原文传递
基于区块划分元胞自动机模型的行人疏散建模与仿真
| 论文题名： | 基于区块划分元胞自动机模型的行人疏散建模与仿真 |
| 关键词： | 道路交通流;行人疏散过程;区块划分;元胞自动机模型 |
| 摘要： | 近些年来，大型公共场所内人群的安全疏散问题引起人们越来越多的关注。与道路交通流不同，行人在疏散过程中会表现出多样性、随机性、自组织性等独特的性质，这使得行人疏散过程变得较为复杂，行人疏散存在较大的安全隐患。通过对疏散过程行人流的宏观特性、个体微观特性等动力学疏散特性进行深入研究，制定科学合理的疏散方案，从而对疏散人群进行有效的疏导与控制，是解决人群安全疏散问题的有效途径。本文通过对不同场景内行人的动力学特性进行分析，建立了基于区块划分的地面场模型。通过仿真，对不同场景内行人的运行轨迹、疏散动力学特性与疏散规律、疏散时间等方面进行了深入讨论与分析。仿真结果对于大型公共场所内疏散通道的优化设计与评价、人群的疏散管理等具有一定的实际应用价值。本文所做主要工作及创新点如下: 1.本文基于对已有行人疏散实验结果的分析，对三类典型场景（通道型、节点型和瓶颈型场景）内行人的微观行为特性进行总结，并据此定义了四种基本类型的区块:通道区块(CB)、转弯区块(TB)、缓冲区区块(BB)和瓶颈区块(BoB)。并结合势能场理论的相关知识，针对不同类型区块构建了计算相应区块内元胞静态场强的有效方法，为后续章节模型的建立奠定理论基础。区块划分的方法减小了势能计算过程中的累计误差，从而可以得到更加精确的数值结果。 2.针对三种典型的节点型（L-型，T-型合流及T-型分流）场景，提出了基于区块划分的地面场模型来描述行人在不同场景内的不同动力学疏散特性。区块划分的具体方法与疏散场景的几何特性以及行人的流向相关，且对于不同种类型的区块需要使用不同的计算方法来确定元胞的静态场强值;此外，模型通过定义边界规则来描述行人在相邻区块间的移动。仿真结果表明，该模型可以很好地重现行人在节点型场景内的行为特性，如:当内侧拐角发生拥挤排队时，行人可以充分利用外侧拐角，能够得到与实际相符合的行人疏散轨迹与动力学疏散特性。行人在整个疏散空间内分布更加合理，由于拐角和通道的充分利用，疏散时间明显减少。 3.运用基于区块划分的地面场模型对瓶颈型场景内的行人进行仿真模拟，通过研究行人在瓶颈附近的动力学特性，对模型的有效性进行了验证。仿真结果表明，模型可以很好地重现行人在瓶颈附近的行为特性，合理地改善行人的分布。通过改变模型中的相关参数，可以仿真得到符合实际的行人运行轨迹。此外，瓶颈宽度是影响行人疏散效率的重要因素:瓶颈宽度越大，通行能力增加，疏散效率则相应会提高。 |
| 作者： | 李圣男 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 李新刚;贾斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
