中文摘要：

行人行为机理研究对于设施设计、交通组织和应急安全具有重要指导作用。将人群中行人视为同质化个体的模型易于理解，计算高效，但弱化了个体特性对人群动力学的贡献。现实人群中的个体除了在物理特征、运动特性及活动目的存在差异外，其影响决策的信息拥有量也不相同，而人群中广泛存在的结伴同行的同伴群，其成员的运动规律与独立个体也不相同。因此，行人个体微观动力学模型其特征参数和运动方程应因人而异。本研究首先利用视频测量技术收集公共场所人群的时空轨迹数据，在对同伴群的辨识的基础上，研究其构成、形态、行进、变形的特征及规律，建立同伴群运动模型。其次，通过引入行人信息作用机制，运用多Agent技术建立合作型和独立型Agent分别描述同行群成员和独立行人个体，构建基于多Agent协调的行人微观仿真模型，通过理论研究与仿真实验，分析异质行人个体和同伴群对人群交通流特性的影响机理和作用，促进行人行为科学研究的深入。

结论摘要：

步行是人类活动的重要方式，行人群体动力学研究能加深对行人行为的理解，对于设施设计、交通组织和应急安全具有重要指导作用。本研究关注于人群中广泛存在的结伴同行的同伴群和生理、心理特性不同的行人个体，分析研究异质行人个体和同伴群对人群交通流特性的影响机理和作用，探索和解释行人自组织现象的特征和规律。 研究提出了基于现实行人流的时空轨迹数据数值化重构方法，采用Mean-Shift和粒子滤波结合的跟踪算法，开发了VIDEO-TRACK及Muti Objects Tracking行人运动视频轨迹提取软件，对公共场所场景视频实现了行人流个体轨迹、速度的数值化重构。利用观测数据，通过采用动态聚类方法，实现了同伴群的自主识别和运动行为规律提取，避免了受控实验的非自然行为因素干扰。针对现有研究普遍忽视行人个体差异性的现状，课题组通过对原始社会力模型进行改进，用期望速度、加速时间、个体间相互作用力、场景设施交互作用力、私密空间需求的不同刻画了行人个体在生理、心理上的差异。同时，研究还引入了信息素因子影响作用项来描述对步行环境情况具有不同知悉度的行人，用环境密度感知因子来区分不同心理状态下的行人，建立了具有个体差异化的行人动力学模型。在分析同伴群交流需求机理和前进动力学的前提下，提出了改进的行人同伴群动力学模型，运用交流分组作用项、聚心运动作用项、同伴群归属作用项、同伴群成员排斥作用项成功模拟同伴群的自组织形态变换行为的动态过程。 在融合行人异质化动力学模型、同伴群动力学模型和基本行人策略模型的基础上，开发了基于Multi-Agent思想的Pedsim仿真软件。依靠实测数据统计分析和已有研究成果总结，确定了行人模型的关键参数，构建了基于个体决策行人群体动力学系统研究仿真平台。在仿真实验平台上开展的行人运动特性差异化和同伴群行为机理的研究工作表明异质化机制的引入会对行人流整体运动状态产生较大影响，而同伴群在满足成员间交流需求和降低同伴群整体在环境中前进冲突两个动因的博弈下，会产生“横向成排，纵向分组”的自组织行为，并将降低人流整体通行效率及其动力性，而在不同场景、不同环境密度中对行人流通行效率的影响也具有差异性。上述研究揭示了具有异质化同伴群的行人流群体涌现行为的内部机理。