基于博弈心理的輿論傳播和行人交通動(dòng)力學(xué)建模及復(fù)雜特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的物質(zhì)文化需求不斷提高，步行街、廣場(chǎng)、地鐵等公共場(chǎng)所已成為廣大人民群眾日常生活中不可或缺的組成部分。然而，這些公共場(chǎng)所人群相對(duì)密集、流動(dòng)性大，易誘發(fā)行人擁堵，并導(dǎo)致各種事故的發(fā)生。因此，如何科學(xué)管理和有效地控制行人擁堵是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。由于行人系統(tǒng)是一種典型的遠(yuǎn)離平衡態(tài)自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，行人之間存在著較強(qiáng)的相互作用，且行人具有自主性、能動(dòng)性和隨機(jī)性等特征。因此，如何通過(guò)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、非線性動(dòng)力學(xué)、交通工程等多學(xué)科

2、理論和研究方法相結(jié)合，建立合理的行人流模型來(lái)探索行人運(yùn)動(dòng)的宏觀特性和演化規(guī)律，揭示誘發(fā)擁堵的生成機(jī)理，對(duì)于指導(dǎo)行人交通規(guī)劃、管理、控制和避免行人流的交通擁堵具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在元胞自動(dòng)機(jī)和格子氣模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)輿論傳播、單向、雙向、四向以及彎道行人流，考慮人的心理因素，引入博弈論和學(xué)習(xí)策略，建立相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬，探討行人流的宏觀運(yùn)動(dòng)特性和擁堵的形成機(jī)理。此外，還從定性的角度為通道、步行街、彎道路段中道路

3、設(shè)施的規(guī)劃、行人流的管控提出相關(guān)建議。
　　全文的主要工作如下:
　　一、考慮個(gè)體性格之間的差異，引入固執(zhí)強(qiáng)度來(lái)描述人員偏向原有態(tài)度的強(qiáng)弱，提出相應(yīng)的元胞自動(dòng)機(jī)輿論傳播模型，研究固執(zhí)強(qiáng)度、固執(zhí)者占有率和系統(tǒng)尺度對(duì)輿論的影響，擬挖掘更深層次的輿論傳播規(guī)律。
　　為了研究固執(zhí)者對(duì)輿論傳播動(dòng)力學(xué)的影響，引入固執(zhí)強(qiáng)度來(lái)描述人員偏向原有態(tài)度的強(qiáng)弱，建立相應(yīng)的元胞自動(dòng)機(jī)輿論傳播模型。數(shù)值模擬研究了固執(zhí)強(qiáng)度、固執(zhí)者占有率和系統(tǒng)尺度對(duì)

4、輿論演化結(jié)果的影響，并對(duì)典型的時(shí)空演化斑圖進(jìn)行了討論。研究結(jié)果表明:固執(zhí)強(qiáng)度極大時(shí)才會(huì)對(duì)系統(tǒng)終態(tài)贊同率產(chǎn)生明顯影響;系統(tǒng)的初態(tài)贊同率對(duì)系統(tǒng)演化的最終結(jié)果起主要作用;固執(zhí)者占有率越高，系統(tǒng)兩相共存態(tài)的區(qū)域越小，人們?cè)揭走_(dá)成共識(shí);系統(tǒng)大小對(duì)系統(tǒng)終態(tài)結(jié)果無(wú)影響。以上研究結(jié)果可為輿論傳播的調(diào)控和引導(dǎo)提供有益的參考。
　　二、針對(duì)行人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的位置沖突，考慮行人的心理變化，引入博弈行為和學(xué)習(xí)策略，分別提出單、雙向行人流格子氣模型，研究

5、不同博弈行為、中心分隔護(hù)欄的長(zhǎng)短、位置布局等因素對(duì)行人流的影響。
　　考慮行人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的心理變化，引入博弈和學(xué)習(xí)策略，用以刻畫(huà)行人在面對(duì)位置沖突時(shí)所采取的一種決策行為，建立了相應(yīng)的單、雙向行人流格子氣模型。數(shù)值模擬研究不同博弈行為、中心分隔護(hù)欄的長(zhǎng)度和位置布局對(duì)行人流的影響，并著重探討了以上因素對(duì)行人運(yùn)動(dòng)效率的影響。研究結(jié)果表明:在單向行人流的通道中設(shè)置中心護(hù)欄不會(huì)影響行人流的宏觀特性，也不會(huì)提高行人的整體運(yùn)動(dòng)效率，而在雙向行人

6、流中，中心護(hù)欄的長(zhǎng)度對(duì)行人運(yùn)動(dòng)效率產(chǎn)生明顯的影響作用，且設(shè)置有空隙的兩個(gè)中心護(hù)欄要比設(shè)置無(wú)空隙的單一中心護(hù)欄更能提高行人的整體移動(dòng)效率。
　　三、將Tajima模型進(jìn)行擴(kuò)展，考慮行人的視野及博弈行為，來(lái)描述行人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中方向選擇的決策行為，提出兩類視野效應(yīng)的雙向行人流格子氣模型，研究視野效應(yīng)所誘發(fā)的行人流宏觀現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制。
　　在Tajima格子氣模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)考慮行人的博弈行為、學(xué)習(xí)策略以及視野效應(yīng)，建立了兩類視野效

7、應(yīng)的雙向行人流格子氣模型。數(shù)值模擬研究了視野區(qū)域大小的影響，并對(duì)典型的時(shí)空演化斑圖進(jìn)行了討論。結(jié)果表明:(1)模型能夠很好地再現(xiàn)雙向行人流運(yùn)動(dòng)中典型的行人成行和分層現(xiàn)象。(2)在低密度下，行人應(yīng)朝著前方視野區(qū)域內(nèi)反向運(yùn)動(dòng)行人數(shù)量較少的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，可避免與反向行人的碰撞沖突，有助于提高雙向行人流的整體運(yùn)動(dòng)效率，而在中高密度下，行人選擇從眾的跟隨行為，反而會(huì)更有利于減少行人交通擁堵的發(fā)生。
　　四、基于Muramatsu的雙向行人流格子

8、氣模型，考慮行人的博弈行為，將其擴(kuò)展到四向行人交通流（如十字路口等），提出相應(yīng)的四向行人流格子氣模型，研究博弈參數(shù)、系統(tǒng)大小等因素對(duì)行人流宏觀特性的影響。
　　在Muramatsu模型基礎(chǔ)上，考慮行人的博弈行為，提出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)則，建立了四向行人流格子氣模型。數(shù)值模擬研究博弈參數(shù)、系統(tǒng)大小等因素對(duì)四向行人流宏觀特性及運(yùn)動(dòng)效率的影響，并對(duì)典型的時(shí)空斑圖進(jìn)行了探討。結(jié)果表明:博弈行為并不是總是有利于行人流運(yùn)動(dòng)，當(dāng)行人密度較低時(shí)，博弈對(duì)

9、行人的疏散時(shí)間影響不大;在高密度下，盲目的博弈會(huì)導(dǎo)致行人擁堵的產(chǎn)生，只有提高二人和三人博弈的概率，才有利于行人的擁堵消散;在相同的行人密度下，系統(tǒng)越大行人的疏散效率越高。
　　五、考慮行人的右傾向運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，提出彎道效應(yīng)的行人流格子氣模型，研究有、無(wú)中心護(hù)欄等因素對(duì)彎道行人流的影響。
　　考慮行人的行走習(xí)慣，建立了彎道行人流格子氣模型。數(shù)值模擬了右傾向強(qiáng)度、有、無(wú)中心護(hù)欄等因素對(duì)彎道行人流宏觀特性的影響。結(jié)果表明:在無(wú)中心護(hù)欄