基于元胞自动机方法的交叉行人流动态特性模拟和解析研究

发布时间：2020-11-05 23:57

　　 随着国民经济的快速增长,人们的生活节奏加快,出行和参加各种集体活动的需求增加。行人的运动形式多种多样,交叉形式的行人运动造成拥堵的可能性最大。如何减少由于行人交叉形式运动造成的拥堵,保证行人安全出行和舒适的参加各类活动,成为学者研究的重点。本文基于元胞自动机模型构建交叉行人流模型,通过仿真模拟和理论解析研究交叉行人流的动态特性。本文的主要工作如下:(1)建立单向(行人只有一个运动方向)交叉行人流模型,系统中放入两类行人,其运动方向相互垂直,采用符合实际生活中行人走行特点的并行更新运动规则。周期边界条件下,模拟发现系统中有且仅有两种状态,自由流状态和阻塞状态。为了验证模型的准确性我们提出了两种不同的改进平均场方法对自由流态进行数学分析。接着,通过比较模拟仿真与数学解析分析得到的行人流参数之间的关系,发现这两种改进的平均场方法的解析结果比简单平均场方法的解析结果更接近仿真的结果,说明这两种改进的平均场方法适用于该模型。(2)实际生活中,行人在走行过程中遇到障碍时,通常选择向左或向右偏移,绕过障碍。在模型中对应,建立三向(行人具有三个运动方向)交叉行人流模型。在周期边界条件下,采用改进的平均场方法计算系统中行人运动速度与密度的关系,解析结果与模型仿真结果吻合,进一步说明了改进的平均场方法适用于并行更新的行人流模型。研究发现系统中行人密度较低时,系统处于自由流相;密度增加到某一区域时,系统处于中间态相,并且出现由两种行人聚集而成的“障碍”带。随着密度的增加,“障碍”带的数目也增加。当系统处于极度拥挤状态时(系统中只有一个空格),空格位置沿着“障碍”带“移动”。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U491.226
【部分图文】：

技术路线图

图 2.1 不同的邻域表示方式：(a) Von Neuman 型, (b) Moore 型, (c)扩展 Moore 型ig 2.1 Different neighborhood settings：(a)Von Neuman type, (b)Moore type, (c)ExtendMoore type（4）变换规则通常情况下，变换规则（Rule）被看作根据元胞当前情况以及一定区域内况得到下一个时间点时元胞状态的过程，也就是元胞的状态变换函数 （5）边界条件一般来说，元胞的生存空间不受时空的限制；这一特点方便进行数学推际生活中学者们一般是借助计算机技术实现元胞自动机的研究，遗憾的算机技术还不能满足元胞生存空间可以无限延伸这个要求 所以，我们胞空间设置各种各样的边界条件 总的来说，边界条件可以分为以下四种形式：（1）周期型（Periodic Boundary），周期型指的是将头和尾结合到一起空间上，就是一个 圆 在二维空间上，上面和下面连成一个 圆

合肥工业大学专业硕士研究生学位论文平均分成 M 个格点，在格点中随机放入 N（N<M）个行人 在格点个行人，如果这个行人右边的格点没有被其他行人占据，那么该行向右运动，以（1-q）的概率停留在原来格点；如果这个行人右边的格占据，那么该行人无法运动被迫停留在原来格点 在 t 时刻，假设在择一个行人，该行人右边格点不被其他行人占据的概率为fp ，图 2.t+1 时刻可以得到行人右边的格点不被其他行人占据的所有类型 根据法的核心思想可知：v(t+1)=v(t)=qpf
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本文编号：2872379