城市軌道交通站臺乘客擁擠感知及行為動力學建模.pdf

1、站臺作為城市軌道交通系統(tǒng)與乘客直接交互的服務平臺，其高峰時段的擁擠客流管控技術(shù)已成為提升系統(tǒng)網(wǎng)絡化運營效率的主要瓶頸。站臺擁擠是集散乘客交通流自組織和他組織復合作用下的時空演化結(jié)果。擁擠狀態(tài)下，乘客對站臺空間環(huán)境、設施布局等靜態(tài)環(huán)境，以及集散乘客交通流狀況等動態(tài)環(huán)境的擁擠感知差異對其運動行為影響顯著，導致站臺乘客行為動力學特性相比于車站其他行人交通設施處差異明顯。因此，系統(tǒng)地研究站臺乘客擁擠感知影響因素及其顯著性，構(gòu)建更符合擁擠狀態(tài)下乘

2、客心理學和行為學特性的城市軌道交通站臺乘客行為模型，將有助于研究乘客在復雜環(huán)境約束下的局部交互導致宏觀現(xiàn)象的非線性特征，為站臺擁擠管理提供理論基礎(chǔ)。
　　本文以城市軌道交通站臺集散乘客研究對象，重點研究基于擁擠感知的站臺集散乘客行為動力學建模的相關(guān)理論與方法。論文的主要工作包括以下四方面:
　　(1)在闡述站臺研究范圍的基礎(chǔ)上，針對北京市軌道交通典型車站的站臺乘客集散行為開展了行為觀測實驗，設計了基于視頻的乘客擁擠感知偏好調(diào)

3、查問卷，為乘客個體擁擠感知建模提供理論依據(jù);設計了交通流基本圖數(shù)據(jù)采集實驗，基于人工現(xiàn)場觀測和視頻拍攝等數(shù)據(jù)采集技術(shù)，采集統(tǒng)計了乘客交通流速度和密度樣本數(shù)據(jù)，為仿真模型的有效性驗證提供實踐依據(jù)。針對乘客交通流基本圖的研究表明:與站臺連接通道處、站臺處的乘客交通流基本圖與Grenshidds模型具有較好的一致性，擬合優(yōu)度均達到0.74以上。
　　(2)在分析站臺擁擠內(nèi)涵及乘客擁擠感知影響因素的基礎(chǔ)上，設計了個體擁擠感知偏好實驗以獲取

4、個體主觀偏好數(shù)據(jù)。針對擁擠感知偏好數(shù)據(jù)的有序離散特性，構(gòu)建了擁擠感知影響因素的有序選擇Probit模型，采用極大似然估計方法估計了模型參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，分別計算了18個影響乘客個體擁擠感知的解釋變量的邊際效應，研究結(jié)果表明:同等站臺擁擠環(huán)境下，解釋變量的單位改變量對乘客處于相應站臺擁擠環(huán)境下個體擁擠感知概率的影響存在明顯差異。其中，9個解釋變量對乘客個體擁擠感知影響的顯著性存在明顯的相變現(xiàn)象。
　　(3)根據(jù)既有的感知-決策-動作

5、行人微觀行為分析框架，從認知科學角度，分析了站臺集散乘客擁擠感知過程，闡述了個體單元和視覺信息建模假設的必要性。根據(jù)個體單元建模假設，將乘客個體抽象為具有環(huán)境感知、行為決策和動作執(zhí)行三種能力的Agent，并針對大規(guī)模Agent仿真模型計算效率與建模細致度的平衡問題，建立了基于環(huán)境感知-行為決策-動作執(zhí)行三層體系結(jié)構(gòu)的乘客適應性Agent模型。借鑒HCM研究成果，將乘客個體行為空間劃分為個體空間和感知空間兩部分，建立了基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)的個體空

6、間回歸模型，根據(jù)視覺信息建模假設，提出了基于視覺信息的個體感知空間概念，將乘客個體感知空間抽象為乘客個體視覺范圍內(nèi)與其最先發(fā)生碰撞的個體和障礙物的物理距離。在此基礎(chǔ)上，建立了基于神經(jīng)元模型的擁擠感知函數(shù)，從認知科學的角度，提出了基于視覺信息的乘客擁擠感知信息表征方法，即將乘客擁擠感知信息定義為個體與其視覺范圍內(nèi)其他個體和障礙物的心理碰撞距離。
　　(4)站臺乘客行為建模的關(guān)鍵是如何描述擁擠狀態(tài)下乘客個體運動方向和速度的選擇行為。針

7、對站臺集散乘客個體認知推理決策的特點，基于擁擠感知信息，分別建立了描述站臺乘客個體運動方向和速度選擇行為的認知啟發(fā)規(guī)則及其數(shù)學模型。分別設計了簡單步行通道、復雜島式站臺兩種仿真實驗場景，開發(fā)了站臺乘客仿真模型，確定了合理的仿真測試方案和具體步驟，以驗證仿真模型的有效性。研究結(jié)果表明:基于視覺信息的表征的乘客個體擁擠感知信息對其運動行為影響顯著，較好地刻畫了擁擠狀態(tài)下乘客群體的感知機制對其行為動力學特性的影響，其變化結(jié)果與乘客擁擠感知影響