基于群集动力学的行人群体过街行为机理及模型研究

Pedestrians are usually in group when they cross streets, and thus they have such behaviors as company and conformity differing from individual behaviors, which need to be considered as major factors when we analyze and solve the pedestrian crossing issues. To recognize the complexity of crossing behaviors in group, our project aims to study the relationship between external characteristics and internal mechanism of behavior and between microscopic individual interactive and macroscopic collective phenomena at first, then it models group-crossing state identification and expression formula by multilayered analysis and modeling based on collective dynamics, obtains and analyzes characteristic of pedestrian crossing behaviors, and makes clear the differences between group and individual behaviors. After that, it explores psychology and behavior mechanism to build decision-making models for company and conformity behaviors, and explores the interactive among heterogeneous individuals to build the evolution models for group-crossing behaviors. Finally, it rebuilds the simulation model system driven by group psychology and behavior, proposes group-crossing behavior safety assess method, develops simulation software and conducts empirical study in engineering project. The anticipative research results could reveal the emergence and evolutionary rules of pedestrian behaviors in group, and how they affect traffic efficiency and safety, and thus provides theory evidences for solving the pedestrian crossing issues.

行人过街时多处于群体状态，具有结伴和从众等不同于个体过街的一些行为特征，这是分析解决行人过街交通问题时需重点考虑的因素。面对行人群体过街行为的复杂性，本项目拟从外在行为特征和内在行为机理、微观个体作用和宏观群集现象的关系入手，通过基于群集动力学的多层次分析与建模，建立行人群体过街状态识别与表达模型，获取并解析行人过街行为特征，明确群体过街和个体过街的行为差异性；探索行人群体过街心理与行为机理，建立行人结伴过街和从众过街行为决策模型；探究行人群体过街中的异质个体交互作用关系，建立行人群体过街行为演化模型；重构受群体心理和行为驱动的行人过街运动仿真模型体系，提出行人群体过街行为安全性评价方法，开发仿真软件并依托工程项目开展实证研究。预期研究成果可揭示行人群体过街行为产生与演化规律及其对交通运行效率和安全的影响机制，为有效解决行人过街交通问题提供理论依据。

行人群体过街特征是分析和解决行人过街交通问题的关键因素。面对行人群体过街行为的复杂性，项目组从外在行为特征和内在行为机理、微观个体作用和宏观群集现象的关系入手，建立行人结伴过街和从众过街行为决策模型，探索行人群体过街心理与行为机理；建立行人群体过街行为演化模型，探究行人群体过街中的异质个体交互作用关系；重构行人过街运动仿真模型体系，提出行人群体过街行为安全性评价方法，开发仿真软件并依托工程项目开展实证研究。具体包括：. 1、通过视频跟踪、问卷调查、生物反馈及问卷调查等技术手段采集了大量调查数据，抽取如期望速度、弛豫时间等特征数据，建立了行人群体过街状态识别与表达模型，明确群体过街和个体过街的行为差异性，解析了不同群体规模过街时的运动、心理特性。. 2、以行人过街行为特征为依据，探索行人群体过街心理与行为机理，在信息流传染机理和复杂网络理论基础上建立了从众过街行为决策模型，揭示了行人群体过街时，信息流的传播机理，解释了从众过街行为。探究行人群体过街中的异质个体交互作用关系，通过计划行为理论对行人结伴过街行为决策建模，描述和解释了行人群体过街时行为决策过程。. 3、在行人群体过街行为决策研究成果的基础上，建立了信号交叉口行人SFCA仿真模型、行人结伴过街元胞自动机模型、基于改进社会力的行人过街模型、结伴行人过街动力学模型和违章过街人群动力学模型，揭示了过街行人个体间相互作用演化至群体行为的机理和规律。. 4、以前述研究成果为支撑，按照行人群体心理和行为构建行人过街运动仿真模型体系，设计了面向群体过街行为的行人运动仿真框架，提出了行人群体过街行为安全性评价方法，借助Matlab GUI开发行人过街仿真软件，并依托工程项目在南京、宁波、上虞、南通、武汉等多地开展实证研究。. 项目研究成果揭示了行人群体过街行为产生与演化规律及其对交通运行效率和安全的影响机制，为有效解决行人过街交通问题提供理论依据。