一种基于社会力模型的公交乘客上下车行为仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于社会力模型的公交乘客上下车行为仿真方法，包括：拍摄公交乘客流视频，获取上下车行为特征；对场景进行方形网格分割；对公交车的到站规律进行仿真设置；设置乘客的生成、分布和运动规律；引入临域搜索算法，用矢量力表示乘客受力特征；引入视野遮挡判定规则，修正社会作用力；引入碰撞规避判定规则，提前判别碰撞可能性。本发明专利技术引入行人流仿真思想，将每位公交乘客视为微观个体，通过完成公交乘客微观行为参数的量化与建模，实现乘客上下车时间的计算以及上下车效率的评估，为提供有效的辅助决策依据、优化城市公交出行提供帮助。

【技术实现步骤摘要】
一种基于社会力模型的公交乘客上下车行为仿真方法
本专利技术属于交通行为微观仿真领域，涉及一种公交乘客上下车行为仿真方法。
技术介绍
公共交通作为一种大运量、低能耗、低排放、高效率的运输方式，在城市综合交通系统中占有极其重要的地位。然而，尽管近年来我国的城市公共交通得到了飞速的发展，但目前城市公交系统的发展速度和服务水平还无法作为城市大规模出行需求的重要支撑，公交车延误、不准时现象频繁发生，尤其是在交通高峰时段更为严重，极大地影响了居民对于公共交通的选择。如何降低公交车出行延误、充分发挥其通行效率、提高运行速度，成为保证公交车出行吸引力的关键因素。作为连接交通使用者和公交车的枢纽，公交停靠站承担着交通使用者完成出行的任务，然而公交停靠站却经常成为城市交通网络系统中的瓶颈。究其原因，除了道路资源不足导致的交通流拥挤之外，公交在公交站点停靠的次数过多、停站时间过长也是导致其运行效率低下的一个重要原因。公交停靠站的高效运营对解决整个交通网络畅通具有重要意义，减少公交车在公交停靠站处的延误时间，对于提高公交交通系统运行效率作用重大。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于社会力模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于社会力模型的公交乘客上下车行为仿真方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、拍摄上下车公交乘客行人流视频，应用图像处理技术记录公交乘客上下车过程中的基本特征，包括：上下车乘客的标号、二维空间坐标、速度、加速度、到站分布规律、上下车时间、购票时间以及公交车的到站分布规律、开关门时间、驶离时间等；步骤2、将步骤1的仿真场景与车体沿垂直俯视方向向下投影为二维，对整个大场景划分为多个尺寸为Rs的小正方形网格进行建模，并按照顺序给每个网格进行编号，并根据仿真需求的不同赋予仿真场景不同的类，具体场景包括：站台、档棚、站牌、道路、车体、候车护栏；步骤3、记Si为公交车i在站点的停站时间，对公交车...

【技术特征摘要】
1.一种基于社会力模型的公交乘客上下车行为仿真方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、拍摄上下车公交乘客行人流视频，应用图像处理技术记录公交乘客上下车过程中的基本特征，包括：上下车乘客的标号、二维空间坐标、速度、加速度、到站分布规律、上下车时间、购票时间以及公交车的到站分布规律、开关门时间、驶离时间等；步骤2、将步骤1的仿真场景与车体沿垂直俯视方向向下投影为二维，对整个大场景划分为多个尺寸为Rs的小正方形网格进行建模，并按照顺序给每个网格进行编号，并根据仿真需求的不同赋予仿真场景不同的类，具体场景包括：站台、档棚、站牌、道路、车体、候车护栏；步骤3、记Si为公交车i在站点的停站时间，对公交车的到站规律进行仿真设置，具体为：首先，根据各路线第一辆公交车到站时刻序列以及服从类正态分布N(En,σn2)的公交到站时间间隔序列，生成第j路公交路线上第k辆车到达站点的时间序列，其中n为公交线路的最大数；其次，基于快速排列算法对生成的j·k个到站时间序列进行排序，输入数组arr[i]中并赋予序号0到j·k-1；再次，从序号0开始，比较arr[i]+si与arr[i+1]的大小：若前者小于后者，则可以判定公交车i和j不存在“相遇”情况；反之，则再比较arr[i]+si与arr[i+2]：若前者小于后者，则可判定相遇车辆仅为车辆i与车辆i+1，如果前者大于后者，则再重复以上步骤，直到出现arr[i+k]大于arr[i]+si为止，则此时k-1辆公交车与公交车i“相遇”；最后，对于序号为j(j∈[1,j·k-1])的任意公交车，若j-1号公交车与其无“相遇”情况，模型认为停靠于第一泊位处；反之，模型则认为其停靠于j-1号公交车占据泊位之后，与j-1公交车之间的最短距离为Dbs；步骤4、将公交乘客视为一个以为半径的圆形主体，根据乘客性质的不同，将乘客分为三类进行建模：上车乘客、下车乘客和车内站立乘客；由于三类乘客的生成、分布和运动规则都各不相同，应对三类乘客的规则进行区分设定；步骤5、引入乘客临域场景搜索算法，即在计算乘客的社会作用力时，只对其四周某个范围内的区域进行搜索，具体搜索算法如下所示：首先，确定乘客质点所在的网格编号，根据乘客质点的二维坐标来计算乘客质心处于哪一个网格内：式中：i表示计算乘客质心所在的网格编号，介于[0,m·n-1]之间；x指乘客质心横坐标的值；y指乘客质心纵坐标的值；R是乘客感知范围，取值为5米；Lx为仿真场景的横向长度；m为网格的横向个数；其次，对该乘客质心周围R范围内进行搜索，即对编号为i，i+1，i-1，i-m，i-m+1，i-m-1，i+m-1，i+m和i+m+1的共9个网格进行搜索，搜索网格内所有其他乘客和所有障碍物，如果有的话则记录其所在网格编号与其坐标数据；最后，用矢量力来表示乘客个体在运动时的真实受力情况，即认为乘客在运动时受到的社会力则包括乘客向着目标前进的自身驱动力，乘客与乘客之间的排斥力，乘客与公交车车体、站牌、座位之间的排斥力以及拥挤情况下乘客之间的挤压力；步骤6、引入视野遮挡判定规则，修正公交乘客在运动过程时不被感知而产生的社会作用力，具体规则如下：首先，确定计算乘客质心的坐标，并计算其所处网格编号i；其次，基于临域搜索算法，对网格i周边的共9个网格进行搜索，找到距离该乘客质心最近的乘客的质心坐标(x1,y1)，并基于快速排列算法，按距离远近的顺序(由近到远)对区域内其他乘客质心进行标号，标号范围为1到n；然后，循环判断计算乘客质心与其他搜索乘客质心相连的线段是否与车体线段和座位线段相交，若相交而判定该搜索乘客不在计算乘客的感知视野范围以内；再次，根据以下公式计算向量之间的夹角的大小，判断其他乘客质心(标号2到n)是否处于选定最近乘客的遮蔽范围之内：若cosβ...

【专利技术属性】
技术研发人员：季彦婕，高良鹏，章若晨，陈丹丹，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32