基于社会力模型的行人过街仿真研究

发布时间：2017-09-29 06:09

  本文关键词：基于社会力模型的行人过街仿真研究

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【摘要】：步行是人们出行所采取的最常用的一种交通方式,当代都市交通方式的多样性使得步行交通的安全状况、步行设施的通行能力等逐渐受到研究慢行交通问题学者的关注。行人交通的研究可以从宏观和微观两个角度论述,宏观角度研究是指从行人流的整体运动特征得出行人流运动基本参数:速度、密度、流量之间的关系,从而为计算步行设施的通行能力、服务水平等提供理论依据。但宏观角度的研究无法体现行人个体运动的差异性。国内外的学者对行人交通行为的研究多集中在从微观角度研究行人交通,从是否把时间和空间作为连续性的变量角度进行分类,微观模型主要分为离散模型和连续模型,具有代表性的离散模型有离散选择模型、格子气模型和元胞自动机模型;连续模型是主要通过力学的方法建立微分方程,其中具有代表性的模型有:磁场力模型、社会力模型。基于社会力模型对行人运动描述的连续性和智能性等优势,该模型在交通领域常被用来研究人群疏散及描述地铁站台人群运动特性,且取得了显著的研究成果,但是在行人过街方向却少有学者涉及。在建筑物内部人行通道、地铁站台等行人运动场所,Helbing的社会力模型中行人所受到的力包括自驱动力、行人之间作用力以及人与边界(通常为有形边界:墙、建筑物等实体)之间的作用力,但是在行人过街中除自驱动动力、人与人之间作用力外、行人还受到人行横道边界(无形边界)的作用力(包括吸引和排斥)、信号灯对行人的驱动力。本论文主要通过对行人过街需求空间、社会力模型各项参数的选取、人行横道边界对行人的作用等研究构建社会力模型,通过MATLAB程序进行仿真模拟双向行人流过街场景,观察行人过街典型自组织现象。对行人过街仿真数据进行统计研究得出:行人过街需求空间与行人速度之间呈非线性关系;社会力模型各项参数的选取对模型仿真结果的影响较大,文章在仿真验证部分通过输入不同参数的取值得出社会力模型表达式各参数的取值要考虑仿真目的、仿真场景等因素视不同情况而定;沿行人过街长度方向上,双向行人速度在两股行人交汇时明显下降且当局部密度最大时速度降到最低;行人过街时间与人行横道尺寸、行人数量有明显关系,过街延误可通过设置不同仿真条件获得,能够反映行人过街服务水平和过街效率的高低;局部密度大小反映行人过街过程中不同位置拥挤程度,为改善行人过街设施提供依据。
【关键词】：行人过街 连续性模型 社会力模型 柔性边界 计算机仿真
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 研究目的意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-16
• 1.4 研究内容16-18
• 1.4.1 主要研究内容16-17
• 1.4.2 技术路线17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 行人过街行为特征19-30
• 2.1 行人过街环境影响分析19-21
• 2.1.1 客观环境分析19-20
• 2.1.2 行人过街主观需求分析20-21
• 2.2 行人过街行为分析21-24
• 2.2.1 过街行为描述22-23
• 2.2.2 过街特征分析23-24
• 2.3 行人、机动车、非机动车干扰行为分析24-25
• 2.3.1 行人与机动车干扰分析24-25
• 2.3.2 行人与非机动车干扰分析25
• 2.4 行人过街通行能力分析25-28
• 2.4.1 基本理论介绍25-26
• 2.4.2 行人过街通行能力计算26-28
• 2.5 行人过街延误28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 社会力模型改进及参数选取30-42
• 3.1 社会力模型基础理论30-37
• 3.1.1 自驱动力31-32
• 3.1.2 行人之间作用力32-36
• 3.1.3 行人与障碍物之间作用力36-37
• 3.2 社会力模型参数选取37-40
• 3.2.1 可测量参数取值37-39
• 3.2.2 不可测量参数取值39-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第四章 基于社会力模型的行人过街行为建模42-60
• 4.1 社会力模型在行人过街应用42
• 4.2 行人过街需求空间研究42-46
• 4.2.1 行人静态需求空间43
• 4.2.2 行人动态需求空间43-46
• 4.3 基于社会力模型行人过街建模46-52
• 4.3.1 模型框架46-47
• 4.3.2 行人过街模型47-52
• 4.3.3 行人受到合力及运动52
• 4.4 模型仿真验证52-59
• 4.4.1 初始化设置52-53
• 4.4.2 仿真程序设计53-55
• 4.4.3 仿真结果分析55-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60-61
• 5.2 不足与展望61-62
• 参考文献62-67
• 图表目录67-69
• 图目录67-68
• 表目录68-69
• 致谢69-70
• 作者简介70
• 攻读硕士期间发表论文70

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