通道中单向与相向行人流运动特征的实验研究
发布时间：2022-01-13 02:38
随着世界各国城镇化建设的不断推进,城市人口占总人口的比重逐年升高。面对公共交通设施内日益频繁的拥挤现象以及大规模人群集会中的踩踏事故,有必要对行人动力学进行深入研究以更好地实施人群管控,保证行人出行和集会时的舒适性和安全性。单向与相向行人流是日常生活中最常见的运动形式,基于当前研究现状,我们开展了直角转弯处、楼梯上和包含两人群组的单向与相向行人流运动实验。通过提取行人运动轨迹,我们系统地研究了这三个场景中行人在宏观与微观层面上的运动特征。首先,我们研究了不同密度下单向与相向行人流穿过一个直角转弯通道时的运动特征,得到了基本图、时空图、转弯处速度和角速度变化等定量结果。与类似场景下的德国实验进行对比,发现密度较高时德国行人的运动速度小于中国行人。根据时空图,行人在转弯处会出现压缩现象。随着通道内密度的升高,越来越多的人开始肩并肩行走,导致更多行人只能沿外侧运动,因此压缩现象会减弱。与单向运动相比,相向运动中由于行人的相互避让及分层现象,压缩现象会表现得更弱一些,甚至会在高密度下由于拥挤和堵塞的出现而基本消失。实验中单向运动的最大压缩率为53%,而相向运动则为24%。通过速度与位置的关系,...
【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】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１密集行人流场景．??曰益提高的生活水平和便捷的公共交通使大型集会发生得越来越频繁，并??
行人楼??梯运动的影响。??数字图像分析技术的发展为行人运动观测研宄的进一步深入提供了可能。??Ｈｅｌｂｉｎｇ和Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ等人［１６，?１７］研究了?２００６年穆斯林麦加朝觐期间，加马拉大??桥入口处的单向行人流，发现随着密度的升高，人群运动状态会出现从层流到??走走停停，再到湍流的突变。当走走停停现象出现约３０分钟、湍流现象出现约??１０分钟后，踩踏事故发生。此外，他们还得到了最高密度为１０人／ｍ２的基本??图，发现即使是在十分拥挤的情况下，速度和流量也不会完全降到零，如图１．２??所不。Ｍａ等人［１８］研宄了爱的大游彳丁踩踏事件中事故发生地附近的尚密度行人??流，发现行人运动流场中存在涡旋结构和点汇，如图１．３?（ｂ）。整个研宄场景??持续处于高密度状态，由于行人间相互推挤，人群的整体速度大小和方向存在??较大波动。Ｋｒａｕｓｚ等人［１９］也对此次事故视频进行了分析，为满足实时性要??求，他们并没有提取行人的运动轨迹，而是直接使用稠密光流法来检测视频中??人群运动的异常，结果证明他们的方法可以识别出当时出现的大部分异常情??况。除了上述关于踩踏事故的人群运动分析以外，一些真实地震场景下的疏散??视频也得到了进一步的分析。Ｂｅｒｎａｒｄｉｎｉ等人［２０］收集了?１５个地震场景的疏散视??频，基于轨迹进行了速度、加速度、相互距离和与障碍物距离的分析，得到了??它们的概率分布。由于视频中的疏散人员处于恐慌状态，并希望尽可能快地跑??到安全区域，在相同密度下的速度和流量均远高于正常行走状态，且测得的自??由运动速度高达３．２９?ｍ／ｓ。??（ａ）麦加朝觐踩踏事件中的湍流现象［１７］?（ｂ）爱的大游行踩踏事件中的流
?第１章绪论???■＇焉?ｉ、“?盡遍■■金??（ａ）单列运动实验场景［２３］?（ｂ）直通道单向运动实验场景［３８］??图１．４?一维与二维条件下的单向运动实验场景??由于相向运动中存在冲突，行人间的相互作用方式更为复杂。这里我们将??行人的相向运动分为两类：一是个体间的；二是群体间的。??Ｍｏｕｓｓａｉｄ等人［５０］开展了个体相向运动的可控实验，发现大多数的参与者??都会选择往右运动来避免对向行人。他们解释这种方向偏好是一种根据长期生??活经验而养成的行为习惯，它出现的原因是人们发现当他们都选择往同一方向??避让时，可以提高相互间的协调性，而具体的方向偏好（左或右）则与人们所??处的文化环境等因素有关。同样地，Ｍａ等人［５１］也在中国参与者中得到了类似??的结果。需要指出的是，虽然上述两个研宄都根据社会力模型的设定，对人与??人之间的作用力进行了量化，但只针对了运动行人绕过静止行人的场景，而未??得到两行人相向运动时的结果。Ｈｕｂｅｒ等人［５２］研宄了行人沿不同角度穿过干预??者时的运动特征，结果显示当行人与千预者运动方向形成的角度为１８０°时??（即相向运动条件下），运动过程中的速度变化量最小，这是由于当前行人能??够对视野正前方其他个体的运动做出更准确的预估，从而更早地采取避让措施??以减小其对自身运动的影响。Ｐａｒｉｓｉ等人［５３］通过设定加速度和角速度阈值来检??测相向运动中的避障策略。当仅有两个个体时，转向是最主要的避让方式，而??当行人数量增多时，一些行人不得不通过减速来进行避让。有趣的是，他们还??发现转向并减速是行人有意识的避让结果，即除了仅转向和仅减速之外的第三??种避障策略。前面提到
【参考文献】：
博士论文
[1]建筑楼梯区域人员疏散行为的实验与模拟研究[D]. 霍非舟.中国科学技术大学 2015
本文编号：3585901
【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】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１密集行人流场景．??曰益提高的生活水平和便捷的公共交通使大型集会发生得越来越频繁，并??
行人楼??梯运动的影响。??数字图像分析技术的发展为行人运动观测研宄的进一步深入提供了可能。??Ｈｅｌｂｉｎｇ和Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ等人［１６，?１７］研究了?２００６年穆斯林麦加朝觐期间，加马拉大??桥入口处的单向行人流，发现随着密度的升高，人群运动状态会出现从层流到??走走停停，再到湍流的突变。当走走停停现象出现约３０分钟、湍流现象出现约??１０分钟后，踩踏事故发生。此外，他们还得到了最高密度为１０人／ｍ２的基本??图，发现即使是在十分拥挤的情况下，速度和流量也不会完全降到零，如图１．２??所不。Ｍａ等人［１８］研宄了爱的大游彳丁踩踏事件中事故发生地附近的尚密度行人??流，发现行人运动流场中存在涡旋结构和点汇，如图１．３?（ｂ）。整个研宄场景??持续处于高密度状态，由于行人间相互推挤，人群的整体速度大小和方向存在??较大波动。Ｋｒａｕｓｚ等人［１９］也对此次事故视频进行了分析，为满足实时性要??求，他们并没有提取行人的运动轨迹，而是直接使用稠密光流法来检测视频中??人群运动的异常，结果证明他们的方法可以识别出当时出现的大部分异常情??况。除了上述关于踩踏事故的人群运动分析以外，一些真实地震场景下的疏散??视频也得到了进一步的分析。Ｂｅｒｎａｒｄｉｎｉ等人［２０］收集了?１５个地震场景的疏散视??频，基于轨迹进行了速度、加速度、相互距离和与障碍物距离的分析，得到了??它们的概率分布。由于视频中的疏散人员处于恐慌状态，并希望尽可能快地跑??到安全区域，在相同密度下的速度和流量均远高于正常行走状态，且测得的自??由运动速度高达３．２９?ｍ／ｓ。??（ａ）麦加朝觐踩踏事件中的湍流现象［１７］?（ｂ）爱的大游行踩踏事件中的流
?第１章绪论???■＇焉?ｉ、“?盡遍■■金??（ａ）单列运动实验场景［２３］?（ｂ）直通道单向运动实验场景［３８］??图１．４?一维与二维条件下的单向运动实验场景??由于相向运动中存在冲突，行人间的相互作用方式更为复杂。这里我们将??行人的相向运动分为两类：一是个体间的；二是群体间的。??Ｍｏｕｓｓａｉｄ等人［５０］开展了个体相向运动的可控实验，发现大多数的参与者??都会选择往右运动来避免对向行人。他们解释这种方向偏好是一种根据长期生??活经验而养成的行为习惯，它出现的原因是人们发现当他们都选择往同一方向??避让时，可以提高相互间的协调性，而具体的方向偏好（左或右）则与人们所??处的文化环境等因素有关。同样地，Ｍａ等人［５１］也在中国参与者中得到了类似??的结果。需要指出的是，虽然上述两个研宄都根据社会力模型的设定，对人与??人之间的作用力进行了量化，但只针对了运动行人绕过静止行人的场景，而未??得到两行人相向运动时的结果。Ｈｕｂｅｒ等人［５２］研宄了行人沿不同角度穿过干预??者时的运动特征，结果显示当行人与千预者运动方向形成的角度为１８０°时??（即相向运动条件下），运动过程中的速度变化量最小，这是由于当前行人能??够对视野正前方其他个体的运动做出更准确的预估，从而更早地采取避让措施??以减小其对自身运动的影响。Ｐａｒｉｓｉ等人［５３］通过设定加速度和角速度阈值来检??测相向运动中的避障策略。当仅有两个个体时，转向是最主要的避让方式，而??当行人数量增多时，一些行人不得不通过减速来进行避让。有趣的是，他们还??发现转向并减速是行人有意识的避让结果，即除了仅转向和仅减速之外的第三??种避障策略。前面提到
【参考文献】：
博士论文
[1]建筑楼梯区域人员疏散行为的实验与模拟研究[D]. 霍非舟.中国科学技术大学 2015
本文编号：3585901
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3585901.html