蚂蚁单列运动的实验与模型研究

发布时间：2021-03-21 10:12

　　近年来,随着城市化进程的加快,越来越多的人来到城市,导致城市人口急剧增加。同时,大规模的人群聚集随处可见,例如地铁。一旦地铁事故在隧道中发生,地铁车厢内的乘客必须通过0.6米宽的疏散平台以单列的运动形式进行疏散。在之前的研究中,由于伦理道德等影响因素,实验条件下的恐慌行人疏散研究很少,而非人类生物系统研究方法则被认为是研究紧急情况下人员疏散的有效方法之一。在自然界中,最简单的运动形式为单列运动,在本论文中,我们主要以蚂蚁（非人类生物）为对象研究正常情况和高温刺激下的蚂蚁单列行为。比较不同温度刺激条件下的蚂蚁行为,为紧急情况下的行人疏散提供参考。第二章通过描述427只蚂蚁的移巢实验研究蚂蚁在正常情况下的单列运动。其中,通过蚂蚁移巢实验和模型模拟,得到了蚂蚁运动基本图。在蚂蚁移巢实验中,我们发现蚂蚁倾向于跟随前方蚂蚁运动,但没有观察到超越行为。从实验蚂蚁交通基本图中可以得到最大流量所对应的临界密度为0.69,大于车辆、行人交通的0.5。不同于车辆和行人交通基本图（拱形对称）,蚂蚁的流量-密度曲线呈现出非对称的拱形。为了深入了解这一现象,我们提出了基于多格子模型和传统的NS模型的多格子NS（... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１隧道中的地铁疏散演习??

１．２．１．１行人交通??在行人交通中，单列运动的形成主要是由于空间的限制。在可控实验中，??实验设置为两个同心环，实验参与者在两个环之间行走［５］。如图１．３所示，??Ｓｅｙｆｒｉｅｄ等人［６］进行了单列行人实验。在这个实验中，主要研究行人运动的基??本图，即流量／速度－密度的关系。密度的计算公式为：??Ｊ—Ｌ—?？?，ｅ「广广?＿??Ａｎ?Ａｎ?？?１?＾??ｎ?１?：?ｔ?Ｅｌ?ｔＭ＾ｔｉ??０ｉ（〇?＝?ｉ?Ｌ?」?（ｕ）??ｔ〇ｕｔ?—?ｔ??１?ｉ＋＼?—?１?？?，?ｔ〇ｕｔ??？?ｏｕｔ?ｕＯＵｔ?？?／?’￡／＋ｌ??０?：?ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ??３??

／?—?１??其中／，ｉｎ和ｒ，°ｕｔ代表进入和离开测量区域的时间。对于在通道中不同的行人数量??Ｎ，密度是不同的，速度和密度的关系如图１．４?（ａ）所示。从图中可以看出，??速度随着密度增加而减小。在单列运动中，相邻两个行人之间的距离认为是跟??随行人需要的长度，：也就是前向距离。这个需要的长度是密度的倒数ｄ＝ｌ／??Ｐ。图１．４（ｂ）展示了需要的长度和速度的关系。速度随着需要长度线性增加。??在Ｓｅｙｆｒｉｅｄ的工作中，速度和前向距离的关系表达式为卢０．３６＋１．０６Ｖ。??Ｉ????０．８ｍ??＿?Ｂｕｍｂｌｅｂｅｅ?ｆ?ｆ?＼??２．９ｍ??｜?｜?Ｓｔａｎｄａｒｄ?ｃａｍｅｒａ??－－￣￣ｐ４ｍ?￣￣￣??—■］?１．２ｍ?ｆ＊￣?２ｍ?￣￣??Ｍｅａｓｕｒｅｄ?ｓｅｃｔｉｏｎ??□??（ａ）??瞧＿?Ｔ?＿??１＊１＾＾：?＾??（ｂ）??图１．３单列运动实验设置??图注：（ａ）两个同心环；（ｂ）?＃＝３０时的实验截图［６］。??４??


本文编号：3092688