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基于可控实验的行人避让行为动态特征研究

基于可控实验的行人避让行为动态特征研究

作者：游杰鹏北京交通大学

学位级别：硕士

随着社会经济的快速发展和城镇化进程的加快,各类商业建筑、交通枢纽等步行基础设施内行人的聚集和换乘活动日益频繁,行人步行出行也越来越受到关注。在步行基础设施内,行人的避让行为难以避免,包括避让对向移动行人、避让空间固定障碍... 详细信息

随着社会经济的快速发展和城镇化进程的加快,各类商业建筑、交通枢纽等步行基础设施内行人的聚集和换乘活动日益频繁,行人步行出行也越来越受到关注。在步行基础设施内,行人的避让行为难以避免,包括避让对向移动行人、避让空间固定障碍物等。行人避让行为的研究不仅有助于丰富行人移动动态特征,还能指导步行设施空间布局与行人流组织管理。本文以行人流避让为研究对象,基于可控实验,从个体行人避让、通道行人流避让和避让固定空间障碍物三个层面开展可控实验研究,挖掘行人避让过程中微观动态行为特征。本文主要研究内容如下:(1)对向个体行人避让行为实验研究构建3组对向避让三种实验场景。研究发现,大多数行人靠右避让。行人的运动大致分为轨迹偏移阶段、避让阶段、避让结束阶段三个阶段。行人存在“心理”距离,表现为:1)性别相同行人之间避让点位置靠近,女生要比男生更靠近;2)男女对向避让时间最长,其次是女生,最短为男生。而且,避让阶段内自由时间不低于紧迫时间;3)不同性别行人对向避让的间距最大,男生对向避让间距大于女生,实验中呈现异性相斥避让现象。而且,不同方向的行人存在“强弱势”行为。(2)相向行人流运动特征实验研究以直行通道内相向行人流为研究对象,研究发现,行人在“交汇”前存在明显的竞争行为,会产生“强势”流和“弱势”流;弱势流的速度变化呈S曲线,而强势流的速度变化较小。最前方第一行人的运动对后方行人影响较大,大多数行人在完成侧向偏移后不会立即回归,“强势”行人的回归程度小于“弱势”行人。行人流在“交汇”稳定后会形成分层“行人带”,其带宽与行人肩宽成正比。(3)行人避让障碍物行为实验研究以存在固定障碍物通道内的避让行人为研究对象,构建4组对照实验。研究发现,行人同样有靠右避让的倾向。行人在启动阶段会加速,然后适当减速安全避让障碍物,绕过障碍物后,速度变化较为紊乱。行人速度的变化主要来自前进方向上的分速度。行人避让行为的产生与障碍物的规模大小有关,而且会出现“三角区”现象,其面积与障碍物规模大小以及行人的避让行为有关。行人在避让障碍物过程中会自发形成“走行带”,宽度基本保持不变。图49幅,表7个,参考文献122篇。

关键词：可控实验行人流避让行为障碍物走行带三角区

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基于实验的行人与疏散动力学规律研究

中国科学技术大学学报 2019年第12期49卷 947-956页

作者：张俊李红柳宋卫国中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230026

随着社会经济的发展,因大规模人群聚集引发的危害性事件屡有发生,如何保障人群安全已成为社会关注的公共安全重要问题之一,行人与疏散动力学的研究也受到国内外学者的广泛关注.本文从当前行人疏散动力学的研究现状和面临的挑战出发,讨... 详细信息

随着社会经济的发展,因大规模人群聚集引发的危害性事件屡有发生,如何保障人群安全已成为社会关注的公共安全重要问题之一,行人与疏散动力学的研究也受到国内外学者的广泛关注.本文从当前行人疏散动力学的研究现状和面临的挑战出发,讨论了观测实验、人群运动实验、动物运动实验和虚拟实验等常见的实验研究方法及其优劣,分析了建筑结构、年龄因素、竞争强度等因素对人群运动规律的影响.通过与人群实验结果对比,验证了动物类比实验和虚拟实验方法在行人与疏散动力学研究方面的可行性和局限性.针对行人与疏散动力学实验研究需求,提出应开展大规模行人疏散实验,发展行人运动跟踪技术,研究社会心理因素对行人运动的影响等研究方向.

关键词：行人与疏散动力学观测实验可控实验动物实验虚拟实验

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实验室模拟不同盐分土壤的高光谱特性

东北林业大学学报 2021年第11期49卷 68-75页

作者：穆其尔杨光陈昊宇张天琪内蒙古农业大学呼和浩特010018

以托克托县采集的非盐渍土为研究对象,向其添加盐渍土中常见的易溶性钠盐,采用便携式地物光谱仪SVC HR-1024,测定不同盐分含量的土壤的光谱反射率,构建了土壤盐分与高光谱信息的偏最小二乘回归(PLSR)和多元线性逐步回归(MLSR)的土壤盐... 详细信息

以托克托县采集的非盐渍土为研究对象,向其添加盐渍土中常见的易溶性钠盐,采用便携式地物光谱仪SVC HR-1024,测定不同盐分含量的土壤的光谱反射率,构建了土壤盐分与高光谱信息的偏最小二乘回归(PLSR)和多元线性逐步回归(MLSR)的土壤盐分反演模型。结果表明:(1)不同种类及含量的盐分对土壤的光谱曲线影响不同,经Na_(2)CO_(3)、Na_(2)SO_(4)和NaHCO_(3)盐溶液处理的土壤光谱反射率随着土壤含盐量的增加而增加,NaCl溶液处理后的土壤反射率随着土壤含盐量的增加而递减,且各土样反射率均高于未经处理的土样。(2)4种土样原始光谱数据与SSC相关性从高到低依次为:NaCl、Na_(2)SO_(4)、NaHCO_(3)、Na_(2)CO_(3):经过数学变换后,4种土样最大相关系数分别为:R′-NaCl(-0.895)、(√R)′-Na_(2)CO_(3)(-0.781)、R″-Na_(2)SO_(4)(0.767)、(lg R)′-Na_(2)CO_(3)(-0.874):各土样根据相关系数所选敏感波段不同。(3)建模效果最好的是NaCl土样的一阶微分处理的PLSR模型,决定系数(R^(2))和均方根误差分别为0.871和0.764;MLSR模型中效果最好的为经对数一阶微分处理后的NaHCO_(3)模型,决定系数(R^(2))和均方根误差分别为0.824和0.846。经验证,PLSR模型更适宜进行土壤盐分反演。

关键词：土壤盐渍化高光谱反演可控实验回归模型

典型运动场景下拉杆箱对单向行人流运动规律影响的实验研究

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典型运动场景下拉杆箱对单向行人流运动规律影响的实验研究

作者：高宇星中国科学技术大学

学位级别：硕士

近年来,伴随着城镇化进程的加快,交通转运压力激增。交通运输类建筑中携带行李的行人比例较高、聚集频繁、运动复杂,具有极高的安全风险。而且,这类建筑中,通道、拐角和瓶颈等特殊结构普遍存在,行人群体运动的差异性十分显著。因此,典... 详细信息

近年来,伴随着城镇化进程的加快,交通转运压力激增。交通运输类建筑中携带行李的行人比例较高、聚集频繁、运动复杂,具有极高的安全风险。而且,这类建筑中,通道、拐角和瓶颈等特殊结构普遍存在,行人群体运动的差异性十分显著。因此,典型运动环境下,携带行李对行人运动特征的影响需要被进一步讨论。本文针对直通道、直角通道和瓶颈三类基本运动场景,选取了行李中较为特殊的拉杆箱作为主要因素,通过室内可控实验研究了人群中不同的携带拉杆箱的行人比例（RCT）对单向行人流以及行人个体运动特征的影响。首先,开展了携带拉杆箱对单向行人流通过长通道影响的可控实验。我们从携带拉杆箱的行人和未携带拉杆箱的行人形成的混合行人流中观察到了因跟随现象而产生的轨迹的层状分布。并且,还发现携带拉杆箱的行人会对周围未携带拉杆箱的其他行人的运动速度造成阻碍。从基本图来看,随着人群中携带拉杆箱行人比例的增大,数据的散点图将向较低密度区域移动,比流量的峰值也随之降低,速度和流量受到密度的影响越不明显。通过比较行人携带拉杆箱时的速度和未携带拉杆箱时的速度,可以看出,在较高密度的通道中（RCT=0%:ρ＞1.7 m-2;RCT=100%:ρ＞1.0 m-2）,拉杆箱对行人运动速度的影响显著。此外,实验中,男性行人的速度均略高于女性行人的速度,但携带拉杆箱后速度下降值的百分比之间几乎没有差异。然后,探究了直角通道中不同的携带拉杆箱的行人比例对单向行人流的运动特性的影响。实验结果显示行人更倾向于在单向转弯运动中寻找最短运动路径,通道的内侧和中间区域使用更为频繁,密度的峰值也往往出现在通道拐弯的内角附近。而通道外侧利用率则随着携带拉杆箱的行人比例和通道中行人密度的增大而增大。我们还观测到行人在接近转弯处时出现了减速,且越接近拐弯的内角处,速度下降幅度越大,内角处的速度仅约为0.5 m/s。与此同时,对比转弯前后的基本图还发现,在一定的密度区间中（RCT=0%:ρ＜1.4 m-2;RCT=50%:ρ∈[0.6 m-2,1.9 m-2];RCT=100%:ρ∈[0.7 m-2,1.8 m-2]）,两者间并无差异。最后,讨论了瓶颈宽度和携带拉杆箱的行人比例对单向行人流通过瓶颈的影响。根据轨迹图和时空分布图,我们剖析了行人的位置、密度和速度的分布发现:在瓶颈前,人群轮廓呈泪滴状,随着携带拉杆箱行人比例的增加,密度峰值大小逐渐降低,出现的位置逐渐偏离瓶颈中垂线并远离瓶颈口。同时,瓶颈前以较低期望速度（v≤0.5 m/s）运动的行人和采取绕行并从瓶颈侧边界挤入的行人的数量增多。然而在瓶颈内,靠近两侧边界的位置均有稳定行人层出现,行人密度和速度也相对恒定（RCT=0%:ρ=2.80m-2,v=0.7m/s;RCT=50%:ρ=2.00 m-2,v=0.7m/s;RCT=100%:ρ=1.20m-2,v=0.7 m/s）。就流量而言,不同携带拉杆箱的行人比例下,流量随着瓶颈宽度的增加均呈线性增长的关系,携带拉杆箱的行人比例愈大,比流量值则愈小。结果还显示,相邻两行人进入瓶颈的时间间隔呈现幂律尾分布,瓶颈宽度越小或群体中携带拉杆箱的行人比例越大,行人进入瓶颈的时间间隔越长。本文的研究不仅能够为行人运动仿真中携带拉杆箱人群的参数设置与数据校准提供支持,还能够为交通运输类建筑正常运营和应急处置时的人群管理与行人设施优化给予启迪与参考。

关键词：通道拐角瓶颈拉杆箱单向行人流可控实验行人运动特征

考虑障碍物与急停行为的行人流实验及仿真研究

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考虑障碍物与急停行为的行人流实验及仿真研究

作者：张静静上海海事大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程的加快、人们生活质量的提高,大规模人群聚集活动逐渐变得频繁。在各种人员活动场所中,空间隔离设施和障碍物随处可见,但是不合理的隔离设施布局会影响行人运动效率,遭遇突发事件时,则可能会严重影响行人生命安全。... 详细信息

随着我国城市化进程的加快、人们生活质量的提高,大规模人群聚集活动逐渐变得频繁。在各种人员活动场所中,空间隔离设施和障碍物随处可见,但是不合理的隔离设施布局会影响行人运动效率,遭遇突发事件时,则可能会严重影响行人生命安全。除此之外,行人在运动过程中,可能由于捡拾落物、系鞋带等而临时紧急停止,该行为对后方行人会形成阻碍,在某种程度上也可被视为临时障碍物。与空间固定障碍物的影响相比,该类急停行为给行人带来的潜在危险更大。当人群密度较大时,后方的行人很可能由于无法及时避让而绊倒,继而引发多米诺骨牌的连锁效应,最终导致人群踩踏等灾难。为了深入了解障碍物和急停行为对行人运动的影响,我们采用实验与模拟相结合的方法研究人员运动行为,研究结果能为行人交通设施的设计、密集人群管理提供可靠依据。根据研究目的,我们共招募106名志愿者,设置8组行人流可控实验,分析障碍物和急停行为分别对单向行人流运动、对向行人流运动产生的影响。本文得到如下主要结论:（1）在单向行人流可控实验中,无障碍物时行人的目标偏转角随位置的变化表现为周期波,这是由行人运动期间身体的自然摆动造成的;有障碍物的实验中,不同行人对障碍物的反应有别,有的行人会在距离障碍物较远处开始改变行进方向进行避让,这类行人的目标偏转角较小且运动轨迹变化连续、突变较少;有的行人在距离障碍物特别近时才开始避让,这类行人的目标偏转角会在短距离、短时间内突变。通过对急停行为的研究发现,急停行人身后的第一人受到急停行为的影响最大,会在急停位置前速度骤减,有巨大的安全隐患;而受急停行为影响的行人数量随急停时间的增加呈现非线性增加,但随着急停时间的继续增长,后续的行人将视急停行为行人为固定障碍物,开始避让的距离逐渐增大。从不同急停位置对行人造成的影响来看,行人有临时停留的需要时,选择靠近通道边缘的位置对他人造成的影响最小。不同人群密度下的急停行为对行人的速度影响差异较大,人群密度小的时候,急停行为对行人速度并无明显影响。但无论是固定障碍物还是急停行为的存在,均使行人的平均速度降低,这说明大多数行人在遇到障碍时会降低运动速度,从而确保自身前行的安全。（2）在对向行人流可控实验中,障碍物的存在会打破原有的行人分层结构,不利于行人快速运动。对向行人流运动中,排在所在队列首位的行人的表现极为关键,会很大程度影响所属行人列整体的运动表现,男生面对交汇时表现得更主动、更具备行走优势。固定障碍物会使行人的纵向位移差分散,进一步证实了障碍物的存在会干扰行人分层现象的形成。对向运动的行人在交汇时势必有一方会占据优势,但是交汇期间的密度波动较大,速度始终呈现减小的趋势,直到交汇行人分开。而急停行为并不会打破行人的分层结构,急停行人所在队列的行人在经过急停行为的影响之后会寻求通道的空闲空间,逐渐恢复运动速度,甚至超过其之前的运动速度。与急停队列相邻的队列受到急停行为影响的大小与其承担的为急停队列分流的行人数量有关,往往位于急停队列右侧的行人受到的影响更大。在对行人进入方式的研究发现,靠右侧进入时行人分层更为稳定,且在通道行走所用的时间会大幅减小。（3）用传统社会力模型行对单向行人流进行仿真,能较好地复现行人分层的自组织现象。但是社会力模型不能很好地复现行人运动过程中的微观运动行为,有待改进。

关键词：行人流可控实验障碍物急停行为社会力模型

基于火灾条件下人员特殊应急疏散行为的疏散过程规律研究

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基于火灾条件下人员特殊应急疏散行为的疏散过程规律研究

作者：韩婷婷安徽建筑大学

学位级别：硕士

火灾等突发事件发生时,人员疏散困难将直接威胁人民的生命和财产安全,因此研究人员在紧急情况下的疏散行为反应及疏散规律对保障社会公共安全意义深远,并为建筑物疏散应急疏散方案的设计提供了理论依据。由于真实疏散场景下的数据采集困... 详细信息

火灾等突发事件发生时,人员疏散困难将直接威胁人民的生命和财产安全,因此研究人员在紧急情况下的疏散行为反应及疏散规律对保障社会公共安全意义深远,并为建筑物疏散应急疏散方案的设计提供了理论依据。由于真实疏散场景下的数据采集困难,研究人员能够参考的真实事故数据有限。目前,国内外学者主要通过疏散问卷调查和可控疏散演习实验来获取疏散过程中的人员行为和运动数据,然后建立模型,比较实验结果与模拟分析结果。本文在安全学和人员行为科学等理论和方法的基础上,通过问卷调查和可控疏散实验进行火灾场景下人员特殊应急疏散行为规律方面的研究。首先,在人员疏散基本理论和对疏散问卷研究调研的基础上,在某大学开展了针对火灾条件下的人员疏散行为反应问卷调查,调查对象为该校学生、教职工及其家属。问卷调查是假设在火灾场景下进行的,统计了人员的基本特征(如性别、年龄、文化程度、性格类型和火灾经历等)和人员应急疏散行为反应,如对火灾警铃的第一反应,火灾初期的灭火行为,帮助老人、残疾人、受伤人员等行动不便者的疏散行为,逃生路线的选择,对出口拥堵的反应,对烟气的反应等。人员基本特征的统计结果表明人员的性别、年龄、文化程度等分布广泛,具有一定的代表性。本问卷主要研究分析基本特征对人员应急疏散行为反应的影响。并采用皮尔逊卡方检验法检验人员基本特征和疏散行为反应中的两两变量间的相关性,分析结果表明,性别、文化程度、火灾经历和火灾安全教育或疏散演习经历对人员应急疏散行为有很大的影响,其中火灾安全教育或疏散演习经历与是否留意安全逃生通道,火灾经历与对火灾警铃的第一反应,性别与火灾初期是否会尝试灭火,文化程度与是否帮助行动不便者疏散,文化程度与逃生路线的选择,火灾经历与遇到烟气的反应存在显著相关关系。本文在问卷调查的疏散行为分析中发现在火灾事件中受伤而导致行动不便后向他人求救的受调查对象和愿意在逃生过程中给老人、残疾人、受伤人员等行动不便者提供帮助的受调查对象都占有相当大的比例,并且目前国内外对于行动不便人员的研究已取得进展,但对于帮助行动不便人员疏散的小群体疏散行为的研究尚未展开。因此,本文通过模拟火灾场景的可控应急疏散实验,研究人员的特殊疏散行为—帮助行动不便人员疏散的小群体行为,在实验中设置帮助行动不便人员疏散的小群体。在一个6m×6m的矩形疏散实验场地开展一系列紧急情况下人员疏散演习实验,通过实况录像分析大学生群体水平运动典型特征,尤其是行动不便者及帮助其紧急疏散的小群体的疏散行为特征。实验研究结果表明,帮扶小群体的初始位置,性别构成及群体数量对自身和有限区域内的人员疏散都有着一定影响,另外,帮扶小群体成员间的身高差对其运动速度影响最大。通过对实验录像的数据分析了在人员疏散实验过程中出现的一些特殊人员疏散行为和疏散规律,如避让小群体行为,“快即是慢”现象等。实验中还测量得到帮扶小群体的运动速度。

关键词：人员行为问卷可控实验小群体疏散

考虑群组行为的公路隧道人员疏散特性及模拟研究

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考虑群组行为的公路隧道人员疏散特性及模拟研究

作者：李志远重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国公路隧道数量的不断增加,隧道火灾事故数量也在不断增加,这给人员疏散管理带来巨大挑战。由于人员间可能存在社会关系,在疏散时他们会以群组的方式进行逃生。目前,国内外隧道疏散研究尚未考虑群组行为,其他场景下关于群组疏散... 详细信息

随着我国公路隧道数量的不断增加,隧道火灾事故数量也在不断增加,这给人员疏散管理带来巨大挑战。由于人员间可能存在社会关系,在疏散时他们会以群组的方式进行逃生。目前,国内外隧道疏散研究尚未考虑群组行为,其他场景下关于群组疏散的研究表明,群组行为会对人员疏散造成影响。因此,有必要深入研究隧道内视野受限下群组人员运动特性,为隧道疏散策略提供理论指导。主要研究内容与结论如下:为详细了解我国公路隧道火灾情况,本研究对收集的公路隧道火灾事故案例进行分析。结果表明,我国公路隧道火灾发生的主要原因是车辆自身故障,火灾造成人员伤亡的事故占12%。隧道火灾事故主要发生在长隧道和特长隧道,春季和秋季是隧道火灾高发期。货车是引发火灾的主要车型,在地区分布方面,华东经济较发达地区和西南多山地区的隧道火灾发生频率更高。为探究隧道内不同能见度情况下单个和集群个体运动特征之间的差异,本研究开展了隧道人员疏散实验。后期提取了人员运动轨迹并获得了人员瞬时运动速度、人员运动角度以及人员偏移距离等参数。结果表明,在运动速度方面,集群行为会对人员疏散效率起到负面影响。此外,受自由度影响集群个体运动偏转角度显著性小于单个个体。在运动偏移距离方面,集群和单个个体不存在显著性差异。为探究隧道内群组人员运动特性,本研究分别开展了集群个体和集群群组隧道疏散实验。基于实验视频,比较了个体和群组人员在零能见度情况下出口选择、运动模式及疏散时间方面的差异。结果表明,在零能见度情况下,群组人员更倾向于选择最近的出口进行疏散,人员对出口的熟悉程度和初始朝向对其出口选择影响较大。此外,行人会采用不同的运动模式进行疏散。基于人员运动轨迹,发现不同运动模式下人员运动速度也不同。最后,群组行为可以提高疏散效率,因为以群组人员可以更快地运动。为全面深入了解群组人员对隧道疏散的影响,基于实验获取的人员运动参数,使用Pathfinder软件针对实际隧道场景进行模拟研究。结果表明,在正常能见度下群组行为会对疏散效率起到负面影响。群组运动速度低于个体人员,并且群组内较长的等待时间以及较大的运动距离同样会对疏散效率造成负面影响。群组间较大的约束(较小的最大减速距离以及较短的减速等待时间)对人员疏散效率造成的影响最大。此外,在低能见度情况下小规模群组人员疏散效率更高,当群组规模高于3人时群组人员疏散时间均要高于单个个体成员。

关键词：隧道疏散群组行为能见度可控实验模拟