行人交通模型

微观
以人群中的行人个体为分析对象，研 究个体的行走特征以及个体之间的相互作 用，包括个体行人的自由流速度分布、行 走规则等。
9.2 行人交通流特性
一、行人交通特性
与机动车相比，行人交通存在着显著的个性化特征：
1．出行目的的多元化 • 不同出行目的的行人，其步行特征，如速度等都 有明显的差异，如表9-1所示。
9.2 行人交通流特性
（3）交叉人流成带现象
20世纪90年代
• Helbing于90 年代提出了社 会力模型
9.1 概论
美国《道路通行能力手册》 （HCM2000）
行人在行进服务水平下的标准和在排队等待服务水平下 的标准，研究了行人在相对非自由条件下的聚集状态及形成 队列的交通行为。 2、国内
我国地理学者和城市规划学者结合大型体育或集会活动 和商业街区的步行行为，采用回游模型和仿真等方法研究行 人交通特征，交通工程领域则关注道路交叉口的行人过街行 为，以及由于危险行为带来的影响。
图9-1 HCM2000行人流速度—密度关系
9.2 行人交通流特性
（3）行人流量—速度关系
• 当人行道上的行人较少 时，有空间选用较高的 步行速度；当流量增加 时，由于行人之间的互 相影响增大，步行速度 下降；当拥挤程度达到 临界状态时，行走变得 更加困难，流量和速度 都降低。
• 不同类型行人的流量和
第9章 行人交通模型
9.1 概论 9.2 行人交通流特性 9.3 行人交通元胞自动机模型 9.4 社会力模型 9.5 Agent模型
9.6 VISSIM软件中行人设置
9.2 行人交通流特性
行人交通 流研究
宏观
以行人群体为研究对象，讨论人流的整 体运动特征，包括行人流“流量——密度— —速度”之间的基本关系，行人的自组织行 为等
• 交通可达性 • 出行活动起讫点之间
移动的安全性、舒适 性、准点性等
9.1 概论
一、国内外行人交通研究概述
1、国外
20世纪50年代
• Hankin和 Wright于1958 年对行人交通 流理论进行了 初步阐述
20世纪70年代
• H.derson于20 世纪70年代初 首次采用流体 动力学模型分 析行人交通
9.2 行人交通流特性
针对不同交通设施环境下行人速度的调查结果如表9-3所示。
表9-3 不同交通设施环境下的行人步行速度
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
类别 户外平地 上坡速度 下坡速度 户外下台阶 室内通道 室内上楼梯 室内下楼梯 户外上楼梯 户外下楼梯
速度均值（m/s) 1.2423 1.2972 1.3649 0.7061 0.9599 0.6401 0.7818 0.8200 0.7963
9.2 行人交通流特性
二、行人和行人流交通特性
行人交 通特性
主要特性指标为步行速度、步行幅度和 单个行人
占有空间等。
群体行人
行人流的特性指标：路段行人交通量、
行人密度和行人平均速度等。
9.2 行人交通流特性
1、 单个行人特性
（1）个体行人步行速度
• 速度是反应行人交通特性的主要参数，行人交通 规划、交通设施设计以及行人运营组织等都是以 行人速度为基本因素展开的。
9.1 概论
二、行人交通研究需求
1、密集行人交通问题
• 大型活动的举办和开展吸引大量人群，如大型演唱会，如何 引导活动中人流移动趋向有序化，如何避免出现超强的进散 场高峰等成为密集行人交通的一大问题。
• 大型综合交通枢纽的建成，如上海虹桥枢纽等，如何通过行 人设施的几何构造、空间布局的规划和设计，提升服务能力 和水平，从而满足上述要求，成为新的研究课题。
第9章 行人交通模型
第9章 行人交通模型
➢ 教学目的：掌握行人交通的基本特征和基本特性，重 点掌握元胞自动机模型、社会力模型和基于Agent模 拟技术型模型等使用较为广泛的行人交通模型。掌握 VISSIM软件中行人设置方法，能够应用行人速度期望 分布描绘不同类型人群的步行特征。
➢ 教学重点： （1）元胞自动机模型、社会力模型。 （2）基于Agent模拟技术型模型
9.2 行人交通流特性
图9-4 行人出入口的自组织行为 行人在距离入口较远处时（方框1所示），行人呈无规则的随机分 布；当行人接近商店出入口后，行人自发形成扇形分布（方框 1所 示），且越接近入口这一现象越为明显；当行人通过入口后，这一现 象随即消失，行人又呈现自由分布向下一个目的地运动。
9.2 行人交通流特性
➢ 教学难点： （1）元胞自动机模型。
（2）社会力模型。 （3）基于Agent模拟技术型模型。
第9章 行人交通模型
9.1 概论 9.2 行人交通流特性 9.3 行人交通元胞自动机模型 9.4 社会力模型 9.5 Agent模型
9.6 VISSIM软件中行人设置
9.1 概论
步行是城市交通系统中最为基本的一种交通方式，采用任何交 通方式的出行，其邻近起终点的交通均为步行，在城市交通系统中 具有特殊重要地位。 行人交通的相关评价指标
9.1 概论
行人交通仿真研究滞后于步行模型，始于20世纪80年代，逐 渐形成了一系列行人仿真模型。
行人仿真模型 • 元胞自动机模型、社会力模型、流体动力学模型、
基于Agent的模型等 行人仿真软件 • SIMULEX、STEPS、Visual Simulation、Legion，
以及VISSIM的行人仿真模块VISWALK等 • 其中Legion、VISWALK等软件为公认的最为有效
速度方差
0.13 0.14 0.11
步幅平均值 步幅方差 （m） （m）
0.637
0.081
0.666
0.078
0.666
0.069
0.668
0.571
0.624
0.53
0.588
0.66
0.548
9.2 行人交通流特性
结果分析： 行人流步行速度主要受移动人群中的老年人（大于
65岁）所占比例的影响。如果行人流中老年人的比例为 0%～20%，平均速度约为1.2m/s；如果行人流中老年人 的比例超过20%，平均步行速度则降低到约1.0m/s。
自组织特性：行人自由运动过程中整体上持续形成的有规则斑图的 特性，这种现象不是指定规则下个体运动的结果，因此不能Βιβλιοθήκη 过简 单平均每个运动个体的行为来解释。
9.2 行人交通流特性
（1）瓶颈扇形汇聚现象 • 当上游行人到达率大于下游设施的通行能力时，
就会形成瓶颈。在瓶颈处，由于到达速率大于瓶 颈通行能力，会造成行人的堆积，并在瓶颈处形 成扇形高密度区。 • 以商店出入口（或步行街宽度突然减小处）为例， 应用VISWALK软件抽象为如图9-4场景。行人从 左侧开始运动，通过中间的商店入口，最终达到 达右侧。
表9-2 连续行人设施的步行速度
序号 1 2
3
4
行人类别
全体 男性 女性 男中青年 男性老年 女中青年 女性老年 儿童 中青年 老年
样本量
3033 1591 1349 1392 199 1100 240
98 2492 488
速度平均值 （m/s） 1.21 1.25 1.16 1.28 1.02 1.21 0.98 1.19 1.25 1
速度之间的关系如图9-2 所示。
图9-2 HCM2000行人流流量—速度关系
9.2 行人交通流特性
（4）行人速度—空间关系
图9-3 HCM2000步行速度—空间关系
9.2 行人交通流特性
3、行人自组织行为 行人交通流区别于机动车交通流的重要特征是它具有许多自组
织特性。这些群体行人的这些行为是由不同的个体行人在完成自己 目标的同时无意形成的。
（2）双向人流分层现象 • 研究表明具有相同运动方向的行人倾向于跟随与他自身运动方向相同的 前驱行人，因此出现了相向人流中的分层现象。
独特的时空特性： ① 即便在入口的边界密度给定的情况下，分层的数目也会发生改变； ② 相向人流中形成的分层是动态变化的，而非固定不变的。例如，
某一相向行人流在初始观测时的分层数为2层，但在一段时间后， 其层数有可能会变为三层甚至更多，且分层的位置也会随着时间 的推移而发生相应的变化； ③ 随着入口边界上行人密度的增加，通道内形成的层的数目也会相 应的增加。
• 影响步行速度的因素：行人自身条件（年龄、性 别、文化、习惯以及行动能力）、出行目的、步 行设施和外界环境等。
• 综合研究成果表明，行人速度一般在0.9～1.5m/s 之间。
9.2 行人交通流特性
北京工业大学陈艳艳等在20世纪80年代初，对北京市的连续行人设施 （人行道、广场等地）进行了步行速度调查，调查结果如表9-2所示。
加深对人群交通特性研究、合理的步行设施设置以及 合理的人群疏散管理和方案可以避免人群踩踏事故得发生。
行人交通模型的研究以及行人交通仿真成为解决突发事 件交通问题的重要技术手段，但现存仿真模型仍然难以 模拟各种个体行人和群体行人的复杂集合特征，对行人 流的特征规律等评价和控制指标的设置，仍然需要对行 人交通系统进行更为深入的研究。
• 大型公共设施的建设和对外开放，如主题公园、购物中心等， 如何对行人设施及行人流流线组织进行合理的设计和规划， 满足行人对于机动性、舒适性的要求，避免安全隐患成为密 集行人交通的又一大问题。
9.1 概论
2、突发事件交通问题 • 如何防止踩踏伤亡事故等突发事件的发生，以及当突
发事件发生后如何对高密度的人群进行紧急疏散，成 为较为棘手的交通问题。
2．出行行为的非均质性
• 步行与行人自身的生理和心理状况有直接的关系，具 有典型的非均质性。与机动车相比，行人步行行为的 非均质性对交通系统的影响往往比由于驾驶员之间的 差异对机动车的影响更为直接和显著。