基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真

发布时间：2017-10-29 03:03

  本文关键词：基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真

  更多相关文章： 行人流疏散 空间细化元胞自动机 相向行人流 行人行走习惯

【摘要】：随着城市化的发展,大型的、行人高度聚集的社会活动逐渐增多,一旦发生火灾、恐怖袭击、毒气泄漏等突发事件,将导致人群恐慌,发生挤压踩踏事故,其后果必将十分惨重。近年来,公共场所及行人密集场所的安全问题,逐步引起社会各界的高度重视。有关行人交通规划、组织、管理和控制方面的研究已成为国际交通科学的一个前沿和热门领域。通过研究行人的行为特征和建立行人流仿真模型,可以制定出有效的人群疏散策略、改善建筑物的疏散标准,为解决现实中的人群疏散问题提供参考和依据,具有重要的理论与现实意义。基于空间细化的元胞自动机模型是一类重要的行人流仿真模型,凭其在描述行人流特性方面的独特优势被广泛应用于行人流疏散的模拟研究中,并取得了一系列的成果。但是由于行人行为的复杂性,仍有一些问题尚未解决。本文根据行人在出口处的行为特征,引入一个避让机制,改进了现有的疏散模型,利用改进后的模型仿真分析了单向行人流和相向行人流的疏散问题,并通过与真实实验数据对比验证了模型的有效性。论文的主要工作包括以下三个部分：第一部分,改进空间细化元胞自动机模型,该模型可以解决原模型无法刻画出口宽度较小时的疏散问题。分析研究了不同离散程度、最大移动步长和出口宽度对疏散过程的影响。通过改变模型的初始条件(实验场景、人数和人员分布情况等),模拟了其他学者组织的真人实验,仿真结果表明该模型能够有效地再现不同条件下的行人疏散过程。第二部分,在改进模型的基础上,建立一个基于空间细化的相向行人流疏散模型。利用该模型分析了不同行人流方向比例、出口宽度和系统规模与疏散效率之间的关系。仿真结果表明,在相向行人流疏散中决定疏散效率的关键因素是左右两侧行人之间的干扰,干扰越大疏散时间越长。第三部分,引入偏右行参数,建立一个考虑行人偏右行移动习惯的空间细化元胞自动机模型。利用所建模型,仿真模拟相向行人流的疏散过程。研究不同偏右行参数值对疏散结果的影响。通过与第二部分的模型和真实实验数据对比,发现一定的偏右行习惯可以有效提高疏散的效率。
【关键词】：行人流疏散 空间细化元胞自动机 相向行人流 行人行走习惯
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.226
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 选题背景及研究意义12-14
• 1.1.1 选题背景12-13
• 1.1.2 研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 宏观仿真模型14-15
• 1.2.2 微观仿真模型15-16
• 1.3 论文主要工作与结构安排16-19
• 1.3.1 论文主要工作16-17
• 1.3.2 论文结构安排17-19
• 第二章 元胞自动机模型19-23
• 2.1 元胞自动机模型的原理19-21
• 2.1.1 元胞19
• 2.1.2 元胞空间19-20
• 2.1.3 邻居元胞20
• 2.1.4 演化规则20-21
• 2.2 基于空间细化的元胞自动机模型21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 基于空间细化元胞自动机的单向行人流仿真研究23-39
• 3.1 研究目的23
• 3.2 模型描述23-29
• 3.2.1 原有模型23-26
• 3.2.2 改进后的模型26-29
• 3.3 仿真结果及分析29-36
• 3.3.1 不同离散程度和最大移动步长对出口处人群形状的影响29-31
• 3.3.2 不同离散程度和最大移动步长对行人疏散效率的影响31-34
• 3.3.3 不同出口宽度对疏散效率的影响34-36
• 3.4 仿真与真实实验结果的比较分析36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 基于空间细化元胞自动机的相向行人流仿真研究39-45
• 4.1 研究目的39
• 4.2 模型描述39-40
• 4.3 仿真结果及分析40-43
• 4.3.1 不同行人流的方向比例对疏散效果的影响40-41
• 4.3.2 均衡状态下出口宽度对疏散效果的影响41-42
• 4.3.3 均衡状态下房间大小对疏散效果的影响42-43
• 4.4 仿真与真实实验结果的比较分析43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 考虑偏右行移动习惯的相向行人流仿真研究45-49
• 5.1 研究目的45
• 5.2 模型描述45-46
• 5.3 仿真结果及分析46-47
• 5.4 仿真与真实实验结果的比较分析47-48
• 5.5 本章小结48-49
• 第六章 总结与展望49-51
• 6.1 总结49
• 6.2 展望49-51
• 参考文献51-54
• 附录54-58
• 致谢58

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