基于行人占據(jù)區(qū)域的泰森多邊形密度統(tǒng)計(jì)方法及其模型研究.pdf

1、行人動(dòng)力學(xué)的研究一直是火災(zāi)等緊急情況下人員疏散研究的重要內(nèi)容。人員疏散的實(shí)驗(yàn)研究和模型研究一直是行人動(dòng)力學(xué)中主要的方向。研究者通過(guò)大量觀測(cè)和可控實(shí)驗(yàn)，獲得行人的運(yùn)動(dòng)行為特征，揭示人員運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但是仍然缺乏足夠的定量校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　本文在總結(jié)了前人對(duì)于實(shí)驗(yàn)中全局密度與局部密度統(tǒng)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，基于泰森多邊形方法，結(jié)合人際關(guān)系距離與視野的概念，提出了一種行人占據(jù)多邊形的速度密度統(tǒng)計(jì)方法。并基于此方法提出了與行人樣點(diǎn)屬性不同的虛擬

2、樣點(diǎn)，來(lái)代替邊界等障礙物。通過(guò)對(duì)平均密度平均速度的比較發(fā)現(xiàn)，本文方法得到的結(jié)果比傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法得到的結(jié)果波動(dòng)更小且更接近于連續(xù)變化、在密度低時(shí)比泰森多邊形方法的結(jié)果更符合實(shí)際情況;而對(duì)于個(gè)人的速度密度散點(diǎn)圖，本文方法的結(jié)果也比泰森多邊形方法的結(jié)果更為集中，尤其是除去了密度小而速度低的不合理數(shù)據(jù)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)行人前向120°視野范圍內(nèi)面積來(lái)計(jì)算行人的局部密度，并與泰森多邊形、行人占據(jù)多邊形計(jì)算的局部密度相比較，發(fā)現(xiàn)采用前向120°方法得到的密度

3、能更好地符合行人速度密度基本關(guān)系。并基于此得到了不同的局部密度情況下行人的速度分布以及行人局部密度速度的關(guān)系，豐富了行人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　本文借鑒了交通流中的跟馳模型及行人運(yùn)動(dòng)方向變化機(jī)制，根據(jù)行人占據(jù)多邊形的特點(diǎn)，提出了基于行人占據(jù)多邊形的行人運(yùn)動(dòng)模型。利用該模型對(duì)單通道和存在瓶頸的單通道場(chǎng)景進(jìn)行了模擬。模型中將前向120°視野范圍分成了三部分——正前方、左前方、右前方，提出了兩種方向確定方式:1）選取三部分中加權(quán)面積最大的方向

4、，2）根據(jù)三部分加權(quán)面積的大小，以概率方式選取方向。同時(shí)速度大小也有兩種確定方式:A）根據(jù)前向120°視野范圍的面積得到局部密度來(lái)計(jì)算速度，B）根據(jù)選取方向?qū)?yīng)面積得到局部密度來(lái)計(jì)算速度。兩兩組合共有四種方案。經(jīng)過(guò)對(duì)單通道場(chǎng)景的模擬發(fā)現(xiàn)，1）B）組合的結(jié)果最符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明大部分行人在行走時(shí)都是以1）B）方式確定其運(yùn)動(dòng)方向和速度大小的。通過(guò)在邊界上添加虛擬樣點(diǎn)來(lái)代替邊界以及形成瓶頸，對(duì)存在瓶頸的單通道場(chǎng)景進(jìn)行了模擬，得到了擁堵和拱形分