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.     

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。     

局部交互博弈的Agent仿真模型

在经济社会动态复杂系统中,人们的博弈行为受所处的地区、语言、文化、职业及其他很多局部因素的影响.局部影响因素快速变化、交互关系复杂使得采用现有的博弈论方法来分析局部交互博弈变得较为困难.本文提出局部交互博弈的Agent仿真模型来解决上述问题,其中个体的博弈学习被用来解决个体的行为选择问题,而涌现变量则被用来解释系统整体表现出来的现象.最后,本文基于提出的仿真模型进行了协调博弈的“局部遵同效应“和“随机冲击“两个实验来检验仿真模型的有效性.     

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.     

改进的大型场馆看台区行人疏散时间模型

为改进传统Togawa行人疏散模型无法描述行人动态疏散特性的不足,在行人疏散动态交通特性分析的基础上,基于迭代思想和离散计算方法对传统Togawa模型进行改进,建立了改进的看台区行人疏散时间模型.以陕西省体育场大型活动为例,在行人交通特性分析的基础上,运用改进的疏散时间模型计算看台区行人疏散时间,并将改进的疏散时间模型、传统Togawa模型、Vissim行人疏散模型的仿真结果与实际计算结果进行对比分析.结果表明:改进的疏散时间模型的计算结果与实际调查结果的相对误差为4.4%,精确度最高;同时,改进的疏散时间模型充分考虑了行人疏散过程中的交通流特性,得到的疏散人数随疏散时间变化关系曲线更接近实际疏散过程.因此改进的行人疏散时间模型可以应用于大型体育场馆看台区行人疏散时间的计算.     

人车碰撞事故的行人初始状态研究

为进一步提高人车碰撞再现的逼真度,研究碰撞前行人初始状态及相应的仿真实现方法,提出一种基于行走的行人假人的事故再现方法.该方法利用行人多刚体仿真模型,计算行人行走过程的动态响应,并以此确定事故再现所需的行人姿态、速度等参数.通过对一起真实事故的研究,应用不同的行人初始状态确定方法进行人车碰撞仿真,分析了不同方法对再现结果的影响.     

弹性波时域仿真的两个问题

为了解决医学超声探测的动态计算机仿真问题，将计算电磁学的时域有限差分(FDTD)方法应用于弹性机械波的模拟．建立了模拟弹性波时的有限差分模型，给出了弹性媒质运动学方程的FDTD离散形式，提出了复杂媒质边界的处理方法，用完全匹配层吸收边界截断计算区域．数值实验验证了上述模型和计算方法的有效性．     

考虑荷载随机性的人行桥人致振动计算方法研究

随着人行桥大跨轻柔化的发展趋势，行人动力荷载逐渐攀升为人行桥设计中的控制荷载．然而，受行人荷载随机性的影响，如何计算人行桥的人致振动响应却成为桥梁工程设计人员最为棘手的问题．为了建立准确实用的人行桥人致振动响应计算方法，首先提出了改进后的基于瞬时步行参数的行人步行力随机性时域模型，并通过实测手段系统地研究了模型中包括个体间差异性以及个体内部变异性在内的行人步行参数的分布规律．在此基础上阐述了行人流步行过程模态力的集成，建立了行人作用下的人行桥人致振动的模态叠加分析法．本文以43#人行桥为例，将数值模拟结果与人致振动试验数据以及现有各国人行桥设计规范进行了综合的对比分析，验证了考虑随机性后的人行桥人致振动时域分析法的可靠性与实用性．     

基于博弈论的网络控制模型及稳定性分析

为了提高网络的可控可管性,解决实际网络管理中不同博弈理论集成所面临的动态决策和系统控制问题,分析了基于典型博弈理论的网络控制模型的基本特性,讨论了主从博弈、非合作博弈和合作博弈3种典型博弈问题的相关性,提出了以非合作博弈为基础的网络控制模型,包括资源最优控制层面和服务最优控制层面,分别实现对网络设备资源和网络服务请求的控制.该模型在博弈求解中考虑了时间变量的影响以及博弈实体在博弈过程中动态关系的变化轨迹,从所有博弈者的动态策略及目标状态的基本关系来解决网络博弈问题,最终形成一个能整合网络各要素的控制系统,并通过建立该网络控制模型的基本状态空间方程证明了该模型协同控制均衡态的稳定性.     

轿车与儿童行人碰撞事故重建研究

结舍MADYMO和PC-CRASH仿真分析软件重现了长沙地区一起汽车与12岁儿童行人碰撞事故的动力学响应过程.首先,根据事故现场采集的详细数据,利用PC-CRASH分析得到了与事故数据最吻合的碰撞参数;然后根据这些参数定义了MADYMO模型的边界和初始条件.建立了肇事车辆的多刚体(MBS-FACET)和有限元(FE)2种数学模型,应用MADYMO软件中的SCALER模块计算得到12岁儿童行人模型.通过仿真计算得到儿童行人与车辆碰撞的动态响应过程以及头部损伤的相关物理参数.结果表明,2种仿真模型均很好地重现了事故中行人的整个运动过程及头部碰撞情形,仿真计算得到的头部生物力学响应参数与儿童行人损伤诊断结果吻合较好.     

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.     

基于GDW理论的风力发电机整机性能分析

由于所受工况瞬态多变且工作环境恶劣,所以风力发电机组是一个复杂、多变量、非线性的不确定系统,因此,整机性能分析是风力发电机系统设计的关键.引入了风力机的动态人流(GDW)理论,在Matlab中建立了600 kW失速型水平轴风力机的气动力,在Simulink传动系统的动力学仿真模型,模型中考虑了叶片的气弹耦合性,并在ADAMS中建立了包含柔性叶片和塔架的风力机整机虚拟样机模型,将三者联系起来建立了联合仿真模型.分析了风力机的功率系数、额定功率以及叶片与塔架的变形.与Bladed的分析计算结果相比较,结果证明了仿真方法及仿真模型的正确性.     

公路仿真系统数据库

从公路仿真系统数据驱动的特点出发，对公路仿真数据库的数据模型和实现方式进行了研究。对象一关系数据模型的建立，解决了对仿真资源动态管理、动态连接的问题。提出基于COM的客户／服务器体系结构，满足了数据封装及数据共享的要求。给出了仿真实验框架和仿真模型的形式化描述，讨论了仿真模型库构造模式。结果表明，该模式能够解决仿真过程数据共享、模型动态构造、复杂实体处理等基本问题。     

市场竞争下的三阶段动态博弈频谱接入算法

采用两级动态频谱接入网络模型,提出了基于市场竞争的三阶段动态博弈频谱接入算法。利用逆推法和Bertrand博弈理论解决动态频谱接入问题。两个寡头(移动虚拟运营商:MVNO)先后确定所需频谱数并进行价格竞争吸引终端次用户,次用户可根据对速率和价格的不同偏好进行选择。理论推导和仿真分析了算法的正确性和稳定性,证明该算法存在唯一纳什均衡。仿真结果表明,MVNOs可以灵活做出最优投资和价格决定,达到收益最大化,为实际应用提供了参考模型。     

全过程动态仿真技术及其在大型工程施工管理中的应用

全过程动态仿真技术将网络计划分析和数值仿真技术融于一体，以CPM网络模型为框架，再以框架中的仿真节点调用CYCLONE模型，形成一个分层次的模型结构．利用CYCLONE模型仿真工序的随机施工工期和资源利用率等情况，采用CPM网络层对整个工程项目的进度进行分析．其中CPM网络层模型是面向用户的，而CYCLONE模型属于底层，隐藏在CPM网络层之下，只向CPM网络层提供接口，从而解决了CPM不适合处理具有循环特征的复杂工程和CYCLONE技术过于专业的问题，取长补短，达到方便和实用的目的．通过在实际工程中的应用，验证了该技术的可行性．     

单进口放行方式下交叉口行人嵌套相位设计

依据单进口放行方式下的信号相位设计原理,考虑到行人与不同相位机动车之间的冲突,利用行人二次过街方案设置原理,提出了单进口放行方式下交叉口行人嵌套相位设计方案;并给出了该方案下行人过街延误计算模型。运用VISSIM仿真软件对南宁市快环路下某信号交叉路口进行模拟分析。结果表明:该方案可行有效,实施行人二次过街嵌套相位方案后,交叉口机动车平均延误降低了22.1%,该相位下行人延误减少了50.7%。进一步,当行人流量不大于1 000 per/h时,行人延误计算模型接近仿真值。     

众包中基于博弈论的牛顿冷却定律应用

众包是一种可以高效解决复杂且困难问题的方法,但工人的恶意攻击行为会严重阻碍该方法的高效应用。为此,基于博弈理论,提出一种新的时衰收益策略模型来防止用户的恶意攻击行为。将参与者之间的交互建模为重复囚徒困境博弈,分析众包过程中的恶意攻击问题;使用基于牛顿冷却定律的时衰收益策略模型动态调节博弈双方的收益,改变博弈的纳什均衡;最后,使用股息贴现模型证明该策略模型的正确性。研究结果表明,该方案提高了合作用户的比例,降低了网络用户提供服务的成本,促进了网络用户之间的合作,解决了工人的恶意攻击问题。     

间冷式电冰箱系统的动态过程

间冷式电冰箱的制冷量通过空气强迫对流流动进行分配,热力参数是时间和位置的函数,而且参数间相互耦合．由于实际装置的复杂性,需要对间冷式冰箱装置进行深入细致的分析研究,方可建立既能描述动态过程,又具有仿真计算可行性的模型．将间冷式电冰箱分解为主动系统与被动系统,在对两系统进行详细的关联性分析后,建立了间冷式电冰箱系统的仿真计算模型．计算结果与实验结果的比较表明,仿真计算模型能较好地描述间冷式电冰箱的动态过程     

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.     

风力发电机组系统建模与仿真

为解决风力发电机组所受工况瞬态多变且工作环境恶劣影响,建模分析了复杂、多变量、非线性的不确定系统.用叶素动量理论进行编程并集成到MATLAB/SIMULINK中,进行风力发电机组的气动性能计算,电机部分也在MATLAB/SIMULINK中建模,从而提出了一种基于MATLAB的失速型风力发电机组的动态仿真模型,模型中考虑了风力发电机组各部件之间的耦合作用关系及电机对风轮转速的耦合影响.利用提出的MATLAB仿真模型,对某失速控制型600 kW风力发电机组进行了仿真计算,试验结果验证了该模型的正确性.该仿真模型可以用于对风力发电机组的进一步优化设计、优化控制.