行人交通仿真研究進(jìn)展-在線瀏覽
2024-08-04 17:07本頁(yè)面
【正文】 機(jī)游戲和動(dòng)畫中引入的?？傮w來說，比較受認(rèn)同和引用的模型有五個(gè)：成本效益元胞模型、元胞自動(dòng)機(jī)模型、磁力模型、社會(huì)力模型和排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型。3 典型的微觀行人仿真模型（Benefit cost cellular model）成本效益元胞模型是由Gipps 和 Marksjo于1985年提出的。每個(gè)元胞最多能被一個(gè)行人占據(jù)，且模型根據(jù)周圍元胞的情況對(duì)每個(gè)行人所在的元胞賦成本值S。成本值S的計(jì)算公式可以參看Gipps 和 Marksjo的論文。每個(gè)元胞的成本值與其周圍的九個(gè)元胞（包括自己）有關(guān)，行人將向效益值最大的元胞移動(dòng)。 元胞自動(dòng)機(jī)模型（Cellular Automata model）空間、時(shí)間和狀態(tài)都離散的元胞自動(dòng)機(jī)（CA）模型在機(jī)動(dòng)車的仿真中應(yīng)用的比較多。CA模型也把行人模擬成元胞當(dāng)中的實(shí)體。元胞的占據(jù)狀態(tài)由一些沒個(gè)步長(zhǎng)都更新的局部鄰居規(guī)則決定。在每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)，每個(gè)元胞只能處于“被占據(jù)”與“不被占據(jù)”兩種狀態(tài)中的一種。第一個(gè)進(jìn)程是隊(duì)列更換規(guī)則：如果行人左邊或右邊的一個(gè)或兩個(gè)都空閑，行人就會(huì)被分配到當(dāng)前的和鄰近的隊(duì)列中間隙最大的那個(gè)隊(duì)列中去。第二個(gè)進(jìn)程是基于有效間隙和速度估計(jì)的速度分配。雖然CA模型同樣比較有利于數(shù)據(jù)更新，但是CA模型嘗試性的規(guī)則更新卻是不可取的，因?yàn)檫@并沒有真實(shí)反映行人的行為。行人看起來是在各個(gè)格子當(dāng)中跳動(dòng)。模型運(yùn)用磁場(chǎng)力學(xué)的原理對(duì)行人運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬。在磁場(chǎng)吸引力和排斥力的作用下，行人向著目的地運(yùn)動(dòng)并避免與其他行人障礙物沖突。 模型中，所有來自目的地、障礙物、其他行人的合力共同作用于每個(gè)行人，決定了每個(gè)行人在任意時(shí)刻的速度，這個(gè)速度到達(dá)某個(gè)給定的上限時(shí)將維持恒定。模型中墻壁等障礙物用一系列連續(xù)的點(diǎn)來表示，當(dāng)行人不能直接到達(dá)目的地時(shí)，某些特殊的地點(diǎn)（如墻角）被設(shè)定為臨時(shí)目的地。但是，與成本效益元胞模型類似，由于磁場(chǎng)強(qiáng)度值設(shè)定的任意性，該模型的參數(shù)標(biāo)定較為困難。社會(huì)力的概念并不是指物理上實(shí)際存在的力，而是以一種虛擬的方式代表行人的社會(huì)心理以及行人之間、行人和環(huán)境之間的相互作用?？偸窍Ｍ砸欢ǖ钠谕俣瘸谕姆较蜻\(yùn)動(dòng)， 因此，行人在行走過程中都會(huì)期望能在較短的時(shí)間內(nèi)調(diào)整他當(dāng)前的實(shí)際速度行人與墻壁、其他行人的相互作用包括排斥和摩擦。社會(huì)力模型中，常常用和分別代表行人之間、行人和墻壁之間的相互作用力。但是如果兩個(gè)人之間的距離小于他們的半徑之和（一個(gè)行人用一定半徑的圓代替）的話，就代表他們有身體上的接觸。應(yīng)該說，社會(huì)力模型是到目前為止最好的行人微觀仿真模型。模型仿真的結(jié)果顯示行人交通流具有自組織的特性。一個(gè)是模型并不能完全保證行人之間不出現(xiàn)碰撞（交疊），其表現(xiàn)就是從仿真過程來看會(huì)出現(xiàn)有些行人跑到別人的“身體”里面去了，而這是不現(xiàn)實(shí)的，所以社會(huì)力模型還需要一個(gè)像磁力模型中的那種避碰力來防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。 排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型（Queuing network model）Lovas、Thompson、和Watts等幾位學(xué)者將微觀行人仿真用于了疏散設(shè)計(jì)，他們用排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型作為模擬建筑物火災(zāi)疏散的工具。每一行人離開一
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