行人群集疏散的效率及安全性。     

城市轨道交通枢纽楼梯通行能力研究

在分析楼梯通行能力影响因素的基础上,通过采集并处理北京地铁换乘枢纽西直门站的进出站及换乘楼梯数据,分析上行和下行楼梯的行人流交通特性。据此构建楼梯实际通行能力计算模型,利用VISSIM软件进行仿真,验证了实际通行能力模型的有效性。文章最后将楼梯的实际通行能力、仿真得到的通行能力和依《地铁设计规范》计算出的最大通行能力数值作对比,得出上行和下行楼梯的实际通行能力与仿真通行能力的数值相差较小,且二者均小于最大通行能力。     

一种元胞自动机与类电磁法相结合的行人流模型

针对室内空间的行人流疏散过程,在元胞自动机的基础上,利用类电磁法和模糊神经网络建立了一种新的行人流优化模型.该模型首先基于静态影响因素和动态影响因素给出了行人移动概率的计算公式,以及行人流演化过程.同时,结合疏散时间、系统平均速度、出口处流率给出了目标优化函数,并通过类电磁法和模糊神经网络对上述目标函数进行求解.最后,利用仿真平台进行实验,深入分析了疏散时间、出口宽度和初始行人密度之间的关系.结果表明,疏散时间与出口宽度呈现负相关,并且适当提高系统平均速度有利于降低疏散时间.     

完善人行横道功能减少人车冲突的探讨

为减少路口人车冲突,提高右转车辆通行能力,作者调查分析了相向人流对行人过街速度的影响,提出了基于完善人行横道行人引导功能的解决方案。本方案主要包括两个部分,1.在人行横道上增设相向人流区隔线和引导行人靠右行走的标识,区隔相向人流,避免相向人流碰撞,缩短行人通过人行横道的时间;2.在此基础上,优化人行和右转车道信号配时设计。本方案实施成本低廉,便于推广,适用于人流量大、人车交汇密集的路口。同时,作者对方案实施过程和利弊影响进行了探讨,给出用基于视频技术的数据采集方法,分析比对方案实施前后的路口流量数据,分两步进行试点的合理建议;制作了方案示意模型。经测算,实施本方案,相关路口可减少人车冲突约6%,提高右转车辆通行能力约5%。     

基于改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度研究

针对现行人行桥设计规范舒适性评价结果过于保守的问题,首先,基于随机步行荷载模型,经过时程分析得到结构的峰值加速度及行人实感的最大响应分布,通过研究二者之间的相关关系,定义了振动响应折减系数,并建议采用行人实感最大响应作为人行桥舒适度指标;其次,建立了基于改进隶属度函数的烦恼率模型,给出了不同使用环境下的烦恼率曲线;最后,提出考虑行人实感和改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度评价方法,以荆州市某人行天桥为例,进行振动舒适度评价。研究表明:峰值加速度与行人实感响应具有显著的相关性,根据振动响应折减系数可建立对应关系;烦恼率拟合曲线与计算结果曲线的最大误差不超过3%,且变异系数取值不同带来的的影响不超过1%;与峰值加速度相比,考虑行人实感的烦恼率计算值与实测值更接近;该类结果对人行桥振动舒适度定量计算具有参考借鉴意义。     

轮廓度与扭转角偏差对压气机气动性能的影响

压气机叶片实际加工过程中,会出现叶片轮廓度、扭转角等加工超差,对压气机气动性能产生影响。采用S1流面计算和三维数值计算的方法分别研究了轮廓度及扭转角偏差对亚音速压气机气动性能的影响,计算结果表明:轮廓度增大,叶型最小损失值增大;堵点流量逐渐降低,轮廓度为0. 08 mm时,堵点流量减小了1%;峰值效率逐渐降低,但降低幅度较小。扭转角偏差对性能的影响来自于前缘偏转对进口喉道面积与尾缘偏转对叶片出口气流角的改变;扭转角偏差对叶型最小损失值影响不大,±0. 35°扭转角偏差范围对叶片的低损失攻角范围影响较小;扭转角向前缘打开方向增大,流量-压比特性线向右上方平移;扭转角向前缘关闭方向增大,流量-压比特性线向左下方平移;扭转角偏差0. 35°,最大流量减小了0. 67%;扭转角偏差对峰值效率点的影响微弱。     

直立式防浪墙对单坡斜坡堤越浪量分布的影响

考虑到国内普遍带有防浪墙的斜坡堤在风暴潮下受到最大越浪量的破坏威胁,采用波浪水槽试验测定了破碎波情况下单坡带有直立式防浪墙上的单波越浪量,基于现有的单坡无防浪墙的越浪量分布计算公式,引入防浪墙影响因子,推导出单坡带有防浪墙的越浪量分布形状参数和越浪概率的计算公式.研究结果表明,越浪量分布形状参数、越浪概率都与相对出水高度、防浪墙相对高度有关.随着防浪墙相对高度的增大,形状参数呈指数增大趋势,而越浪概率呈指数减小趋势.研究结果可为海堤设计提供参考.     

浑水间歇入渗特性研究

利用大田浑水间歇入渗试验资料，探讨了浑水间歇入渗特性及其规律，在此基础上，针对浑水含沙率，波涌灌周期数，循环率等技术要素对浑水间歇入渗特性及减渗效果的影响进行了分析研究，此项成果为进一步研究浑水波涌灌技术奠定了基础。     

通道行人超越行为研究

采用轨道车站双向通道监控视频数据进行分析,提出以步为基本单位确定统计间隔,按照超越者双脚重心投影位置确定行走轨迹的研究方法,根据超越者轨迹,提出超越的三个阶段划分方法和四个描述超越行为轨迹特征的空间指标.深入分析了超越行为三个阶段行人横向间距、累计横向侧移、超越者行走直线距离等的特征和规律,被超越者性别差异对各项空间指标的影响,提出判别超越结束阶段超越者行走状态的方法,分析了超越行为出现频率与人均空间的关系.     

静态人群-结构相互作用人行桥模态参数试验

针对静态人群-结构相互作用下人行桥模态参数影响进行试验研究,以实验室钢结构玻璃人行桥为研究平台.研究内容如下:测试环境激励下人行桥动力参数;测试静态人群作用在人行桥不同位置、不同姿势下结构的动力参数变化.结果表明:静态人群-结构相互作用下,随着作用人数增加,结构自振频率逐渐降低,阻尼比逐渐增大.坐姿对结构频率影响最大;...     

人行道行人服务水平评价方法

从行人步行的舒适度和安全感出发,研究典型城市道路两侧人行道的行人服务水平评价方法.调查了9条具有代表性的道路路段的几何特征及交通流特征,并采用路边询问法开展了行人问卷调查.基于调查数据,运用Pearson相关分析得到人行道行人服务水平的主要影响因素为:机非分隔带宽度、非机动车道宽度、绿化带(设施带)宽度、人行道宽度、机动车交通量、非机动车交通量、行人流率及人行道上障碍物分布状况.利用多元逐步回归分析方法,建立了人行道行人服务水平简单回归模型及组合模型形式.     

基于元胞自动机的无信号人行横道处人车干扰机理研究

为了更准确地模拟行人与机动车的干扰机理,提出了基于元胞自动机的人车干扰模型。模型主要由机动车避让模型、行人过街决策模型以及运动模型组成。该模型不仅考虑了行人的主动性决策行为,还考虑了机动车的主动避让行为,重点分析了人行横道等候区域处,行人对机动车避让行为的影响。仿真结果显示,机动车旅行时间随着机动车限制速度的提高而减小,逐渐趋于平缓;机动车的饱和流量随着行人到达率的增加而降低;机动车的延误随着等候区人数的增加由线性增加逐步趋于平缓。     

嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱轴压性能

以长细比和空心率为参数,设计制作12根嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱,以及用于对比的同参数钢管混凝土柱。通过轴压试验,获得了两种类型钢管混凝土柱的破坏形态和荷载-位移曲线,分析了长细比和空心率对试件轴压破坏形态的影响。试验结果表明:在试验的参数范围内,试件极限承载力随着空心率增大而降低,随着长细比的增加而降低,空心率对钢管混凝土构件的抗压能力影响较大,相较于实心构件,空心构件承载力降低程度最小为15%,最大可达34%。根据试验结果,提出嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱极限承载力的计算方法,为工程应用提供了参考。