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《北京交通大学》 2017年
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基于社会力模型的地铁枢纽站行人流动态特性与疏散研究

杨晓霞  
【摘要】:地铁具有运量大、能耗低、污染少和乘坐方便等特点,在城市公共交通服务方面发挥的作用日益显著,已成为解决交通拥堵问题的首选方案。随着地铁的快速发展,地铁网络化格局逐步形成,客流吸引量持续增长。地铁枢纽站作为多条地铁线路的汇集处,客流集散量较大,对站内疏散系统的安全性能要求更高,针对枢纽站内行人流动态特性和疏散问题的研究吸引了国内外学者和研究机构的广泛关注。由于地铁枢纽站内部结构复杂和行人流量较大,极易导致瓶颈处产生堵塞,形成安全隐患。一旦发生火灾、地震和恐怖袭击等突发事件,在应急疏散方案不合理的情况下将引发严重的拥挤踩踏事故。通过对行人流动态特性和演化规律进行预研究,制定合理的应急疏散方案,对行人流进行有效的疏导和控制,是减少地铁枢纽站内事故发生和保障行人出行安全的关键。综合分析国内外的研究现状,本文基于社会力模型,重点围绕地铁枢纽站行人流的动态特性和疏散问题展开相关分析与研究,主要研究内容概括如下:1.研究行人异质性与直通道内双向行人流动态特性的关系,建立基于社会力模型和质量守恒定律的行人运动混合模型,实现对行人密度和运动状态的预测。基于社会力模型,研究行人的异质性对直通道内双向行人流自由运动速度、崩溃概率和崩溃开始时间的影响,解决人群的异质性与行人流复杂运动特性间的内部联系问题,进而建立基于社会力模型和质量守恒定律的行人运动混合模型,实现对地铁枢纽站直通道内异质性人群密度和运动状态的预测,提高安全预警能力。2.建立考虑行人兴奋度的社会力模型,研究瓶颈通道内单/双向行人流的动态特性和通行能力。考虑到疏散过程中行人的兴奋度会受到期望速度实现度、周围行人和环境的影响,建立考虑行人兴奋度的社会力模型,并给出模型的有效性验证,得到通道瓶颈对单/双向行人流运动轨迹线、分层结构和崩溃现象的作用效果,给出行人流出量与运动状态间的关系,进而解决通道瓶颈对行人流动态特性和通行能力的影响问题。3.建立考虑引导员的行人运动模型,研究引导员情形下行人的疏散问题。提出引导员的导航力,并综合考虑个体行为、从众行为和墙等外界环境对不跟随人群期望方向的影响,基于社会力模型建立考虑引导员的行人运动模型,并给出模型的有效性验证,得到引导员的加入、从众行为和期望速度对疏散动态特性和疏散能力的作用效果,进而解决引导员对地铁枢纽站内行人疏散能力的影响问题。4.建立基于蚁群优化算法的地铁站台行人分布预测模型,研究火灾下站台行人的疏散问题。综合考虑列车时刻表、到候车区域的距离和车站的物理结构等因素对候车区域选择行为的影响,利用社会力模型驱动行人运动,建立一种站台行人分布预测模型,并给出模型的有效性验证和对比结果,得到站台行人密度的最大阈值,进而解决站台行人分布和火源参数对疏散能力的影响问题。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U231.96

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