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发表于 2009-6-22 18:05
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行人仿真软件示例
目前有几十种行人仿真模型:FPETool, EVACNET, TIMTEX11,WAYOUT, STEPS, PedGo,
PEDROUTE/PAXPORT, Simulex, GridFlow, ASERI, buildingEXODUS, EXITT, Legion,
PathFinder, EESCAPE, Myriad, ALLSAFE, CRISP, EGRESS SGEM, Egress
Complexity Model, EXIT, BGRAF, EvacSim。下面举几个常用的进行介绍。
STEPS是一个基于CA的行人仿真模型,其单元格尺寸为0.5m×0.5m。该模型已经广泛应用于模拟体育场所,剧场、车站以及其他的大型活动场所内的行人在正常情况下自由活动和在紧急情况下快速撤离的过程。
STEPS的基本模型最初由Hoffmann和Henson在1996年开发的。后来,Pellissier对该模型进一步完善。模型中考虑了最短距离、最短时间、耐心程度以及视野等行人行为因素。模型假定行人总是沿着最短路径的单元格行走,当相邻单元格存在相同的最短路径值时,行人将随机的选择其一。行人路线选项有事件驱动、多点目标和单点目标三种。
STEPS具有对疏散的仿真和运动时间计算的能力,其计算结果与美国国家防火标准NFPA130疏散计算结果相符。先进的可视化技术也使得STEPS的使用者可以直观了解人群的运动信息以及直接进行设计优化。相对于同类产品,STEPS运算速度较快。
EXODUS是英国格林威治大学火灾安全工程小组(FSEG)所研究开发的避难解析模拟软件。该软件包括系列子模型,如建筑环境中的避难模型buildingEXODUS、海洋环境中的避难模型maritimeEXODUS、应用于航空领域的airEXODUS以及正在开发中适合轨道交通railEXODUS。
Legion是英国著名的行人仿真专业软件,是由英国Warwick大学的一个研究小组通过数年时间对Wembley球场周围行人潜心观察和研究,开发了叫做“VegAS”的人员疏散仿真系统原型。后来又由Legion International Ltd.投资,以“VegAS”为原型,召集大批数学家、物理学家、灾害防治专家、计算机专家,心理行为学家等,花费10年的时间开发出来的专业行人仿真系统。Legion人流模拟软件的目前版本为Legion Studio 2006,被业内认为是最有效的行人仿真与分析工具,由Model Builder, Simulator和Analyser三个应用模块组成。Legion可用于地铁车站、奥运场馆、机场和大型活动等人流聚集区域的步行人流模拟,已经在2000年悉尼奥运会,2004年雅典奥运会,伦敦申奥、纽约和香港地铁规划以及2008年北京奥运会中应用。同时,Legion公司在香港采集了大量的步行人流,数据,提供了针对中国地区的步行人流行为特性。
Simulex软件是由苏格兰集成环境解决有限公司(Integrated Environmental Solutions Ltd)的Peter
Thompson博士采用C++语言开发,用来模拟多层建筑物中的人群疏散。该模型采用连续空间物理模型(0.2m×0.2m单元格),适合常态和紧急情况下行人的运动场景模拟。该软件可以模拟大型、复杂几何形状以及带有多个楼层和楼梯的建筑物,可以接受定义单个楼层的CAD文件。用户可以观察疏散过程中任意个人在建筑物中的任意一点和任意时刻的移动。仿真结束后,会生成一个包含疏散过程详细信息的文本文件。
Simulex用三个圆来代表每一个人的平面面积,精确地模拟了现实世界的行人。
Simulex可模拟的运动行为有:正常不受阻碍的行走、减速、超越、身体的旋转以及避让等。模型通过使用等距图为每一个人提供其出口的方向。等距图存储在内存中,描述到不同出口的路径。Simulex也模拟了一部分心理行为,如,出口选择和对报警的响应时间。
VISSIM是德国PTV AG公司开发的一款微观交通仿真软件,已经在我国业界广泛使用。目前PTV
AG公司发布了VISSIM5.1的最新版本[1]。该版本的最大特点就是包含大家期待已久的行人仿真模块。VISSIM行人仿真模块中使用的社会力模型是由PTV
AG的科学顾问,来自ETH Zurich大学的Dirk
Helbing教授(社会力模型的提出者),为VISSIM特别开发完成的。该仿真模型已经从以下三方面被证实了其有效性:①将计算得到的宏观参数与经验数据进行了验证;②可模拟行人的许多微观现象,如逆向人流的自组织(人流成股现象),交叉行人流的环流或者斑纹现象(与流体力学的指进现象类似,就是不同方向的行人互相渗透,动态向前移动,渗透的强度取决于本向人流的合力)逼真的动画结果。
作为VISSIM的一个模块,行人仿真模块在交通工程、城市规划、设计评价及其工程演示中都有着极大的应用。行人出行存在着多种情况,VISSIM
行人仿真软件的发展就一直致力于让VISSIM
能满足各种情况下的应用。该模型与其他的专业行人仿真软件相比,应用面更广。VISSIM行人仿真模块,不仅能单独模拟纯行人交通,还可以模拟行人与车辆的动态交互,以及模拟行人的违法行为,因此很大程度提升了仿真的准确性。
VISSIM行人仿真模块主要特点有:
① 使用社会力模型模拟行人的运动行为;
② 具有面域的行走行为;
③ 适合混合交通复杂环境下的人车交互;
④ 支持多楼层多通道行人仿真(见图2.1;
⑤ 具有二维和三维的表现能力(见图2.17),支持仿真动画的录制;
⑥ 支持背景图片的导入;
⑦ 具有丰富的评价功能;
支持COM编程接口。
[1] 参考http://www.ptvchina.cn/news/detailnewstraffic.asp?newsid=119
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