公共场所交叉通道的人群汇流动力学建模与稳定性分析
批准号:
72074170
项目类别:
面上项目
资助金额:
48.0 万元
负责人:
赵荣泳
依托单位:
学科分类:
公共安全与应急管理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵荣泳
中文摘要
作为人群聚集公共场所不可或缺的行人流动功能布局之一,交叉通道是人群运动学汇流和心理学恐慌传播的网络节点,其人群汇流区域存在紊流、扰动和密度波动现象,极易失稳引发踩踏事件,亟待理清人群汇流与恐慌演化机理。本项目拟建立常见交叉通道人群汇流模型和恐慌传播模型,研究人群稳定性分析与验证方法。1)分析人群汇流情景特征,根据行人数量和场景规模选择宏观AR模型或微观社会力模型,构造汇流冲击矩阵,建立人群汇流动力学模型;2)分析人群逃生恐慌心理特征,扩展恐慌熵定义,构建恐慌传播动力学模型;3)分析突发外部扰动和内部扰动特征,建立交叉通道人群汇流加速度-临界密度时滞模型,得到基于李雅普诺夫的人群汇流稳定性判据,进而构建机器视觉并行卷积神经网络模型,提出交叉通道人群汇流稳定性的理论与实测互补式验证方法。本研究为人群聚集公共场所行人流动通道功能布局的规划设计和人群稳定流动的管控措施提供理论和方法支持。
英文摘要
As one of the indispensable function layout of pedestrian flow in the crowd gathering public places, cross passages are the common network nodes of crowd kinematics merging and psychology panic propagation. There are turbulences, disturbances and density fluctuations in the crowd merging area, which is very easy to cause stampede events. It is urgent to clarify the mechanisms of crowd merging and panic evolution. This project plans to build the crowd merging model and panic propagation model in a cross passage, and proposes the crowd stability analysis and verification method. 1) This project analyzes the characteristics of crowd merging scenarioes, selects macroscopic AR model or microscopic social force model according to the number of pedestrians and the scale of the cross passage layout, constructs merging impact matrix, and establishes crowd merging dynamics model; 2) This project analyzes the psychological characteristics of crowd panic, expands the definition of panic entropy, and builds panic propagation dynamic model; 3) This project analyzes the characteristics of external and internal disturbances, and establishes the crowd acceleration-critical density delay model in a cross passage, the criterion of crowd convergence stability based on Lyapunov is obtained, and then the parallel convolution neural network model of machine vision is constructed. This paper presents a complementary verification method combined with theoretical analysis and measurement for the stability of pedestrian merging in cross passages. This study provides theoretical and methodological support for the planning and design of the functional layout of pedestrian flow passage in public crowd-gathering places and the control measures to keep the pedestrian flow stable.
项目背景:作为公共场所人群聚集中不可或缺的功能布局,交叉通道是人群流动汇集与心理恐慌传播的关键节点。在人群汇流区域中,常常伴随紊流、扰动以及密度波动等现象,极易因失稳而引发踩踏事故,因此亟需深入研究其演化机制。本项目旨在构建典型交叉通道的人群汇流模型与恐慌传播模型,并探索人群稳定性分析与验证的有效方法,为预防踩踏事件提供理论支持和实践指导。.主要研究内容:本项目围绕人群聚集场所中常见的交叉通道人群汇流现象及其稳定性问题展开研究,以期为大型活动场所的安全管理、应急响应及人群流动优化提供科学依据。项目的核心目标是通过多学科交叉的方式,系统研究交叉通道人群行为的动态特性以及人群汇流演化的内在机理,进而构建具有现实指导意义的模型和方法。.重要结果:建立智能交通行人恐慌宏观传播动力学模型,把握异常行为扰动与传播机理,应用于上海虹桥火车站、地铁6号线等场所,提升安全大客流容量10.54%,发表2篇IEE Trans. ITS论文(中科院一区),获中国科技期刊顶尖学术论文平台(F5000)推荐论文1篇,发明专利1项,获得2023年上海市优秀产学研项目三等奖。创新构建智能交通多通道人群汇流冲击矩阵,提出大规模人群汇流建模方法,将安全街宽比提升27.3%,发表两篇顶级期刊IEEE Trans. ITS(中科院一区),授权发明专利1项,获得2023年中国安协科技进步二等奖。.关键数据:提出了基于肢体接触的压力动力学模型,并结合布朗运动理论确定了跌倒行为的干扰分布。改进了Aw-Rascle流体动力学模型的压力项,构建了跌倒行为的内部干扰传播模型(DPM)。使用阻尼运动理论研究了干扰传播的抑制机制,提出了消除人群中跌倒行为干扰传播的方法。实验结果显示,该模型在50次重复实验中的标准差小于0.1631,验证了其稳定性。.科学意义:本研究为人群聚集公共场所行人流动通道功能布局的规划设计和人群稳定流动的管控措施提供理论和方法支持。
大型活动中斜坡微路网区域人群流动模型与稳定控制策略
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批准号:72374154
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项目类别:面上项目
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资助金额:40万元
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批准年份:2023
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负责人:赵荣泳
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依托单位:
基于自组织临界性沙堆模型的人群疏散稳定性分析
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批准号:71373178
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2013
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负责人:赵荣泳
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依托单位:
国内基金
海外基金