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.     

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。     

房间内人群疏散过程的元胞自动机研究

利用偏向随机行走格子气模型中方向选择概率的计算方法,以及元胞自动机模型中的碰撞规则,建立元胞自动机行人流模型,并对房间内的逃生行人流进行了模拟和研究.结果得出了出口宽度与逃生时间的标度关系:tc∝d-0.616±0.02.     

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.     

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.     

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.     

行人逃生中的偏好行为（英文）

从实验和理论两方面研究了恐慌情况下行人的逃生问题.在实验研究中,学生均匀地分布在教室中,教室同一侧设有两个对称的出口,且教室内部没有任何障碍物.每个学生可以任意选择一个出口进行逃生,同时,我们会分别记录两个出口逃出的人数.实验研究的统计结果表明,在小规模的逃生中,人们有明显的右侧逃生的偏好.基于以上实验结果,我们同时进行了理论研究.理论研究的结果给出了相同的结论,并且证明,当把人们的这种右侧偏好行为考虑到逃生因素中时,逃生效率可以明显地被提高.     

个体特征对步行通道行人最大通过量的影响

选取年龄、性别、携带行李状况作为表征行人个体特征的3个要素.首先分析了这3个要素对个体空间占用和步行速度的影响,进而利用Legion仿真工具研究这三要素对行人最大通过量的作用.研究表明,年龄、性别和携带行李状况都对行人最大通过量有不同程度的影响.随着行人流中个体年龄增加,行人流的最大通过量呈下降趋势,尤其是由老年人构成的行人流,其最大通过量较青年人下降23%~30%;性别对最大通过量的影响总体较小,在10%以内;随着个体携带行李尺寸的增加,最大通过量也显著下降,由携带小行李组成的行人流其最大通过量较不携带行李约下降35%,携带中等行李较不携带行李约下降60%,携带大行李较不携带行李约下降75%.研究成果有助于加深理解行人个体特征与交通流群集移动特性的联动关系,并为由不同个体行人组成特征下的通行能力修正提供参考依据.     

基于元胞自动机的多自主体人员行为模型及其在性能化设计中的应用

目前性能化设计规范一个最主要的特点是从强调财产保护转变到强调生命安全保护，因此对建筑物内人员行为特征和运动规律的研究正越来越受到人们的重视。元胞自动机模型在交通流研究中的应用已经开展多年并取得了很多有用的成果，但涉及人的行为特征的研究往往十分复杂，在这方面利用自主体来研究具有较大的优势。给出的模型结合了这两方面各自的优势，是在元胞自动机交通流、行人流基本框架上建立起的多自主体人员行为模型，它对评估建筑物的设计方案具有很好的参考作用。     

基于冲突技术法的无控制交叉口通行能力

为了获得混合交通流条件下无控制交叉口的通行能力,采用冲突技术法进行分析.通过对典型无控制交叉口的实际调查和观测,基于冲突理论,综合考虑各向交通流的相互影响,分别建立了各向机动车流、行人流和非机动车流的通行能力计算模型.在模型中引入冲突系数反映各向交通流之间的优先关系,利用修正冲突系数反映交通流的实际观测优先级和优先程度,并对模型中的行人流和非机动车流进行了组团计算,进一步对无控制交叉口共用车道和拓宽路口的通行能力进行了计算.最后根据实际观测给出模型参数标定基本值,并对模型参数进行了修正.     

基于元胞自动机和SIS传染算法的恐慌状态下行人疏散模型

为了研究人群在恐慌状态下的疏散行为特征,基于元胞自动机和SIS传染算法提出了一种用于恐慌状态下的行人疏散模型.通过场域模型给出了行人的移动收益公式,并利用SIS传染算法来研究恐慌情绪在人群中的传播规律及对疏散行为造成的影响,同时,给出了恐慌情绪量化公式.然后,通过仿真实验对疏散时间、行人密度、恐慌情绪比值和平均速度等参数进行了分析和讨论.仿真实验结果表明:行人密度与恐慌人数之间为正相关,人群到出口的距离与恐慌人数比例、恐慌因子W_p之间为正相关;恐慌情绪比值与疏散时间、恐慌因子W_p之间为负相关,人群平均速度与行人密度之间为负相关.     

基于神经网络模型的室内大规模人流密度预测

提出了一种新型的适用于大规模室内人流密度预测算法.在现有基于无线信号强度的人流密度估算算法基础上,引入加权运算来提升估算质量.进一步,根据连续若干个时间段内估算所得的人流密度,通过BP神经网络模型,对未来某一时刻该区域的人流密度进行预测.根据仿真模型和3个月的数据采集与分析,所得到预测模型的准确率达到了94.70%.      

人群聚集过程的定量分析与计算机模拟

采用群集流动理论对密云事故中的人群聚集过程进行了分析,并采用BuildingEX-ODUS疏散软件研究了相向流对群集系数的影响,通过分析得出了达到不同聚集程度需要的时间。同时根据事故发生的实际情况采用BuildingEXODUS对聚集过程进行计算机模拟,模拟结果与数学分析基本一致。研究结果可用于疏散通道的群集速度及安全容量的确定,为避免拥挤踩踏事故提供理论依据。     

Simulating dynamical features of escape panic

One of the most disastrous forms of collective human behaviour is the kind of crowd stampede induced by panic, often leading to fatalities as people are crushed or trampled. Sometimes this behaviour is triggered in life-threatening situations such as fires in crowded buildings; at other times, stampedes can arise during the rush for seats or seemingly without cause. Although engineers are finding ways to alleviate the scale of such disasters, their frequency seems to be increasing with the number and size of mass events. But systematic studies of panic behaviour and quantitative theories capable of predicting such crowd dynamics are rare. Here we use a model of pedestrian behaviour to investigate the mechanisms of (and preconditions for) panic and jamming by uncoordinated motion in crowds. Our simulations suggest practical ways to prevent dangerous crowd pressures. Moreover, we find an optimal strategy for escape from a smoke-filled room, involving a mixture of individualistic behaviour and collective 'herding' instinct.     

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。     

考虑共同避让行为的门诊大厅多向行人仿真

医院门诊大厅建筑面积大、服务功能多,导致多向行人冲突频繁发生,影响行人服务感受,在大厅的空间规划、设计及管理时应充分考虑行人的多向冲突特性.实地调研发现,医院门诊大厅行人聚集区域的共同避让行为主要受行人通视、两共同避让行人间步行方向夹角及二者间距影响.基于社会力模型原理,结合共同避让行为影响因素,引入共同避让时行人间吸引力,建立门诊大厅多向行人共同避让行为仿真模型.以某中医院门诊大厅为例,通过共同避让行为特征和行人流参数对比,验证了仿真模型的真实性,据此研究不同门诊大厅空间布局对行人走行质量的影响,得到现状服务人流量及门诊大厅面积下,门诊大厅行人聚集区域长宽比以1∶0.1 ～1∶0.6为宜的结论.该模型可对医院门诊大厅等行人多向冲突频繁空间进行定量分析,为该类空间规划、设计及管理提供理论支持及方法依据.     

基于单人步行载荷参数的随机人群载荷模型

采用人行通道步行载荷测试系统,测试分析得到了单人步行载荷参数.在此基础上,综合考虑了人群分布、行人步频、步长、初始相位等随机因素,建立了一种随机人群步行载荷模型.以某人行桥为例,应用ANSYS有限元软件,对该桥在随机人群载荷作用下的动力学响应进行了分析.通过与实验测试的对比分析,表明采用该模型计算的人行桥响应与实验结果吻合性较好,从而验证了该模型的合理性与有效性.     

拥挤系统阻碍物位置的遗传算法优化

首先对Helbing等人建立的社会力模型进行了适当修正,建立了人群运动仿真模型;然后采用实数编码遗传算法并设计了自适应的交叉及变异策略,建立了优化阻碍物位置的数学模型;最后通过高性能计算平台进行仿真计算,得到了最有利于提高拥挤人群疏散速度的阻碍物设置.通过优化房间和人群所形成的拥挤系统中阻碍物的大小、数量和位置,有效提高了恐慌发生时房间内人群的逃生效率,该结果对建筑设计具有重要参考价值.     

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。     

相联规则的粗熵挖掘方法及其在肇事逃逸侦破中的应用

针对传统数据挖掘算法在处理包含不确定性因素的多源信息场景中存在的因掺杂额外的人为因素而导致误差的缺陷,提出了一种基于粗糙熵的相联规则的挖掘方法,并给出了该方法的评析途径·将研究的方法应用于公安系统的交通肇事逃逸案的侦破中,从历史数据中挖掘出了相联规则,为公安系统对交通肇事逃逸案的侦破提供了一种高效和实用的手段·应用范例验证了该方法的有效性·