基于博弈心理的輿論傳播和行人交通動力學建模及復雜特性研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們的物質(zhì)文化需求不斷提高，步行街、廣場、地鐵等公共場所已成為廣大人民群眾日常生活中不可或缺的組成部分。然而，這些公共場所人群相對密集、流動性大，易誘發(fā)行人擁堵，并導致各種事故的發(fā)生。因此，如何科學管理和有效地控制行人擁堵是一個亟需解決的問題。由于行人系統(tǒng)是一種典型的遠離平衡態(tài)自驅(qū)動系統(tǒng)，行人之間存在著較強的相互作用，且行人具有自主性、能動性和隨機性等特征。因此，如何通過統(tǒng)計物理學、非線性動力學、交通工程等多學科

2、理論和研究方法相結合，建立合理的行人流模型來探索行人運動的宏觀特性和演化規(guī)律，揭示誘發(fā)擁堵的生成機理，對于指導行人交通規(guī)劃、管理、控制和避免行人流的交通擁堵具有重要的現(xiàn)實意義。本文在元胞自動機和格子氣模型的基礎上，針對輿論傳播、單向、雙向、四向以及彎道行人流，考慮人的心理因素，引入博弈論和學習策略，建立相應的動力學模型，并進行理論分析和數(shù)值模擬，探討行人流的宏觀運動特性和擁堵的形成機理。此外，還從定性的角度為通道、步行街、彎道路段中道路

3、設施的規(guī)劃、行人流的管控提出相關建議。
　　全文的主要工作如下:
　　一、考慮個體性格之間的差異，引入固執(zhí)強度來描述人員偏向原有態(tài)度的強弱，提出相應的元胞自動機輿論傳播模型，研究固執(zhí)強度、固執(zhí)者占有率和系統(tǒng)尺度對輿論的影響，擬挖掘更深層次的輿論傳播規(guī)律。
　　為了研究固執(zhí)者對輿論傳播動力學的影響，引入固執(zhí)強度來描述人員偏向原有態(tài)度的強弱，建立相應的元胞自動機輿論傳播模型。數(shù)值模擬研究了固執(zhí)強度、固執(zhí)者占有率和系統(tǒng)尺度對

4、輿論演化結果的影響，并對典型的時空演化斑圖進行了討論。研究結果表明:固執(zhí)強度極大時才會對系統(tǒng)終態(tài)贊同率產(chǎn)生明顯影響;系統(tǒng)的初態(tài)贊同率對系統(tǒng)演化的最終結果起主要作用;固執(zhí)者占有率越高，系統(tǒng)兩相共存態(tài)的區(qū)域越小，人們越易達成共識;系統(tǒng)大小對系統(tǒng)終態(tài)結果無影響。以上研究結果可為輿論傳播的調(diào)控和引導提供有益的參考。
　　二、針對行人運動過程中發(fā)生的位置沖突，考慮行人的心理變化，引入博弈行為和學習策略，分別提出單、雙向行人流格子氣模型，研究

5、不同博弈行為、中心分隔護欄的長短、位置布局等因素對行人流的影響。
　　考慮行人運動過程中的心理變化，引入博弈和學習策略，用以刻畫行人在面對位置沖突時所采取的一種決策行為，建立了相應的單、雙向行人流格子氣模型。數(shù)值模擬研究不同博弈行為、中心分隔護欄的長度和位置布局對行人流的影響，并著重探討了以上因素對行人運動效率的影響。研究結果表明:在單向行人流的通道中設置中心護欄不會影響行人流的宏觀特性，也不會提高行人的整體運動效率，而在雙向行人

6、流中，中心護欄的長度對行人運動效率產(chǎn)生明顯的影響作用，且設置有空隙的兩個中心護欄要比設置無空隙的單一中心護欄更能提高行人的整體移動效率。
　　三、將Tajima模型進行擴展，考慮行人的視野及博弈行為，來描述行人運動過程中方向選擇的決策行為，提出兩類視野效應的雙向行人流格子氣模型，研究視野效應所誘發(fā)的行人流宏觀現(xiàn)象的產(chǎn)生機制。
　　在Tajima格子氣模型的基礎上，通過考慮行人的博弈行為、學習策略以及視野效應，建立了兩類視野效

7、應的雙向行人流格子氣模型。數(shù)值模擬研究了視野區(qū)域大小的影響，并對典型的時空演化斑圖進行了討論。結果表明:(1)模型能夠很好地再現(xiàn)雙向行人流運動中典型的行人成行和分層現(xiàn)象。(2)在低密度下，行人應朝著前方視野區(qū)域內(nèi)反向運動行人數(shù)量較少的區(qū)域運動，可避免與反向行人的碰撞沖突，有助于提高雙向行人流的整體運動效率，而在中高密度下，行人選擇從眾的跟隨行為，反而會更有利于減少行人交通擁堵的發(fā)生。
　　四、基于Muramatsu的雙向行人流格子

8、氣模型，考慮行人的博弈行為，將其擴展到四向行人交通流（如十字路口等），提出相應的四向行人流格子氣模型，研究博弈參數(shù)、系統(tǒng)大小等因素對行人流宏觀特性的影響。
　　在Muramatsu模型基礎上，考慮行人的博弈行為，提出相應的運動規(guī)則，建立了四向行人流格子氣模型。數(shù)值模擬研究博弈參數(shù)、系統(tǒng)大小等因素對四向行人流宏觀特性及運動效率的影響，并對典型的時空斑圖進行了探討。結果表明:博弈行為并不是總是有利于行人流運動，當行人密度較低時，博弈對

9、行人的疏散時間影響不大;在高密度下，盲目的博弈會導致行人擁堵的產(chǎn)生，只有提高二人和三人博弈的概率，才有利于行人的擁堵消散;在相同的行人密度下，系統(tǒng)越大行人的疏散效率越高。
　　五、考慮行人的右傾向運動效應，提出彎道效應的行人流格子氣模型，研究有、無中心護欄等因素對彎道行人流的影響。
　　考慮行人的行走習慣，建立了彎道行人流格子氣模型。數(shù)值模擬了右傾向強度、有、無中心護欄等因素對彎道行人流宏觀特性的影響。結果表明:在無中心護欄