《行人交通粒流二重性特徵解析與機理研究》是依託同濟大學，由葉建紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：行人交通粒流二重性特徵解析與機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉建紅
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題針對行人交通這一非線性複雜交通現象，引入粒子性描述個體行為動力學特徵，流體性描述行人流群集移動規律，粒流二重性描述微觀個體行為與巨觀群集移動的互動作用，力圖從本質上揭示行人交通的運行規律。首先從個體步態與行走動力學特徵、個體行為非均質性和自適應等方面建立行人粒子性描述模型；從行人流全局平均流量-密度-速度關係、以及局部/個體瞬時密度-速度關係建立行人流體性描述模型。繼而通過實際觀測與受控試驗，採集大樣本、多情景的行人交通數據，構建面向粒流二重性描述模型的基礎資料庫與一致性數據觀測、統計分析方法。在此基礎上，進一步剖析個體非均質性對群集移動規律的影響，以及個體行為趨同性形成的各類自組織現象特徵。同時引入個體步行自由度，刻畫四類粒子-流體運動相變的臨界條件與臨界點，並分析高密度行人流小擾失穩、走走停停等現象特徵，揭示行人交通粒子-流體協同作用機理。
結題摘要
行人交通是一類典型非線性交通現象。個體間心理、行為特性差異以及外界環境多樣性，行人交通流呈現出來的移動特徵具有地域性和不確定性，給解析行人交通運行機理帶來困難。從行人個體（粒子）與行人流群集移動（流體）的內在關聯入手分析行人交通粒子、流體二重性，主要研究成果包括： ⑴ 實測了由年齡、性別和攜帶行李三要素構成的22種個體非均質性組合下個體步行速度。指出同等條件下，女性步速較男性平均低5%-7%；中年人步速較青年人平均低6%-8%，老年人步速較青年人平均低18%-24%；攜帶小行李對步速無顯著影響，攜帶中等行李步速平均下降5%-8%，攜帶大行李平均下降10%-14%（但攜帶拉桿箱僅下降3%-8%）。 ⑵ 由中年人組成的行人流其最大通過量較青年人下降約10%，由老年人組成的行人流最大通過量下降更顯著，達到23-30%；女性行人流最大通過量一般較男性低8%左右；由攜帶小行李組成的行人流最大通過量較不攜帶行李約下降35%，攜帶中等行李約下降60%，攜帶大行李約下降75%。 ⑶ 當個體人均占用空間為2m2左右時，行人可自由避讓前方障礙物；當個體平均占用空間達到2.64m2時，可自由避讓對向行走行人。另外，女性個體避讓障礙物的行為差異大，且傾向於要求比男性更大的避讓空間。 ⑷ 行人個體間超越、避讓等互動行為強度隨行人流密度增加呈現先增加後下降的趨勢。其基本演化規律為：在較低密度時，密度增加導致行人間相互干擾增強，而可獲得的互動行為空間仍維持較高水平，因此互動行為發生強度快速上升；密度進一步增加導致行人間干擾持續增強，但可獲得的互動行為空間快速下降，因此互動行為發生強度也逐漸下降，一直到可獲得的互動行為空間趨近於零，個體間只能跟隨行走，無任何互動行為發生。 ⑸ 行人交通流中三參數基本關係式並不嚴格成立，尤其在極低密度和極高密度時基本關係式適用性差。利用基本關係式換算密度會得到在極高密度時行人流仍能獲得較高的流量與速度值這一錯誤結論，同時也會導致部分高密度交通流數據缺失。 ⑹ 按不同場景（如垂直俯拍，正面斜俯拍和側面拍攝）分別建立適用算法的思路，對基於視頻的行人流密度、流量以及目標跟蹤和速度檢測進行了算法更新研究，並開發了基於視頻的客流綜合分析系統。 項目研究成果套用於米蘭世博會場館以及軌道站內步行設施設計與人流組織管理，對高強度客流安全集散評估具有直接指導意義，有廣闊的套用前景。
