基于Agent的轨道交通通道内行人行为研究和通道优化

摘要

城市轨道交通系统是城市公共交通的骨干，是解决城市交通拥堵问题的根本出路，具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源等特点。但是轨道交通系统不同于道路系统，具有相对封闭性，在轨道交通站内行人视野受限，运动具有相对盲目性。因此，轨道交通系统内行人研究更加复杂。对于轨道交通内行人的研究不仅能够完善相关的理论，对于轨道交通设施的建设和设计也有一定的借鉴和参考意义。本文首先对通道内的行人行为进行了实地的观察，同时调研得到行人运动的基本参数，然后在调研的基础上建立了通道内行人行为模型，本文主要在以下几方面进行了研究和探索:
　　(1)首先对国内外行人仿真模型进行总结和分析，在此基础上选定元胞自动机理论为本文的基本仿真理论。元胞自动机理论基于简单的规则描述，而不是依赖于复杂的力学公式，容易理解和掌握，且元胞理论是以单个行人为研究对象，对行人的描述更加细致和准确。
　　(2)对西直门站单向通道、崇文门站单向通道、知春路站带隔离栅栏双向通道和军事博物馆站带隔离栅栏双向通道进行了实地调研，观察并总结了轨道交通枢纽内和通道内行人行为的基本特征，并对各个通道内行人的基本参数进行了总结和对比，找出差异性及原因。
　　(3)在NeLogo仿真平台上建立仿真程序，再现了通道内单向和双向行人流运动，并研究了行人组的不同组成比例和不同速度，对整个行人群平均速度和疏散时间的影响，研究了通道基本参数对行人运动的影响。
　　(4)最后对全文进行总结展望，提出本次研究的不足之处和以后的研究方向。对类似模型的研究提供了一定的借鉴和启发。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和研究意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的

1．1．3 研究意义

1．2 国内外研究综述

1．2．1 国外宏观行人运动仿真模型

1．2．2 国外中观行人运动仿真模型

1．2．3 国外微观行人运动仿真模型

1．2．4 国内行人研究综述

1．3 行人仿真平台研究现状

1．4 行人流特征研究现状

1．5 研究方法和研究内容

1．6 技术路线

1．7 小结

2 元胞自动机的基本原理

2．1 普遍化的车辆交通CA理论

2．1．1 行人运动可能性

2．1．2 行人运动冲突解决方法

2．2 地板场CA理论(Floor Field)

2．3 Blue，V．J．经典元胞自动机理论

2．4 基于动态参数的CA模型

2．5 小结

3 轨道交通枢纽站内客流调研

3．1 行人运动的基本特点和特征

3．2 轨道交通车站内行人行为运动特点

3．3 轨道交通通道内行人行为运动特点

3．4 轨道交通平面通道内行人数据调查和统计分析

3．4．1 调查方法

3．4．2 调查时间

3．4．3 调查地点

3．4．4 调查内容

3．4．5 调查结果分析

3．5 本次调研结果与已有数据的对比情况

3．5．1 行人流特征对比

3．5．2 行人流自由行走速度对比

3．5．3 地铁通道通行能力对比

3．6 小结

4 基于Agent的行人微观仿真CA模型

4．1 建模技术及建模平台

4．1．1 Agent简介

4．1．2 NetLogo建模平台

4．1．3 STEPS软件简介

4．2 系统建模方法

4．2．1 建模思路及过程

4．2．2 NetLogo行人仿真界面

4．2．3 仿真空间建立模块

4．2．4 行人产生模块

4．2．5 方向判定模块

4．2．6 速度判定模块

4．2．7 速度、密度统计机理

4．3 小结

5 仿真结果分析

5．1 取定不同的速度，研究行人的速度．密度曲线

5．1．1 模型运行结果分析

5．1．2 实际调研数据与模型运行结果对比

5．2 不同通道宽度对行人运动的影响

5．2．1 Agent运行结果分析

5．2．2 STEPS运行结果分析

5．2．3 NetLogo和STEPS运行结果比较

5．3 通道中行人不同的速度分布对行人流的影响

5．4 基于STEPS平台的，通道隔离栅栏对行人运动的影响研究

5．4．1 STEPS行人仿真界面

5．4．2 参数选取

5．4．3 结果分析

5．5 行人对向运动研究

5．6 行人仿真应用

5．7 小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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