信号交叉口行人主导交通流群集通行行为模型及仿真研究

课题采用视频采集和分析的方法对信号交叉口密集状态下行人个体和群体通行行为特征进行采集和分析，运用群集行为理论中的拉格朗日方法建立行人个体通行行为模型，运用基于全局信息的群集控制技术建立同向运动下考虑行人各向异性的群集通行行为模型和对向运动下全局无分裂的群集通行行为模型，并开发信号交叉口行人群集运动仿真软件。信号交叉口行人群集行为模型尝试描述基于行人个体协作规律而产生的整体通行过程，仿真软件实现模型的计算机化和视觉化，从而为行人交通的管理与控制提供有效的工具和技术保障。

行人群集行为模型是在对行人通行行为特性进行充分研究的基础上建立的，它是利用数学手段对行人群集行为进行建模和分析，通过数学函数公式描述行人群集通过信号交叉口的运动。行人群集行为模型是整个行人群集研究的核心，它为行人群集交通仿真提供理论依据及开发基础，为行人群集交通流的管理与控制提供实验工具，具有重要的实践意义。.本项目在分析总结国内外行人交通运动模型的的基础上，选取社会力模型作为行人个体运动行为模型的基础模型，针对信号交叉口的环境特殊性对传统社会力模型进行优化，利用非线性回归分析对优化后的模型参数进行标定，并利用实测数据对最终模型的精确度进行分析。.利用相关分析的方法，分别对相邻时刻的群集中心坐标、相邻时刻的面积参数值以及群集中心速度与群集距离的相关关系进行分析；根据分析结果，利用多种回归方程建立了群集中心位置、群集面积及群集中心速度的预测模型，并利用实际数据与预测数据的误差检验预测模型的精确度。.针对预测模型得出的参数预测值与相应参数实际值的差距，采用力学分析的方法，建立了群集中心、群集面积及群集速度的控制模型，得到的模型可以及时调整行人的运动，使整个行人群集呈现协同性和聚合性。.以建立的行人个体交通模型和行人群集交通模型作为核心，利用C#语言开发信号交叉口行人群集通行仿真软件，软件可以动态的模拟信号交叉口处行人以群集状态通行的过程，并输出行人坐标、速度等数据，通过输出值与实际值的误差对比进一步验证模型的精确性。开发的软件可以对行人群集的交通组织方案和行人信号配时方案进行模拟分析和评价，是有效组织行人交通、加强行人过街安全的新手段。.本项目重点完成了如下主要成果：通过大量数据观测与处理，分析了行人个体通行行为特征和行人群集通性行为特征，运用行人运动建模技术，建立了群集边界约束模型，中心吸引力模型，群集速度控制模型，最终形成了行人群集通行行为仿真软件。