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基于元胞自动机的同伴群行人交通仿真研究

作　者: 蒲刚
导　师: 何民
学　校: 昆明理工大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 行人交通同伴群行人元胞自动机系统仿真相变点
分类号: U491
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着出行方式的多样化,行人可以选择各种各样的交通方式出行,但是绝大多数出行的开始与结束都是以步行完成,所以说步行交通在各种交通方式中有其不可替代的重要作用,同时步行交通也引发了各种各样新的交通问题。在世界上许多大城市中,因步行所引起的交通问题严重影响着整个交通系统的运行效率,同时还带来了很多的安全隐患,如行人踩踏、拥堵事件等。由此,国内外相关机构、单位及个人均纷纷开展行人交通特性的研究,以期掌握行人交通的宏观及微观特征,了解行人行为机理,对行人交通进行规划管理,提升行人交通效率,增强安全性以及减小行人对其他交通方式的影响。本文在综述行人交通研究现状的基础上,对介于宏观行人特性与微观行人交通特性之间的中观层面——同伴群行人交通进行研究,以求进一步丰富和完善行人交通流的研究体系。同时,在分析研究的基础上,通过建立元胞自动机模型,对同伴群行人交通进行了仿真研究。利用计算机仿真技术,研究同伴群行人对行人微观、宏观交通特性的影响。以从中观层面对行人交通特性的研究,有效的串联了行人交通的微观层面以及宏观层面。本论文从实际采集的同伴群行人数据以及同伴群仿真数据两个方面对同伴群行人交通特性进行研究的前提条件下。对下列几个问题进行深入分析研究：一、同伴群行人交通特性分析研究本文通过视频技术收集公共场所同伴群行人步行数据,在对同伴群的识别的基础上,研究其构成、形态、行进、变形的特征及规律。对介于行人群体与个体行人之间的少数个体结伴同行的同伴群行人交通进行深入剖析。二、同伴群行人内部成员之间微观影响分析通过计算机软件技术,处理所采集的公共场所同伴群行人步行数据,以此分析同伴群行人内部成员之间相互影响及作用机理,进而研究同伴群行人交通特性。三、元胞自动机模型构建及应用对元胞自动机的定义、构成、特征进行分析,从本质上掌握元胞自动机模型的构建原理以及构建方法。基于对同伴群行人交通特性的研究总结,定义同伴群行人交通元胞自动机模型的元胞、元胞空间、元胞领域、元胞更新规则等。同时借助Flash SC3程序设计语言实现所定义的行人交通元胞自动机模型的计算机仿真程序,对同伴群行人交通进行深入的仿真研究。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-16
  1.1 论文的研究背景、目的及意义  9-10
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 研究目的及意义  10
  1.2 国内外行人交通研究综述  10-13
    1.2.1 行人交通流  10-11
    1.2.2 行人交通模型及仿真研究  11-12
    1.2.3 国内外元胞自动机在交通研究中的研究现状简介  12-13
  1.3 论文的研究方法和研究内容  13-16
    1.3.1 研究方法  13-14
    1.3.2 研究内容  14-16
第二章元胞自动机  16-20
  2.1 元胞自动机的定义  16
  2.2 元胞自动机的构成  16-18
  2.3 元胞自动机的特征  18-20
第三章同伴群行人交通特性研究  20-33
  3.1 同伴群行人交通特性分析研究  20-21
  3.2 数据的需求分析  21
  3.3 基于视频信息的同伴群行人的辨识  21-22
  3.4 数据采集及处理  22-27
    3.4.1 数据采集方法分类  22-23
    3.4.2 视频采集过程  23-27
  3.5 同伴群行人数据  27-29
    3.5.1 处理软件及方法  27-28
    3.5.2 同伴群成员速度数据的抽样方法选择及样本量的选取  28
    3.5.3 同伴群成员速度数据精度提升及误差处理  28-29
  3.6 同伴群交通特性分析  29-32
    3.6.1 同伴群成员速度的相关分析  29-31
    3.6.2 同伴群成员速度与其相关间距的相关分析  31-32
  3.7 本章小结  32-33
第四章基于元胞自动机的同伴群行人仿真  33-56
  4.1 程序开发介绍  33
  4.2 同伴群行人交通仿真系统开发及应用  33-38
    4.2.1 同伴群元胞自动机模型建立  33-37
      4.2.1.1 行人流环境描述  33-34
      4.2.1.2 行人运动规则  34-37
      4.2.1.3 数据采集  37
    4.2.2 软件介绍  37-38
  4.3 同伴群行人系统仿真及数据分析  38-54
    4.3.1 单向行人流仿真研究  39-47
      4.3.1.1 不同成员数同伴群单向行人流仿真研究  39-43
      4.3.1.2 不同比例同伴群行人对的单向行人交通的仿真研究  43-47
    4.3.2 双向行人流仿真研究  47-54
      4.3.2.1 不同成员个数的双向同伴群行人交通的仿真研究  47-48
      4.3.2.2 不同比例同伴群行人的双向行人交通的仿真研究  48-52
      4.3.2.3 不同仿真行人总数的双向行人交通的仿真研究  52-54
  4.4 本章小结  54-56
第五章结论与展望  56-59
  5.1 研究结论  56-57
  5.2 展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-67
附录  67-77

基于元胞自动机的同伴群行人交通仿真研究

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