非理想状态下人群的弹性微观动力学建模与分析

根据"复杂条件下超大规模人群疏运动力学特征" 专题，通过对行人的动力学微观分析来研究密集人群中个体之间的行为及其交互，揭示密集人群在高密度下的一些动态特征。超大规模的人群在发生突发事件的流动过程中最常见的现象是个体之间存在严重的重叠，由于挤压造成人体的变形和压缩，个体受力的结果使速度、位置和身体的形状三个方面都产生变化，而传统动力学分析中所有个体的受力最后都只反应在其位置和速度的变化上了，其根本原因在于对个体的刚性建模，反映人群正常流动的特点。本项目主要研究高密度下、发生突发事件时这种非理想状态下行人流的弹性流动特点和流动轨迹，特别是弹性挤压的影响，是对传统动力学模型的补充；研究由于弹性挤压，行人流中力量的积聚和传递特点，为类似事故的避免提供一定的帮助。实现一个基于仿真的、能够模拟和预测拥挤事故的原型系统，以便对拥挤现场通过仿真进行定性和定量的风险评估，提前采取预防措施。

本项目属于“复杂条件下超大规模人群疏运动力学特征” 专题。.在现代社会中，大量人群聚集在公共场所是常见现象。在大量人群聚集的公共事件中，要将人群的运动质量、运动安全作为一个首要目标，而不仅仅限于如何给行人分配空间。不同的状况需要不同的模型，高密度下的人群流动特点与正常状态下的流动有很大不同的。对高密度下人群的行走行为的建模必须能重现实际的过程，特别是重现灾难过程 。.本项目从宏观和微观两个方面研究高密度人群的流动。. 宏观方面是根据波动理论、特别是激波理论，来研究人群拥挤的一些基本特性，如速度、密度、流量、压力等。根据激波理论，激波是压力、密度或速度发生突变的断面，反映在人流中，往往就是人群发生拥挤事故的点。.根据经典的人群运动速度-密度关系及我们自测的速度-密度关系，分别对人群单向连续流动、脉冲流动（单脉冲、多脉冲）、追赶运动、平行通道、先平行后压缩通道、先平行后扩展通道等，计算了一定时间后人群的分布特点，尤其预测了在不同的初始条件下激波发生的时间和地点。.从微观角度出发、根据动力学原理来建模和仿真高密度下行人的行为与运动，将行人建模为弹性体，揭示由于挤压引起的人体的变形和压缩，进而影响个体的运动，进一步影响其生理和心理。个体之间作用的应该是以挤压力为主，个体的运动受制于挤压。每个个体并没有占有其应有的空间，而是被紧紧地交错挤压在一起。传统模型都是将行人建模为刚性的，必须占有不变的空间，这与实际不符。挤压力主要由三部分组成：周围环境或人群的影响Fs、人的主动推拉力Ft和激波形成的冲击波压力Fw。环境影响力根据社会力模型计算，推拉力根据实验测定，冲击波根据有限元计算。.通过本项目研究，项目团队人员担任交大附中、附小的应急指导，每学期紧急疏散演练一次； 与中小学一起编写紧急疏散指导手册； 在本学院导论课《交通运输导论》中增加一章“交通紧急疏散”。.将在以下方面可以参与应急预案集成项目：对于给定的人群速度-密度关系等，可以从宏观上预测某固定时间后人群分布情况；预测大规模人群下可能发生拥挤事故的地点、时间；对人群的组成及密度提供建议：如如不能超过某个密度、某些密度持续的时间、某些密度下人群的组成风险分析，如老人、孩子比例等。.发表论文8篇，培养研究生3名。项目经费也基本按预算执行。.总体来讲，完成本项目预定目标。