城市軌道交通站臺(tái)乘客擁擠感知及行為動(dòng)力學(xué)建模.pdf

1、站臺(tái)作為城市軌道交通系統(tǒng)與乘客直接交互的服務(wù)平臺(tái)，其高峰時(shí)段的擁擠客流管控技術(shù)已成為提升系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)效率的主要瓶頸。站臺(tái)擁擠是集散乘客交通流自組織和他組織復(fù)合作用下的時(shí)空演化結(jié)果。擁擠狀態(tài)下，乘客對(duì)站臺(tái)空間環(huán)境、設(shè)施布局等靜態(tài)環(huán)境，以及集散乘客交通流狀況等動(dòng)態(tài)環(huán)境的擁擠感知差異對(duì)其運(yùn)動(dòng)行為影響顯著，導(dǎo)致站臺(tái)乘客行為動(dòng)力學(xué)特性相比于車站其他行人交通設(shè)施處差異明顯。因此，系統(tǒng)地研究站臺(tái)乘客擁擠感知影響因素及其顯著性，構(gòu)建更符合擁擠狀態(tài)下乘

2、客心理學(xué)和行為學(xué)特性的城市軌道交通站臺(tái)乘客行為模型，將有助于研究乘客在復(fù)雜環(huán)境約束下的局部交互導(dǎo)致宏觀現(xiàn)象的非線性特征，為站臺(tái)擁擠管理提供理論基礎(chǔ)。
　　本文以城市軌道交通站臺(tái)集散乘客研究對(duì)象，重點(diǎn)研究基于擁擠感知的站臺(tái)集散乘客行為動(dòng)力學(xué)建模的相關(guān)理論與方法。論文的主要工作包括以下四方面:
　　(1)在闡述站臺(tái)研究范圍的基礎(chǔ)上，針對(duì)北京市軌道交通典型車站的站臺(tái)乘客集散行為開展了行為觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了基于視頻的乘客擁擠感知偏好調(diào)

3、查問卷，為乘客個(gè)體擁擠感知建模提供理論依據(jù);設(shè)計(jì)了交通流基本圖數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)，基于人工現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和視頻拍攝等數(shù)據(jù)采集技術(shù)，采集統(tǒng)計(jì)了乘客交通流速度和密度樣本數(shù)據(jù)，為仿真模型的有效性驗(yàn)證提供實(shí)踐依據(jù)。針對(duì)乘客交通流基本圖的研究表明:與站臺(tái)連接通道處、站臺(tái)處的乘客交通流基本圖與Grenshidds模型具有較好的一致性，擬合優(yōu)度均達(dá)到0.74以上。
　　(2)在分析站臺(tái)擁擠內(nèi)涵及乘客擁擠感知影響因素的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了個(gè)體擁擠感知偏好實(shí)驗(yàn)以獲取

4、個(gè)體主觀偏好數(shù)據(jù)。針對(duì)擁擠感知偏好數(shù)據(jù)的有序離散特性，構(gòu)建了擁擠感知影響因素的有序選擇Probit模型，采用極大似然估計(jì)方法估計(jì)了模型參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，分別計(jì)算了18個(gè)影響乘客個(gè)體擁擠感知的解釋變量的邊際效應(yīng)，研究結(jié)果表明:同等站臺(tái)擁擠環(huán)境下，解釋變量的單位改變量對(duì)乘客處于相應(yīng)站臺(tái)擁擠環(huán)境下個(gè)體擁擠感知概率的影響存在明顯差異。其中，9個(gè)解釋變量對(duì)乘客個(gè)體擁擠感知影響的顯著性存在明顯的相變現(xiàn)象。
　　(3)根據(jù)既有的感知-決策-動(dòng)作

5、行人微觀行為分析框架，從認(rèn)知科學(xué)角度，分析了站臺(tái)集散乘客擁擠感知過程，闡述了個(gè)體單元和視覺信息建模假設(shè)的必要性。根據(jù)個(gè)體單元建模假設(shè)，將乘客個(gè)體抽象為具有環(huán)境感知、行為決策和動(dòng)作執(zhí)行三種能力的Agent，并針對(duì)大規(guī)模Agent仿真模型計(jì)算效率與建模細(xì)致度的平衡問題，建立了基于環(huán)境感知-行為決策-動(dòng)作執(zhí)行三層體系結(jié)構(gòu)的乘客適應(yīng)性Agent模型。借鑒HCM研究成果，將乘客個(gè)體行為空間劃分為個(gè)體空間和感知空間兩部分，建立了基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的個(gè)體空

6、間回歸模型，根據(jù)視覺信息建模假設(shè)，提出了基于視覺信息的個(gè)體感知空間概念，將乘客個(gè)體感知空間抽象為乘客個(gè)體視覺范圍內(nèi)與其最先發(fā)生碰撞的個(gè)體和障礙物的物理距離。在此基礎(chǔ)上，建立了基于神經(jīng)元模型的擁擠感知函數(shù)，從認(rèn)知科學(xué)的角度，提出了基于視覺信息的乘客擁擠感知信息表征方法，即將乘客擁擠感知信息定義為個(gè)體與其視覺范圍內(nèi)其他個(gè)體和障礙物的心理碰撞距離。
　　(4)站臺(tái)乘客行為建模的關(guān)鍵是如何描述擁擠狀態(tài)下乘客個(gè)體運(yùn)動(dòng)方向和速度的選擇行為。針

7、對(duì)站臺(tái)集散乘客個(gè)體認(rèn)知推理決策的特點(diǎn)，基于擁擠感知信息，分別建立了描述站臺(tái)乘客個(gè)體運(yùn)動(dòng)方向和速度選擇行為的認(rèn)知啟發(fā)規(guī)則及其數(shù)學(xué)模型。分別設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單步行通道、復(fù)雜島式站臺(tái)兩種仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，開發(fā)了站臺(tái)乘客仿真模型，確定了合理的仿真測(cè)試方案和具體步驟，以驗(yàn)證仿真模型的有效性。研究結(jié)果表明:基于視覺信息的表征的乘客個(gè)體擁擠感知信息對(duì)其運(yùn)動(dòng)行為影響顯著，較好地刻畫了擁擠狀態(tài)下乘客群體的感知機(jī)制對(duì)其行為動(dòng)力學(xué)特性的影響，其變化結(jié)果與乘客擁擠感知影響