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原文传递客运交通枢纽内行人微观行为特性分析与仿真建模研究

论文题名：	客运交通枢纽内行人微观行为特性分析与仿真建模研究
关键词：	客运交通枢纽;行人微观交通流;行人行为特性;仿真模型;评估指标
摘要：	我国城市化进程的快速发展、城市人口的大量增加和城市居民出行的高密度聚集,导致城市交通日益拥堵,交通拥堵已经成为城市可持续发展的瓶颈问题,2011年5月26日,交通运输部正式发布了《交通运输“十二五”发展规划》,在综合运输方面提出如下主要指标:建成100个左右铁路、公路、城市交通有效衔接的综合客运交通枢纽。交通运输发展从路网基础设施建设转变到了综合客运交通枢纽关键节点的建设上,以地铁换乘为主的城市交通枢纽成为最为重要的行人交通环境,交通枢纽内行人出行和换乘的安全性、舒适性变的日益重要,“以人为本”理念的日益深入。　　城市客运交通枢纽的规划和建设、行人交通设施设计和布设需要更多的考虑行人的行为特性;客运交通枢纽内提供更加人性化、更舒适、更安全的行人交通环境、行人交通管理秩序和应急处置策略也离不开行人微观行为特性的研究,可见,行人微观行为特性研究是行人交通流理论中的重要组成部分;其核心在于研究行人行为特性与行人属性、交通设施及行人心理之间的关系,但是,由于行人微观行为特性研究在数据采集方法、数据采集软件、数据分析、仿真模型建模和仿真等环节存在的问题,导致了现有行人交通流基础理论研究进展缓慢,还存在需要完善之处。　　本博士论文以西部交通建设科技项目“综合客运枢纽客流监测与预警决策支持技术研究与示范”、交通运输部应用基础科研项目“客运交通枢纽站高密度区域行人交通流拥挤机理研究”等国家级和省部级科研科项目为依托,以城市客运交通枢纽内的日常管理和异常事件下的应急处置需求为出发点,以提高常态下客运交通枢纽内行人交通管理的舒适性和有预警状态下行人的安全性为目标,针对现有行人微观行为特性在数据采集方法、数据采集软件、数据分析、仿真模型建模和仿真等环节存在的不足,主要开展了如下研究工作: 　　首先,本论文针对行人微观行为特性在数据采集方法和数据采集软件存在的不足,从行人微观交通流理论研究数据需求入手,提出了基于网格的行人微观行为特性数据采集方法,并在此基础上开发了自动识别行人微观行为特性数据采集软件和和半自动(人工)行人微观行为特性数据采集软件。自动识别行人微观行为特性数据采集软件能快速处理摄像机布设较高、大空间、高密度情况下的视频图像数据采集问题;半自动(人工)行人微观行为特性数据采集软件则在处理摄像机架设高度有限、空间相对狭窄、低密度情况下的图像采集问题上有明显的优势,上述两种方法解决了现有行人微观行为特性研究中数据的准确采集问题,为后续开展行人微观行为特性研究奠定了基础。　　其次,本论文针对行人微观行为特性在数据分析方面存在的不足,开展了客运交通枢纽内行人行为特性分析研究,如利用客运交通枢纽内行人行为特性数据和现有交通流理论对客运交通枢纽内行人的速度、流量、密度之间的关系进行分析;通过相关系数法对行人微观行为特性变量之间的相关性进行了分析,并选择相关系数较大的变量进行线性和非线性回归分析,建立了回归方程;利用实验数据对行人的微观行为特性进行深入研究,得出了行人各种属性、前方障碍物和行人运动心理状态(常态和有预警状态)对行人运动轨迹、行人运动转角、行人速度、加速度的相关系数,建立了行人行人速度、加速度、行人各种属性之间的关系定量函数关系;通过对有预警疏散情况下与常态下的行人在行走速度、加速度、路径选择等方面的对比分析,建立不同类型行人在常态下和有预警状态两种状态下行人速度之间的线性回归方程,得出一系列行人微观交通流数据统计值和运动规律,为建立行人微观仿真模型提供必要的积累。　　然后,针对行人仿真模型建模和仿真环境存在的不足,开展基于MAS的行人交通流微观仿真模型建模研究,该仿真模型包括基于效用函数的行人路径选择模型和基于“社会力”模型的行人速度预测模型两个重要模型,解决了现有行人交通流仿真模型中行人和路径选择和速度合理变化问题。并对基于效用函数的行人路径选择模型和基于“社会力”模型的行人速度预测模型中的重要参数进行了参数校正。　　再次,针对现有行人微观交通仿真模型评估指标和验证方法中的空白,提出了行人微观交通仿真模型评估指标和验证方法,提出了起终点行人位置符合度、行人运动轨迹符合度、行人运动速度符合度、以及行人运动时间符合度等行人微观交通仿真模型评估指标,并基于上述指标提出了行人微观交通仿真模型评估和验证方法。按照本论文提出评估方法对基于MAS的行人交通流微观仿真模型生成的仿真数据与真实数据进行对比分析和验证,较为客观的评估了行人微观交通仿真模型的实用性、准确性。　　最后,针对国产行人微观交通流仿真软件不足的问题,本论文集成上述研究成果,开发了行人微观交通流仿真软件(MPTSS)。该软件不仅能实现行人微观行为轨迹线重现,而且具有行人交通流数据分析、仿真、评估、对比分析以及仿真模型符合度评价功能。利用该软件搭建了北京市国贸客运枢纽站一层候车厅模拟场景,对重点区域的行人运行状态进行了仿真,验证了MPTSS软件的实用性和合理性。　　综上所述,本项目的研究成果为解释行人交通流现象和行人微观交通流仿真模型建模奠定了坚实的基础,是对现有行人交通流理论的重要补充;对提高客运交通枢纽内常态管理和有预警状态下的应急处置决策具有重要的实际应用价值和理论研究价值。
作者：	张海林
专业：	交通运输工程
导师：	王笑京
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文