行人疏散的格子气模型

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1、行人疏散的格子气模型摘要近几十年来，随着全球经济的快速发展，城市的现代化建设步伐加快，人们的生活节奏越来越快，行人交通越来越引起人们的关注，特别是行人踩踏事故的频繁发生和节假日的大量客流拥堵现象，引起了全社会的高度警惕。研究行人交通，解决行人交通问题刻不容缓。近本世纪以来各国政府在行人交通理论领域投入不少的人力与物力，及科学家们的专研下，取得了一些成果，形成了一些行人交通流理论和模型。本文用格子气模型研究了行人通道的交通一些交通现象。概括本文的主要工作为：运用格子气模型研究通道中行人流动的过程。得到了在不同的宽度通道中相变点与宽度的关系。目

2、录第一章概述1.1行人交通研究的背景及现实意义1.2行人运动特征的概述1.3研究方法1.4行人交通的研究进展1.4.1宏观模型1.4.2介观模型1.4.3微观模型1.5本文的主要工作第二章 行人通道中相向行人流2.1引言2.2建模2.3模拟结果及分析2.4小结第三章 结论及展望参考文献致谢行人交通研究背景及现实意义2010年11月22日，柬埔寨首都金边送水节庆祝活动发生踩踏事件，截至11月23日，已有349人丧生，410人受伤。2010年10月24日，肯尼亚发生体育场踩踏事件造成7人丧生，数十人受伤。2010年7月24日，德国杜伊斯堡市

3、“爱的大游行”电子音乐狂欢节发生踩踏，致21人死亡，大约500人受伤。2010年2月4日，印度北方邦一座寺庙发生踩踏事件，66人死亡，40人受伤，死伤者多为妇女儿童。2008年9月30日，印度拉贾斯坦邦一座神庙发生踩踏事件，至少147人死亡、55人受伤。2008年8月3日，印度北部喜马偕尔邦比拉斯布尔地区著名神庙奈纳德维庙发生踩踏事件，造成至少145人死亡，100多人受伤。2006年9月12日，也门总统阿里·阿卜杜拉·萨利赫在南部伊卜省一座体育场举行竞选集会时，现场发生踩踏事件，至少51人死亡。2006年2月4日，菲律宾首都马尼拉一座体育场

4、外发生踩踏事件，71人死亡，起因是人群拥入体育场参加电视台组织的一档有奖游戏节目。2006年1月12日，麦加投石驱邪桥东部入口处发生踩踏事件，362名朝觐者死亡。2005年8月31日，伊拉克首都巴格达一座横跨底格里斯河的桥上发生踩踏，至少1005人死亡。事件起因是有传言说一名自杀式炸弹袭击者混入人群，引发恐慌。2005年1月25日，印度马哈拉施特拉邦一座地处偏远的印度教神庙发生踩踏事件，包括多名妇女儿童在内，300多人死亡。2004年2月1日，麦加投石驱邪桥附近发生踩踏事件，251名朝觐者死亡。2001年5月9日，加纳首都阿克拉一座足球场发

5、生球迷骚乱，警察朝骚乱球迷投掷催泪弹，引发踩踏，126人死亡。行人运动特征正常情况（Normalsituations）①追求快捷②希望舒适③保持私密恐慌情况（PanicSituations）①由于紧张而行动盲目。②行动速度比正常情况要快得多。③经常互相推挤，不忌讳相互间的身体接触。④通过瓶颈时常常没有秩序。⑤在出口处会产生拥堵，甚至出现“成拱现象”。⑥在拥堵的人群中，身体接触产生的压力可以达到4500N/m2，足以推倒一堵墙壁。⑦摔倒的人可能成为障碍物从而影响其余人的出逃。⑧人们开始盲从他人的行为。⑨除了主要的出口外，其余出口通常得不到充分

6、利用。研究方法根据目前的研究成果，可将行人流问题的研究方法划分为三类：（1）以传统流体力学原理为基础，建立行人流宏观方程的方法；（2）从行人个体的运动特点出发，建立行人微观动力学方程的方法；（3）在网络上建立“规则”模型，用计算机来模拟行人流演化过程的方法。行人交通的研究进展宏观模型（1）流体动力学模型（2）气体动力论模型（3）Simple模型介观模型微观模型（1）“社会力”模型、（2）引力模型（3）格子气模型（4）元胞自动机模型以（5）二维OV模型。行人通道中相向行人流的研究2.2.1模型定义该模型被定义在一个W×L的网格上，其中W是通道

7、的宽度，L是通道的长度。每个格子的长和宽的单位长度为1，其中L=500，W的值分别为：W=150,200,250,300.行人在网格中的八种可能行走方式八种可能行走方式的概率人群系统的演化规则（1）人群系统演化的整个过程被分为若干个时步，本文计算机模拟用的时步Tn=10000，即分为10000个时步。（2）在每一时步开始前，对系统中的所有人进行随机编号。（3）系统中的每个行人，在一个时步中只能移动一个格子，且行人行前、向左、向右移动时都有一定的概率大小。行人运动到上下两边界时，不允许超出边界，只能被弹回原来的位置。当行人运动到两端时，行人进

8、入下一个周期。（4）在当前时步中，系统的状态由它前一时步的状态及时步开始前安排好的随机次序进行更新，而且每个时步每个行人只能更新一次。（5）整个人群系统，按时步进行更新，而且对所