基于博弈心理的舆论传播和行人交通动力学建模及复杂特性研究

发布时间：2017-05-12 10:07

  本文关键词：基于博弈心理的舆论传播和行人交通动力学建模及复杂特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济的飞速发展,人们的物质文化需求不断提高,步行街、广场、地铁等公共场所已成为广大人民群众日常生活中不可或缺的组成部分。然而,这些公共场所人群相对密集、流动性大,易诱发行人拥堵,并导致各种事故的发生。因此,如何科学管理和有效地控制行人拥堵是一个亟需解决的问题。由于行人系统是一种典型的远离平衡态自驱动系统,行人之间存在着较强的相互作用,且行人具有自主性、能动性和随机性等特征。因此,如何通过统计物理学、非线性动力学、交通工程等多学科理论和研究方法相结合,建立合理的行人流模型来探索行人运动的宏观特性和演化规律,揭示诱发拥堵的生成机理,对于指导行人交通规划、管理、控制和避免行人流的交通拥堵具有重要的现实意义。本文在元胞自动机和格子气模型的基础上,针对舆论传播、单向、双向、四向以及弯道行人流,考虑人的心理因素,引入博弈论和学习策略,建立相应的动力学模型,并进行理论分析和数值模拟,探讨行人流的宏观运动特性和拥堵的形成机理。此外,还从定性的角度为通道、步行街、弯道路段中道路设施的规划、行人流的管控提出相关建议。全文的主要工作如下：一、考虑个体性格之间的差异,引入固执强度来描述人员偏向原有态度的强弱,提出相应的元胞自动机舆论传播模型,研究固执强度、固执者占有率和系统尺度对舆论的影响,拟挖掘更深层次的舆论传播规律。为了研究固执者对舆论传播动力学的影响,引入固执强度来描述人员偏向原有态度的强弱,建立相应的元胞自动机舆论传播模型。数值模拟研究了固执强度、固执者占有率和系统尺度对舆论演化结果的影响,并对典型的时空演化斑图进行了讨论。研究结果表明：固执强度极大时才会对系统终态赞同率产生明显影响；系统的初态赞同率对系统演化的最终结果起主要作用；固执者占有率越高,系统两相共存态的区域越小,人们越易达成共识：系统大小对系统终态结果无影响。以上研究结果可为舆论传播的调控和引导提供有益的参考。二、针对行人运动过程中发生的位置冲突,考虑行人的心理变化,引入博弈行为和学习策略,分别提出单、双向行人流格子气模型,研究不同博弈行为、中心分隔护栏的长短、位置布局等因素对行人流的影响。考虑行人运动过程中的心理变化,引入博弈和学习策略,用以刻画行人在面对位置冲突时所采取的一种决策行为,建立了相应的单、双向行人流格子气模型。数值模拟研究不同博弈行为、中心分隔护栏的长度和位置布局对行人流的影响,并着重探讨了以上因素对行人运动效率的影响。研究结果表明：在单向行人流的通道中设置中心护栏不会影响行人流的宏观特性,也不会提高行人的整体运动效率,而在双向行人流中,中心护栏的长度对行人运动效率产生明显的影响作用,且设置有空隙的两个中心护栏要比设置无空隙的单一中心护栏更能提高行人的整体移动效率。三、将Tajima模型进行扩展,考虑行人的视野及博弈行为,来描述行人运动过程中方向选择的决策行为,提出两类视野效应的双向行人流格子气模型,研究视野效应所诱发的行人流宏观现象的产生机制。在Tajima格子气模型的基础上,通过考虑行人的博弈行为、学习策略以及视野效应,建立了两类视野效应的双向行人流格子气模型。数值模拟研究了视野区域大小的影响,并对典型的时空演化斑图进行了讨论。结果表明：(1)模型能够很好地再现双向行人流运动中典型的行人成行和分层现象。(2)在低密度下,行人应朝着前方视野区域内反向运动行人数量较少的区域运动,可避免与反向行人的碰撞冲突,有助于提高双向行人流的整体运动效率,而在中高密度下,行人选择从众的跟随行为,反而会更有利于减少行人交通拥堵的发生。四、基于Muramatsu的双向行人流格子气模型,考虑行人的博弈行为,将其扩展到四向行人交通流(如十字路口等),提出相应的四向行人流格子气模型,研究博弈参数、系统大小等因素对行人流宏观特性的影响。在Muramatsu模型基础上,考虑行人的博弈行为,提出相应的运动规则,建立了四向行人流格子气模型。数值模拟研究博弈参数、系统大小等因素对四向行人流宏观特性及运动效率的影响,并对典型的时空斑图进行了探讨。结果表明：博弈行为并不是总是有利于行人流运动,当行人密度较低时,博弈对行人的疏散时间影响不大；在高密度下,盲目的博弈会导致行人拥堵的产生,只有提高二人和三人博弈的概率,才有利于行人的拥堵消散；在相同的行人密度下,系统越大行人的疏散效率越高。五、考虑行人的右倾向运动效应,提出弯道效应的行人流格子气模型,研究有、无中心护栏等因素对弯道行人流的影响。考虑行人的行走习惯,建立了弯道行人流格子气模型。数值模拟了右倾向强度、有、无中心护栏等因素对弯道行人流宏观特性的影响。结果表明：在无中心护栏时,适当增加右倾向强度有利于提高行人的运动效率；弯道中设置护栏要比不设置护栏更有利于提高行人的运动效率,减少行人拥堵的发生。此外,适当长度的中心护栏有利于行人运动,而过长的中心护栏反而会诱发行人拥堵,不利于提高行人的运动效率。最后,对全文进行了总结,并指出今后需要进一步研究的问题。
【关键词】：行人流 博弈心理 学习策略 格子气模型 元胞自动机模型
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：C912.6
【目录】：

• 摘要3-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究的背景及意义12-13
• 1.2 行人流研究现状13-18
• 1.2.1 行人流宏观模型14
• 1.2.2 行人流介观模型14
• 1.2.3 行人流微观模型14-18
• 1.3 典型的行人流现象18-19
• 1.3.1 分层现象18
• 1.3.2 成带现象18-19
• 1.4 本文的主要工作19-21
• 第二章 固执者对舆论传播动力学的影响研究21-26
• 2.1 引言21
• 2.2 舆论传播的元胞自动机模型21-22
• 2.3 计算机模拟与数值分析22-25
• 2.3.1 固执强度D_0对系统演化的影响23-24
• 2.3.2 固执者占有率S对舆论演化的影响24-25
• 2.4 系统尺度对舆论演化的影响25
• 2.5 结论25-26
• 第三章 中心护栏对单、双向行人流的影响研究26-35
• 3.1 引言26-27
• 3.2 中心护栏对单向行人流的影响27-30
• 3.2.1 单向行人流格子气模型27
• 3.2.2 演化规则27-28
• 3.2.3 数值模拟及结果分析28-30
• 3.3 护栏对双向行人流的影响30-34
• 3.3.1 双向行人流格子气模型30-32
• 3.3.2 数值模拟及结果分析32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 视野效应对双向行人流的影响研究35-41
• 4.1 引言35
• 4.2 相向行人流格子气模型35-37
• 4.3 数值模拟与分析37-40
• 4.3.1 时空演化斑图分析38-39
• 4.3.2 视野范围大小对双向行人流的影响39-40
• 4.4 结论40-41
• 第五章 博弈行为对四向行人流的影响研究41-46
• 5.1 引言41
• 5.2 四向行人流格子气模型41-42
• 5.3 数值模拟42-45
• 5.3.1 博弈行为对行人运动的影响42-43
• 5.3.2 博弈参数对行人运动的影响43-44
• 5.3.3 系统大小对行人运动的影响44-45
• 5.4 结论45-46
• 第六章 弯道效应对双向行人流的影响研究46-51
• 6.1 引言46
• 6.2 弯道效应格子气模型46-47
• 6.3 弯道内行人行走规则47-48
• 6.4 数值模拟及结果分析48-50
• 6.4.1 潜意识效应对弯道行人流的影响48-49
• 6.4.2 护栏对弯道行人流的影响分析49-50
• 6.5 结论50-51
• 第七章 结论与展望51-54
• 7.1 本文工作总结51-52
• 7.2 研究展望52-54
• 参考文献54-60
• 致谢60-61
• 读研期间发表的论文61-62

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