基于行人行为的城市轨道交通枢纽应急疏散研究

摘要

城市轨道交通以其占地少、能耗少、污染少、运量大、效率高、准点率高、舒适性好等优点，成为解决交通阻塞、节约能源、满足人们出行需求的重要手段之一。随着我国城市轨道交通线路的不断增多，运营组织管理随之由单线运营进入网络运营，由两线或多线组成的枢纽站将多达数百座，不同线路在同一车站进行换乘衔接的情况将越来越多。在这样的枢纽站中，行人也将越来越集中。而城市轨道交通系统是一个安全性苛求系统，一旦发生安全事故将造成极大的人员、财产损失和极恶劣的社会影响，因此，其应急疏散问题得到了政府和国内外学者的广泛关注。
　　由于车站系统本身的复杂性和突发事件的多样性，传统的建模与评估方法难以奏效，而通过仿真是解决此类问题的有效途径。本文采用“数据调研-行人行为建模-模型验证-构建人工系统—计算实验”的思路，对城市轨道交通枢纽内应急疏散的相关问题进行了研究并建立疏散仿真系统，主要研究内容如下:
　　(1)分析城市轨道交通系统内的行人行为，考虑从众效应、运动需求空间、视野范围、规避障碍物等因素，建立行人运动模型。该模型能够较为准确地模拟行人在城市轨道交通枢纽内的运动。
　　(2)分析影响行人路径选择的因素，考虑拥挤度等指标，设计一种应急疏散路径分配算法。建立城市轨道交通枢纽疏散网络结构和拥挤度指标，并基于拥挤度指标在疏散网络上建立路径搜索算法，该算法不仅要为行人找到通往安全区域的最省时间路线，还要保证瓶颈区域不会过于拥挤，从而在总体上减少疏散时间。
　　(3)设计并实现城市轨道交通枢纽应急疏散计算实验。基于平行系统的理论，建立城市轨道交通枢纽应急疏散仿真系统的架构，并设计系统的数据库，用于场景配置和运行时状态记录以及对实验方案的疏散效果进行评估分析;构建城市轨道交通枢纽的人工系统，人工系统需要考虑车站环境、列车逻辑和行人运动;在人工系统上设计典型应急疏散场景进行计算实验，丰富城市轨道交通枢纽应急疏散系统的功能。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要框架

2 预备知识

2．1 行人运动模型

2．1．1 行人仿真模型

2．1．2 社会力模型

2．2 城市轨道交通枢纽应急疏散

2．2．1 城市轨道交通枢纽疏散网络

2．2．2 行人疏散密度

2．2．3 行人疏散速度

2．3 疏散仿真软件

2．4 本章小结

3 城市轨道交通枢纽行人行为特征建模

3．1 从众效应对行人运动的影响

3．1．1 从众效应模型的建立

3．1．2 模型验证

3．2 运动需求空间对行人运动的影响

3．2．1 运动需求空间模型的建立

3．2．2 模型验证

3．3 本章小结

4 基于拥挤度的应急疏散路径选择优化

4．1 影响行人疏散的因素

4．1．1 城市轨道交通枢纽行人路径选择

4．1．2 城市轨道交通枢纽拥挤度

4．1．3 拥挤度对疏散速度的影响

4．2 行人疏散路径选择算法

4．2．1 最短路搜索

4．2．2 最短路Auction算法

4．2．3 算法验证

4．3 计算实验与分析

4．3．1 实验模型构建

4．3．2 结果分析

4．4 本章小结

5 城市轨道交通枢纽应急疏散计算实验设计与实现

5．1 城市轨道交通枢纽应急疏散系统

5．2 计算实验场景设计

5．2．1 数据调研

5．2．2 人工系统构建

5．3 数据库设计

5．4 计算实验方案与实现

5．4．1 计算实验方案配置

5．4．2 计算实验与分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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