異質個體及同伴群對行人交通流的影響機理及作用研究

《異質個體及同伴群對行人交通流的影響機理及作用研究》是依託昆明理工大學，由何民擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：異質個體及同伴群對行人交通流的影響機理及作用研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：何民
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

行人行為機理研究對於設施設計、交通組織和應急安全具有重要指導作用。將人群中行人視為同質化個體的模型易於理解，計算高效，但弱化了個體特性對人群動力學的貢獻。現實人群中的個體除了在物理特徵、運動特性及活動目的存在差異外，其影響決策的信息擁有量也不相同，而人群中廣泛存在的結伴同行的同伴群，其成員的運動規律與獨立個體也不相同。因此，行人個體微觀動力學模型其特徵參數和運動方程應因人而異。本研究首先利用視頻測量技術收集公共場所人群的時空軌跡數據，在對同伴群的辨識的基礎上，研究其構成、形態、行進、變形的特徵及規律，建立同伴群運動模型。其次，通過引入行人信息作用機制，運用多Agent技術建立合作型和獨立型Agent分別描述同行群成員和獨立行人個體，構建基於多Agent協調的行人微觀仿真模型，通過理論研究與仿真實驗，分析異質行人個體和同伴群對人群交通流特性的影響機理和作用，促進行人行為科學研究的深入。

結題摘要

步行是人類活動的重要方式，行人群體動力學研究能加深對行人行為的理解，對於設施設計、交通組織和應急安全具有重要指導作用。本研究關注於人群中廣泛存在的結伴同行的同伴群和生理、心理特性不同的行人個體，分析研究異質行人個體和同伴群對人群交通流特性的影響機理和作用，探索和解釋行人自組織現象的特徵和規律。 研究提出了基於現實行人流的時空軌跡數據數值化重構方法，採用Mean-Shift和粒子濾波結合的跟蹤算法，開發了VIDEO-TRACK及Muti Objects Tracking行人運動視頻軌跡提取軟體，對公共場所場景視頻實現了行人流個體軌跡、速度的數值化重構。利用觀測數據，通過採用動態聚類方法，實現了同伴群的自主識別和運動行為規律提取，避免了受控實驗的非自然行為因素干擾。針對現有研究普遍忽視行人個體差異性的現狀，課題組通過對原始社會力模型進行改進，用期望速度、加速時間、個體間相互作用力、場景設施互動作用力、私密空間需求的不同刻畫了行人個體在生理、心理上的差異。同時，研究還引入了信息素因子影響作用項來描述對步行環境情況具有不同知悉度的行人，用環境密度感知因子來區分不同心理狀態下的行人，建立了具有個體差異化的行人動力學模型。在分析同伴群交流需求機理和前進動力學的前提下，提出了改進的行人同伴群動力學模型，運用交流分組作用項、聚心運動作用項、同伴群歸屬作用項、同伴群成員排斥作用項成功模擬同伴群的自組織形態變換行為的動態過程。 在融合行人異質化動力學模型、同伴群動力學模型和基本行人策略模型的基礎上，開發了基於Multi-Agent思想的Pedsim仿真軟體。依靠實測數據統計分析和已有研究成果總結，確定了行人模型的關鍵參數，構建了基於個體決策行人群體動力學系統研究仿真平台。 在仿真實驗平台上開展的行人運動特性差異化和同伴群行為機理的研究工作表明：異質化機制的引入會對行人流整體運動狀態產生較大影響，而同伴群在滿足成員間交流需求和降低同伴群整體在環境中前進衝突兩個動因的博弈下，會產生“橫向成排，縱向分組”的自組織行為，並將降低人流整體通行效率及其動力性，而在不同場景、不同環境密度中對行人流通行效率的影響也具有差異性。上述研究揭示了具有異質化同伴群的行人流群體湧現行為的內部機理。