1、步行是一種最基本、最原始的出行方式，是人們各種出行活動(dòng)不可分割的一部分。不同于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)受限于固定的道路環(huán)境以及特定的交通規(guī)則，行人的運(yùn)動(dòng)分布于整個(gè)城市內(nèi)的地面空間以及建筑物內(nèi)的活動(dòng)空間，沒(méi)有特定的規(guī)則約束，因此其運(yùn)動(dòng)行為具有很大的靈活性、隨機(jī)性。而且行人的走行行為每天都在不斷地重復(fù)和演化，變得非常復(fù)雜，因此無(wú)法利用簡(jiǎn)單的刺激-反應(yīng)模式去預(yù)測(cè)行人在各種情境下的運(yùn)動(dòng)行為。對(duì)于研究者來(lái)說(shuō)，為了更好地認(rèn)清和理解行人復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)行為，就必須通

2、過(guò)大量的實(shí)地觀測(cè)以及可控的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)去探究和掌握行人之間以及行人與環(huán)境之間復(fù)雜的、非線(xiàn)性的相互作用關(guān)系。在此基礎(chǔ)之上，借助于有關(guān)的仿真模型重現(xiàn)觀測(cè)到的行人運(yùn)動(dòng)行為，并將其應(yīng)用到更為廣泛的場(chǎng)景中去模擬和預(yù)測(cè)行人的行為及其和環(huán)境之間的相互影響，從而為行人設(shè)施的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)以及大規(guī)模人群的管理和疏散提供相應(yīng)的理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。本論文的研究也是遵循這一思路，以可控的行人運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，提取和分析行人在各種特定場(chǎng)景下的運(yùn)動(dòng)行為特性，并通過(guò)相關(guān)的微

3、觀仿真模型對(duì)行人的運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行建模和分析。具體地來(lái)說(shuō)，本論文的研究包含以下四個(gè)方面的內(nèi)容:
　　(1)離散時(shí)空下對(duì)向行人流運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)及分析。元胞自動(dòng)機(jī)被廣泛地應(yīng)用于行人運(yùn)動(dòng)建模。然而，使用元胞自動(dòng)機(jī)模型在模擬對(duì)向行人流中經(jīng)常會(huì)遇到死鎖現(xiàn)象的發(fā)生。一個(gè)可能的原因是現(xiàn)有的元胞自動(dòng)機(jī)模型還不能正確地體現(xiàn)行人在運(yùn)動(dòng)時(shí)的認(rèn)知和決策過(guò)程。為了探究如果讓真正的行人在離散的時(shí)間和空間下運(yùn)動(dòng)時(shí)，死鎖現(xiàn)象是否會(huì)出現(xiàn)，組織了一個(gè)對(duì)向行人流運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)

4、驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)者被要求在離散的空間和時(shí)間下運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到了行人之間非常明顯的合作行為，使得兩個(gè)方向的行人群體形成相應(yīng)的離開(kāi)通道，阻止了死鎖現(xiàn)象的發(fā)生。進(jìn)一步，組織了正常情況下的對(duì)向行人運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比顯示:在低密度時(shí)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比較接近，而到了高密度時(shí)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)則出現(xiàn)了很大的差異。實(shí)驗(yàn)的結(jié)論表明為了更好地使用元胞自動(dòng)機(jī)來(lái)模擬對(duì)向行人流必須考慮行人之間廣泛的合作行為。另外，從對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，一些其他的因素比如行人運(yùn)動(dòng)的靈活性、

5、元胞的尺寸以及行人速度的異質(zhì)性也是值得考慮的。
　　(2)基于行為的對(duì)向行人流元胞自動(dòng)機(jī)模型。提出了一種基于行為的對(duì)向行人流元胞自動(dòng)機(jī)模型?？紤]行人的主動(dòng)減速和換道行為，對(duì)開(kāi)口邊界條件下通道內(nèi)的對(duì)向行人流演化進(jìn)行了模擬。提出了優(yōu)勢(shì)通路的概念來(lái)刻畫(huà)行人的換道行為。通過(guò)密度線(xiàn)圖和兩個(gè)分離時(shí)間指標(biāo)對(duì)對(duì)向行人流的演化過(guò)程進(jìn)行量化分析。模擬的結(jié)果表明即使在高密度的條件下新模型也可以形成穩(wěn)定的分層通路，通過(guò)和一些經(jīng)典的對(duì)向行人流元胞自動(dòng)機(jī)模型

6、相比，證明新模型能夠在很大程度上抑制死鎖現(xiàn)象的發(fā)生。
　　(3)有限視野和聽(tīng)覺(jué)條件下交流機(jī)制對(duì)行人疏散的影響研究?；谏鐣?huì)力模型研究了行人在視野和聽(tīng)覺(jué)受限情況下的疏散行為。假設(shè)人群由兩類(lèi)行人組成:一種是了解出口信息的個(gè)體，另一種是不了解出口信息的個(gè)體。在疏散過(guò)程中，不了解出口信息的行人可以和感知域內(nèi)了解出口信息的行人進(jìn)行交流，從而獲得并記憶出口的信息。通過(guò)對(duì)有無(wú)交流以及有無(wú)記憶效應(yīng)幾種情況的仿真對(duì)比，發(fā)現(xiàn)交流和記憶效應(yīng)能夠提高疏散

7、的效率。另外，還探究了兩類(lèi)行人之間的交流行為對(duì)于緊急出口疏散效率的影響。
　　(4)有限視野條件下行人順墻行走行為的實(shí)驗(yàn)及建模。在視野受限的緊急情況下，順墻行走行為被認(rèn)為是一種非常重要的指導(dǎo)行人尋路的行為模式。盡管在現(xiàn)有的許多行人疏散模型中都考慮了行人的順墻行走行為，然而這一方面的實(shí)證研究以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果依然很匱乏。幾個(gè)相關(guān)的問(wèn)題，比如行人是如何尋找墻壁的，行人是如何決定其順墻行走的方向（順時(shí)針或逆時(shí)針），以及行人是如何處置在順墻行走