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地铁车站步行设施超越行为负效应评价模型研究

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铁道运输与经济 2023年第9期45卷 140-146页

作者：丁泓十胡华方勇郝妍熙刘志钢上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

行人超越行为会引起步行设施服务水平下降,同时还会增加安全隐患。由于地铁车站步行设施类型的多样化和行人自身属性的差异化,导致行人超越行为特性复杂,并产生不同程度的影响和后果。为量化评价地铁车站步行设施超越行为负效应,首先基... 详细信息

行人超越行为会引起步行设施服务水平下降,同时还会增加安全隐患。由于地铁车站步行设施类型的多样化和行人自身属性的差异化,导致行人超越行为特性复杂,并产生不同程度的影响和后果。为量化评价地铁车站步行设施超越行为负效应,首先基于行人动力学分析超越行为的运动特性及其负效应形成机理;其次,提出轨迹偏移率、速度熵、速度相对极差3个评价指标,并构建基于熵权法的超越行为负效应评价模型;最后,设计可控模拟实验定量确定行人发生超越行为时运动状态变化的负效应阈值,划分负效应评价等级,并追溯分析不同的通道行人服务水平条件下超越行为负效应等级的变化规律。研究成果可为考虑行人异质性行为的地铁车站精细化客流组织和设施布局设计提供理论依据。

关键词：地铁车站步行设施超越行为速度熵负效应评价模型

步行设施内存在障碍物的行人避让与超越行为仿真研究

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步行设施内存在障碍物的行人避让与超越行为仿真研究

作者：贾晓璐北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国城市人口和规模的急剧增长,大规模的行人聚集和出行换乘活动变得愈加频繁。在交通枢纽、体育场馆、购物中心等存在空间障碍物的大型步行设施内,不合理的行人流组织管理策略和空间障碍物设计会降低行人移动效率,而且在拥挤恐慌... 详细信息

随着我国城市人口和规模的急剧增长,大规模的行人聚集和出行换乘活动变得愈加频繁。在交通枢纽、体育场馆、购物中心等存在空间障碍物的大型步行设施内,不合理的行人流组织管理策略和空间障碍物设计会降低行人移动效率,而且在拥挤恐慌情况下容易诱发踩踏事件。同时,基于计算机仿真技术研究在个体行人相互作用的过程中涌现的群体宏观特征,已成为探索不同集散环境下行人个体微观行为和群体宏观特征的主要手段。障碍物影响下的行人流移动特征、理论建模和微观仿真研究可用于优化步行设施内的行人流组织管理和空间障碍物布局,对提高行人流集散效率和预防拥挤踩踏具有重要意义。本文利用行人实验、理论建模和微观仿真的方法,在挖掘个体行人避让与超越行为机制的基础上,探究行人避让与超越行为和空间障碍物规模形状对行人群体宏观特征的影响机制。主要研究内容如下:首先,通过组织行人实验并处理实验数据,探究行人流移动特征。基于个体微观行为实验,探究行人的避让与超越行为;基于群体宏观特征实验,探究空间障碍物特征对行人流疏散时间和群体宏观现象的影响。其次,通过理论建模制定行人避让与超越行为的移动规则。结合实验结果分析,以行人面临冲突时的冲突时间和避让时间为主要参数建立共轭力模型,描述行人期望以大小稳定的速度主动避让与超越障碍物的行为;改进社会力模型中的排斥力与摩擦力,消除行人接触时的挤压形变作用,使模型适合非恐慌情况下的行人流仿真;设定仿真参数,再现个体行人避让与超越的微观行为,并分析模型参数变化对行人个体微观行为仿真的影响。最后,通过微观仿真分析行人的避让与超越行为和空间障碍物特征对行人群体宏观特征的影响。研究当步行设施内无空间障碍物时,行人间的超越行为对疏散效率的影响,从而提出不同行人数量、出口宽度对应的最佳行人流组织管理策略;以步行通道内存在空间障碍物时的单向行人流为仿真对象,分析行人避让与超越行为和空间障碍物规模形状的变化对行人流疏散效率、移动瓶颈通过能力和行人群体宏观现象的影响,提出增加行人流疏散效率和移动瓶颈通过能力的空间障碍物优化方法。

关键词：行人流微观仿真共轭力模型避让行为超越行为空间障碍物

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基于社会力的结伴行人超越行为研究

基于社会力的结伴行人超越行为研究

作者：田恒昌北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国城市规模的不断扩大,城市人口迅速膨胀,城市交通问题日益加剧。作为城市交通的重要组成部分,行人交通的影响也越来越突出,各种各样的公共场所如地铁行人通道、过街天桥、大型场馆、人行道等地方的行人拥堵现象屡见不鲜,这就对... 详细信息

随着我国城市规模的不断扩大,城市人口迅速膨胀,城市交通问题日益加剧。作为城市交通的重要组成部分,行人交通的影响也越来越突出,各种各样的公共场所如地铁行人通道、过街天桥、大型场馆、人行道等地方的行人拥堵现象屡见不鲜,这就对公共设施内的行人仿真提出了新的要求。行人交通仿真模型按规模的差异可分为宏观模型、中观模型、微观模型。目前的研究主要是针对宏观和微观两个方面开展,而对中观层面——结伴出行的群体(结伴行人)及其对宏观交通流的影响研究较少。基于分子动力论的社会力模型是行人动力学模型,可以较好地描述个体之间的相互关系和再现自组织现象,但是传统社会力模型对单个行人的超越行为描述与现实情况有偏差。现有的基于社会力的结伴行人模型,在结伴行人超越行人方面会出现比较明显的跟随现象,产生比较长的迟滞,与实际情况有偏差。本文总结研究了行人(结伴行人)走行特性,分析了传统社会力模型及原理,阐述了Moussaid结伴行人模型构建过程及其作用原理,为本文对社会力结伴行人模型的改进提供了理论基础。本文主要研究工作如下： (1)分祈基于分子动理论的社会力模型与原理,针对传统社会力模型存在的缺陷提出了改进方向,构建了改进的社会力模型。该模型引入了视觉区域和行人决策概念,修正了行人的期望方向,再现了低密度下行人的超越情景。 (2)阐述了Moussaid结伴行人模型构建过程及其作用原理,包括结伴行人成员之间的视觉力、吸引力和排斥力,分析了Moussaid模型在超越行人时存在的缺陷,基于行人的超越行为修正了结伴行人的期望走行位置,建立了改进的结伴行人模型,使结伴行人在走行过程中更加智能,更加贴近实际。 (3)利用MATLAB编制程序,构建仿真环境,对地铁通道内结伴行人在不同的情景下超越行为的仿真结果进行了对比分析,通过情景展示及数据对比分析,验证了模型的有效性。

关键词：行人交通结伴行人社会力模型超越行为行人仿真

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地铁车站行人避让与超越行为仿真模型研究

地铁车站行人避让与超越行为仿真模型研究

作者：慕建康北京交通大学

学位级别：硕士

随着地铁近些年的迅速发展,伴随而生的地铁车站行人流越来越多,越来越复杂,不论是行人与行人之间,还是行人与环境之间,行人在地铁车站的走行安全变的十分重要,行人流的仿真对行人流的研究和交通设施优化有着重要的意义,因此,行人流研究... 详细信息

随着地铁近些年的迅速发展,伴随而生的地铁车站行人流越来越多,越来越复杂,不论是行人与行人之间,还是行人与环境之间,行人在地铁车站的走行安全变的十分重要,行人流的仿真对行人流的研究和交通设施优化有着重要的意义,因此,行人流研究也就成为了交通领域的重点内容。本文在综述国内外学者专家地铁车站行人避让与超越行为仿真模型研究成果的基础上,研究了行人在站台直行段双向区域的避让和在地铁车站单向通道直行段区域的超越特点,从行人避让行为和超越行为两方面对地铁车站内行人走行的社会力仿真模型进行改进。采用MATLAB软件,对原有模型和改进模型编程仿真,对比了模型改进前后效果。并以北京市西直门地铁站作为研究背景,采用编制的改进模型软件,对车站站台直行段区域的行人避让行为和单向通道直线段行人超越行为进行仿真,验证了模型的有效性。本文主要研究内容如下:(1)以西直门地铁站2号线站台、单向通道为背景,对站内行人走行行为进行了调查分析,总结了行人站台直行段侧身避让行为和单向通道内侧身超越行为的特点,行人侧身避让与超越行为后,行人的行进方向并未改变。(2)根据行人在地铁站台直行段的侧身避让行为特点,改进了 Yuan Gao模型。采用椭圆代替原模型中的圆形表征行人,使行人具备了侧身属性;结合椭圆属性,重新进行了行人间距的计算,通过力矩与力之间的关系,引入了旋转动力学方程和参数μ,使模型更好的描述行人侧身避让行为。(3)根据行人在地铁车站单向通道直行段区域的侧身超越行为特点,改进了Dawei Zhang模型。扩大了行人视角范围为180度,正常情况行人可以感知到双眼平行180度角度的范围,原模型视角范围相对较小,扩大行人视角范围为180度;采用椭圆代替原模型三圆方式表征行人,保留了行人旋转属性,修正了行人间距;增加了行人侧身超越行为,行人可直行匀速或加速超越行人。(4)采用MATLAB软件编制改进前后的行人避让与超越行为仿真模型软件,对比模型的改进前后效果,并应用软件进行了示例研究。以西直门地铁站2号线站台及单向通道调查区域为背景,对改进后的模型进行站台直行段行人侧身避让行为和单向通道直行段行人侧身超越行为的仿真分析,通过仿真结果验证了模型的有效性。

关键词：地铁车站社会力模型避让行为超越行为

基于行人服务水平的地铁车站单向通道超越行为研究

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人类工效学 2022年第2期28卷 40-45页

作者：丁泓十胡华方勇郝妍熙刘志钢上海工程技术大学城市轨道交通学院 201620上海

目的研究地铁车站单向通道内行人超越行为的特性,达到完善城市轨道交通领域行人微观行为机理的目的。方法基于行人动力学确定了超越行为在不同阶段的表征指标:横向移动距离、行走偏移角度、超越者平均速度、起始间距、平均速度差。利用... 详细信息

目的研究地铁车站单向通道内行人超越行为的特性,达到完善城市轨道交通领域行人微观行为机理的目的。方法基于行人动力学确定了超越行为在不同阶段的表征指标:横向移动距离、行走偏移角度、超越者平均速度、起始间距、平均速度差。利用视频提取地铁车站单向通道超越行为数据,按照不同行人服务水平等级,基于置信区间阈值法和四分位差法确定表征指标值均值、阈值。结果(1)随着通道行人服务水平下降,超越行为的五个表征指标均值均不断下降,前三者在A-B级间、后两者在B-C级间变化程度最大。(2)五个表征指标的阈值也不断下降,都在C-D级间变化程度最大。(3)反映了当行人可利用运动空间、行人流速度逐渐减小,拥挤情况下行人加速意愿反而增强。结论研究成果可以为地铁车站单向通道行人不良超越行为研究奠定基础,以及为地铁车站考虑行人个体行为的客流组织优化、行为风险管控等提供理论依据。

关键词：交通工程行人动力学风险识别地铁车站单向通道超越行为表征指标置信区间阈值法四分位差法事故预防

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考虑行人异质性的微观模型改进及动力学分析

考虑行人异质性的微观模型改进及动力学分析

作者：田江涛太原科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着城市人口数量的迅速增长,城市建筑以及公共交通枢纽内行人的安全、高效疏散成为国内外学者广泛关注的热点。实际场景中,行人在外在特征(比如:年龄、性别、体型等)方面具有异质性,行人的行为决策还具有独立性和主观性;建筑的... 详细信息

近年来,随着城市人口数量的迅速增长,城市建筑以及公共交通枢纽内行人的安全、高效疏散成为国内外学者广泛关注的热点。实际场景中,行人在外在特征(比如:年龄、性别、体型等)方面具有异质性,行人的行为决策还具有独立性和主观性;建筑的物理结构趋向复杂化,建筑内部环境(比如:火灾、水灾、毒气、暴恐等)也存在动态多变性。行人与行人、行人与环境之间的交互作用多样而复杂,呈现出明显的耦合性特征。通过改进现有行人流模型来研究异质行人影响下人群行为特征演化机理,对于行人流安全紧急疏散具有重要意义。本文以异质人群为重点研究对象,根据不同实际工况中异质行人行为特征对元胞自动机模型和原始社会力模型进行改进,验证了模型有效性,数值模拟研究了不同场景下异质行人流动力学特征及宏观行为演化内在机理,并为异质行人流安全紧急疏散提出相关建议。本文的核心工作包含三部分:一、狭长直通道内考虑行人尺寸耦合的人群疏散研究:密集且构成复杂的人群在穿行狭长直通道时容易发生拥挤踩踏事故,研究狭长直通道内考虑尺寸耦合的人群疏散仿真具有实际意义。本文在动态参数模型的基础上,考虑人群中存在尺寸差异的行人的不同耦合方式,提出一种新的元胞自动机模型,研究了输入密度和异质行人比例两个参数下,四种耦合方式对行人疏散过程的影响。研究结果表明:异质行人对疏散效率的影响随输入密度的增大而减小,适当增大输入密度、为异质行人设置专用通道均可提高疏散效率;纵向占据两个元胞的异质行人可改善系统的局部性质;横向占据两个元胞、纵向占据两个元胞以及横纵向占据四个元胞三类异质行人耦合时的疏散效率最高。二、基于社会力模型的行人特殊超越行为动力学研究:个体焦急恐慌下的超越行为作为一种典型的特殊行为是拥挤踩踏事故的一大诱因。为了模拟单出口房间焦急恐慌的个体在常态行人流中的超越行为,本文在原始社会力模型的基础上,引入绕行超越机制、侧身超越机制以及关联产生的侧身避让机制,提出了一种改进的社会力模型。数值模拟验证了模型的有效性,并研究了焦急恐慌个体的尺寸、数量等因素对行人流的影响。研究结果表明:改进后的社会力模型能够同时再现符合实际的多种超越行为及其关联行为;焦虑恐慌个体的尺寸越大,越容易产生超越行为且超越难度越大;焦虑恐慌个体的数量越多,焦虑恐慌个体全部离开房间所用时间越长,但二者不存在线性关系。三、基于社会力模型的携带行李人群动力学建模研究:通道中双向人群疏散过程中行人是否携带行李将会大大影响人群疏散过程中的行为表现。本文在原始社会力模型的基础上,引入了主动避让机制和前置右倾机制,提出一种改进的社会力模型,模拟双向通道中携带行李行人的疏散过程,仿真验证了模型有效性,并探究了行人密度、行李携带比例以及行人荷载对通道疏散效率的影响。研究结果表明:行人的潜意识行为能够提高群体疏散效率;当人群中存在少量携带大件或小件行李行人时,对群体疏散会产生积极影响;对向行人流交汇处,携带小件、轻质行李的行人越多时,越容易诱发拥堵。

关键词：异质行人元胞自动机社会力模型尺寸耦合超越行为疏散效率

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考虑行人差异性的人群疏散最优决策理论模型

吉林大学学报（工学版） 2020年第2期50卷 549-556页

作者：张大伟祝海涛哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

为研究人群在疏散过程中的行为差异性特征,提出了基于最优决策理论的行人疏散模型,模型引入行人"视觉区域"和差异性个体对空间可利用率的不同敏感度,通过建立空间可利用率评估标准和基于社会"交通规范"的行走方向偏好机制,描述个体在行... 详细信息

为研究人群在疏散过程中的行为差异性特征,提出了基于最优决策理论的行人疏散模型,模型引入行人"视觉区域"和差异性个体对空间可利用率的不同敏感度,通过建立空间可利用率评估标准和基于社会"交通规范"的行走方向偏好机制,描述个体在行为和决策层面上的差异性特征。本文对人群实验中异性单向人群和异性对流人群中的超越行为、对流人群渠化现象和对流人群渠化的相变过程进行了仿真,并通过与其他模型仿真结果的对比和人群基本关系图的研究对该模型进行了定性和定量验证。结果显示:该模型在异性人群动力学仿真方面有较好的适用性,可为紧急事故中异性人群安全疏散过程的疏导和人群管理提供合理、有效的建议。

关键词：交通运输系统工程疏散模型超越行为决策行为人群渠化

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考虑残障人员行为特征的行人流运动规律研究

考虑残障人员行为特征的行人流运动规律研究

作者：刘宇星福州大学

学位级别：硕士

随着城市化进程不断推进,城市中步行设施和大型交通枢纽内行人交通需求越来越高,人员分布越来越密集,一旦发生突发事件,容易造成严重的人员伤亡和财产损失。由于当前社会人口老龄化严重,人群中通常包含多种人员,如老人、残障人员。当突... 详细信息

随着城市化进程不断推进,城市中步行设施和大型交通枢纽内行人交通需求越来越高,人员分布越来越密集,一旦发生突发事件,容易造成严重的人员伤亡和财产损失。由于当前社会人口老龄化严重,人群中通常包含多种人员,如老人、残障人员。当突发事件发生,他们由于感觉器官、运动功能、甚至智力等因素限制,活动能力差,往往成为最大的受害者。探究包含残障人员的异质人群运动规律,能够为步行设施和大型交通枢纽内部设计提供理论支撑,为保障行人交通安全提供参考。本文以混合多种类型行人（含正常人、拄拐杖者、持手杖的老人、乘坐轮椅者以及盲人）为研究对象,通过实验和模型对其定量指标、行为特征进行了详细分析,以期在实际公共交通管理中得到应用。本文首先开展可控实验,研究残障人员在通道内的单向和双向运动特性以及对行人流的影响。通过观察,发现了超越行为、帮助行为、分层现象等。分析通道通行情况,发现行人在通道中的平均运动速度与残障人员比例呈负相关关系,双向流中流量较大方向（主要流）的行人平均速度显著大于另一方向（次要流）;双向流中行人的偏移距离通常大于单向流中,且双向流中次要流行人的偏移距离明显大于主要流行人。计算得到速度—密度、流量—密度关系基本图,并对比经验数据,发现帮助行为对异质人群通行具有促进作用,而残障人员对通行效率具有负面影响。通过拥塞等级和人群危险度分析,发现包含残障人员的异质人群即使在低密度下的拥塞等级也较高,产生拥堵的可能性也较高。接着,本文提出考虑残障人员行为特征的单向和双向行人流运动模型。基于场域模型,考虑行人体积差异、运动速度差异、超越与帮助行为,建立了适合模拟残障人员运动的单向行人流模型。模拟发现,当人员视野距离为2 m时,可以更好地控制前向距离,方便评估超越路径;模型再现实验中出现的残障人员比例和帮助行为的影响,发现超越行为在密度小于0.3 ped/m时能够显著提高运动效率。进一步考虑行人绕行、避让行为,建立了涉及残障人员的双向行人流运动模型。模型再现分层现象,以及残障人员对通行效率的负面影响,发现乘坐轮椅者和盲人对通行效率的阻碍最大,适当的超越意愿能够显著增加流率。基于上述实验数据,对两个模型进行参数校验,得到的模拟结果同实验结果吻合程度较高,验证了上述模型。最后,对本文进行总结,并提出未来展望。

关键词：行人交通残障人员实验超越行为帮助行为场域模型

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城轨通道行人超越与对向避让模型研究

城轨通道行人超越与对向避让模型研究

作者：杨蕊北京交通大学

学位级别：硕士

在各类交通方式中,步行交通有其不可替代的作用。行人在行走过程中,存在较多使行人流交叉、相向而行的通道,导致行人交织区域的人流线特征混合,影响行人走行时间、交织区域的通行能力和服务水平。针对这一问题,国内外学者建立行人微观... 详细信息

在各类交通方式中,步行交通有其不可替代的作用。行人在行走过程中,存在较多使行人流交叉、相向而行的通道,导致行人交织区域的人流线特征混合,影响行人走行时间、交织区域的通行能力和服务水平。针对这一问题,国内外学者建立行人微观行为模型进行研究,并取得了显著的成果。本文对行人交通特征进行了总结概括,分析了行人行为的社会力仿真模型,并重点对社会力模型的改进研究成果进行阐述,为本文基于社会力模型的行人超越和对向避让模型的研究,提供了理论支撑。本文的主要研究内容如下：(1)针对传统社会力模型的不足,在前人研究的基础之上,引入个体决策行为,重点考虑超越及对向避碰行为。针对传统社会力模型中受力关系导致的行人无法进行超越及避让不够合理的现象进行了改进;构建视觉机制,规定行人发生行为的视觉密度范围,作为发生行人行为之前的条件判断。行人能够根据自己走行目的地,实施超越和对向提前避让,使模型更接近实际。(2)结合行人决策行为对社会力模型进行了改进,建立了城轨通道内行人超越与对向避让(避让分为单人绕行和双人绕行模型)模型。(3)借助MATLAB软件,分别对传统社会力模型、前人改进社会力模型及本文建立的城轨通道内行人超越与对向避让模型编制了程序,对行人同向超越及对向避让的行为进行仿真。通过对模型参数的设置,构建不同的环境进行仿真实验。(4)将本文建立的城轨通道内行人超越和对向避让模型,与传统社会力模型和前人改进的社会力模型进行了对比分析,通过行人发生行为时通道走行时间、移动轨迹及算法时间复杂度的比较,验证了本文提出的改进模型优于前人的模型,更接近实际。

关键词：行人交通超越行为避让行为行人仿真