考慮群組行為的人員運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)與模型研究.pdf

1、科學(xué)合理地量化行人的運(yùn)動(dòng)行為，不僅能為行人交通設(shè)施的設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)，并且可為行人應(yīng)急疏散方案的制定提供技術(shù)支持。人的社會(huì)屬性使得群組運(yùn)動(dòng)非常普遍，行人的這種運(yùn)動(dòng)行為已引起國(guó)內(nèi)外研究者的密切關(guān)注。為了深入了解群組的行為特性及其對(duì)行人交通的影響，我們采用實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合的方法研究人員運(yùn)動(dòng)行為，構(gòu)建考慮群組行為的人員運(yùn)動(dòng)模型。
　　為了探究行人成組行走時(shí)的心理特性和運(yùn)動(dòng)特性，本文開展了群組運(yùn)動(dòng)的問卷調(diào)查和觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。我們主要從群組普遍性

2、、群組大小、群組成員間的人際距離、信息傳遞、互助行為等方面分析了行人成組運(yùn)動(dòng)時(shí)的心理行為，結(jié)果表明:同伴間的群體意識(shí)非常強(qiáng)烈，且這種心理會(huì)對(duì)行人的運(yùn)動(dòng)特性產(chǎn)生影響，不應(yīng)該忽略群組運(yùn)動(dòng)對(duì)實(shí)際疏散過程的影響。在觀測(cè)實(shí)驗(yàn)中，主要關(guān)注了同一群組內(nèi)行人運(yùn)動(dòng)的相似性和不同群組類型的運(yùn)動(dòng)差異性;結(jié)果表明:和單個(gè)行人相比，行人成組行走會(huì)降低行人的運(yùn)動(dòng)速度;同一群組內(nèi)，行人的速度、邁步頻率、偏向角度有高度的相似性;性別對(duì)兩人組的運(yùn)動(dòng)速度影響較小，而對(duì)兩人

3、組的運(yùn)動(dòng)頻率影響比較明顯;由于社會(huì)關(guān)系的不同，情侶組和普通朋友組的人際距離、邁步頻率及速度的差異較大。
　　為了更加細(xì)致地分析群組間、群組與環(huán)境間的相互作用，本文開展了四類實(shí)驗(yàn):群組在通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、群組繞障運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、群組相向運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)及群組交叉運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)群組在通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的分析發(fā)現(xiàn):對(duì)于小群組來(lái)說，并肩行走是群組成員最傾向的運(yùn)動(dòng)模式;隨著通道寬度的增加，群組的軌跡、速度、構(gòu)型、成員間差異性都會(huì)發(fā)生變化。通過對(duì)群組繞障實(shí)驗(yàn)的

4、分析，獲得了行人繞行障礙物的決策時(shí)間、決策距離及行人與障礙物、墻壁的特征距離;發(fā)現(xiàn):盡管群組大小不同，但是群組成員繞行的決策時(shí)間及決策距離大致相同，決策時(shí)間約為1.5s，決策距離約為2m，行人與障礙物的特征距離約為0.50m，與墻壁的特征距離為0.3m。通過對(duì)相向群組運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的分析發(fā)現(xiàn):面對(duì)相向行人沖突，行人采取繞障行為的決策時(shí)間一般在相遇前1.3s～2s，決策距離在相遇前1.8m～3m，相向行人相遇后，群組成員一般需要0.37s～1s

5、，行走0.5m～1.2m恢復(fù)繞行前運(yùn)動(dòng)方向;相對(duì)于大群組行人，小群組行人的決策時(shí)間和決策距離稍大，而恢復(fù)時(shí)間及恢復(fù)距離要稍小，這可能跟群組運(yùn)動(dòng)的靈活性及運(yùn)動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)力有關(guān)。通過對(duì)群組交叉運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的分析，我們發(fā)現(xiàn)了多種解決沖突的方式:加速前向繞行、減速后向繞行、等待繞行、相遇前保持低速運(yùn)動(dòng)等;從發(fā)生運(yùn)動(dòng)偏移的頻次來(lái)看，小群組的行人更容易發(fā)生側(cè)向偏移;當(dāng)群組較小時(shí)，群組在交叉區(qū)域前后，速度變化不大;隨著群組的增大，行人速度下降越明顯;且群組達(dá)到

6、十字交叉區(qū)域的先后順序?qū)θ航M行走優(yōu)勢(shì)有明顯的影響。
　　為了研究行人成組行為對(duì)行人運(yùn)動(dòng)效率的影響，在傳統(tǒng)的場(chǎng)域模型基礎(chǔ)上，通過引入群組場(chǎng)，獲得了考慮群組行為的人員運(yùn)動(dòng)模型;參照靜態(tài)場(chǎng)的設(shè)置方法，本文提出了兩種基本的群組場(chǎng)生成方法，即:由群組中心生成群組場(chǎng)（方法1）和由群組領(lǐng)導(dǎo)者生成群組場(chǎng)（方法2），并將該模型用于相向行人流的模擬。通過模擬發(fā)現(xiàn):相同密度下，含有群組的人群更容易發(fā)生擁堵，并且隨著群組的增大，人群的擁塞密度呈現(xiàn)減小的趨

7、勢(shì);對(duì)比方法1和方法2的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用方法2的模擬結(jié)果優(yōu)于方法1;另外，我們研究了相向行人非對(duì)稱進(jìn)入及運(yùn)動(dòng)傾向?qū)θ航M運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的影響，相向行人數(shù)目越均衡，人群運(yùn)動(dòng)效率越小;群組越大，行人動(dòng)力系統(tǒng)受相向行人比例的影響也越大。
　　出口是疏散系統(tǒng)中關(guān)鍵的組成部分，合理科學(xué)地描述出口的影響能夠保證模型預(yù)測(cè)疏散結(jié)果的準(zhǔn)確性。以場(chǎng)域模型為基礎(chǔ)，通過引入虛擬參考點(diǎn)的思想，提出了一種靜態(tài)場(chǎng)設(shè)置方法，來(lái)改善場(chǎng)域模型在模擬寬出口場(chǎng)景的不足。通過對(duì)