一种改进的多速双向行人流元胞自动机模型

考虑行人的位置交换、侧向前进和后退行为,建立了一种改进的元胞自动机模型,用于研究地下通道中具有多种运动速度的双向行人流.将改进的元胞自动机模型与Weng的模型进行了比较.计算机模拟表明,改进的模型具有提高系统中行人的平均速度并降低行人占据密度的倾向. 关键词： 双向行人流 元胞自动机 计算机模拟     

元胞自动机和复杂性研究

元胞自动机是建立复杂系统的离散模型，深入了解其动力学相互作用与时空演化过程的实验数学方法，它开创了基础科学研究与复杂性探索的新途径，是一类获得迅速发展的新的并行计算机，又是计算机、信息和智能应用高科技的热点之一。     

基于元胞自动机的复杂信息系统安全风险传播研究

基于元胞自动机建立复杂信息系统安全风险传播模型, 研究复杂信息系统安全风险在最近邻耦合网络、 随机网络,　Watts-Strogatz 小世界网络和Barabasi-Albert无标度网络 四种网络拓扑下的传播问题. 通过研究安全风险传播模型在四种网络拓扑下安全风险的传播阈值, 与现有的传播阈值研究成果进行比较, 验证模型的正确性, 并分析验证网络拓扑结构中度分布的异质化程度越高传播阈值越小的结论. 通过对安全风险的传播演化趋势进行研究, 分析验证网络度分布的异质化程度越高、安全风险影响范围越小、传播速度越快的结论, 并指出度分布的异质化程度越高、模型后期的免疫机制对控制安全风险传播的效果越缓慢. 通过对安全风险在传播最早期就趋于消亡的情况进行研究, 分析得出安全风险在传播之初就趋于消亡的消亡率与传播率之间呈现近似负指数的关系, 并且初期的感染源越多安全风险的消亡率越低. 分析了影响复杂信息系统安全风险传播的关键要素, 对复杂信息系统中安全风险传播的控制具有指导作用. 关键词： 复杂信息系统 复杂网络 安全风险传播 元胞自动机     

基于元胞自动机考虑传播延迟的复杂网络病毒传播研究

基于元胞自动机,研究传播延迟对复杂网络病毒传播动力学行为的影响,提出一种新的易染状态-感染状态-易染状态(SIS)传播模型.研究表明,传播延迟的存在显著降低了网络的传播临界值,增强了网络中病毒爆发的危险性.研究还发现,随着传播延迟的增大,病毒的感染程度以及传播速率都明显增大.此外,SIS传播模型不仅能够反映病毒的平均传播趋势,而且可以描述病毒随时间的动态演化过程以及病毒的爆发和消亡等概率事件,从而有效地克服了利用平均场方法构建的微分方程模型只能反映病毒平均传播趋势的局限性.同时,还给出有效控制网络中病毒传 关键词： 复杂网络 病毒传播 元胞自动机 传播延迟     

基于一维元胞自动机的复杂网络恶意软件传播研究

基于一维元胞自动机,研究复杂网络恶意软件传播行为.利用信息网络节点全局交互的特点,建立元胞自动机邻域和状态转换函数,提出恶意软件传播模型,研究在多种网络拓扑下恶意软件传播的概率行为.研究表明,该模型能够准确描述在最近邻耦合网络（nearest-neighbor coupled network, NC）,Erdos-Renyi（ER）随机网络,Watts-Strogatz（WS） 小世界网络和Barabasi-Albert（BA）幂率网络等拓扑下的传播动力学行为,不仅能反映恶意软件传播的平均趋势,而且可以描述病毒消亡和渗透等稀有概率事件,有效克服基于平均场方法建立的微分方程模型只能反映传播的平均趋势,只适合对传播作整体预测的局限性.同时,研究指出网络中度分布的异质化程度和网络的局域空间交互特征是影响传播及免疫行为的关键要素. 关键词： 复杂网络 恶意软件传播 元胞自动机 状态转换函数     

基于元胞自动机的行人疏散流仿真研究

基于元胞自动机对行人疏散流进行仿真研究.模型利用两个动态参数反映行人移动区域内的疏散情况,从而决定行人的行为选择.模型中行人可以根据自身周围的情况选择移动、等待行为.本文仿真研究了行人在正常疏散环境下,系统规模、疏散人数、安全出口宽度、多个安全出口布局对行人疏散时间的影响.研究结果表明,行人疏散时间随行人数量呈线性增加;随安全出口宽度呈负指数性减少;同时,多个安全出口布局的不平衡也会对行人的疏散过程和疏散时间产生一定的影响. 关键词： 元胞自动机 行人疏散流 动态参数 疏散时间     

基于元胞自动机的行人和机动车相互干扰机理研究

在行人流量大的人行横道处,机动车和行人之间存在较为严重的干扰.通过引入行人和机动车的冲突干扰规则, 构建了能够刻画人行横道处机动车和行人相互干扰行为的元胞自动机模型.通过数值模拟研究了行人到达率、机动车到达率、 行人冒险穿越机动车道的阈值以及行人对机动车敏感系数等因素对机动车和行人流量的影响. 模拟结果显示,所提出的模型很好地反映了行人与机动车之间的干扰特性;随着行人冒险穿越机动车道的阈值的增加, 机动车流量增大,行人流量减小;随着行人对机动车敏感系数的增加,行人避让概率减小,机动车流量减小,行人流量增大. 所得结果对混合交通的控制和管理具有一定的指导意义.     

三维空间行人疏散的元胞自动机模型

为了有效刻画行人在三维空间中的疏散状况,结合阶梯因素提出了一种新的三维元胞自动机模型,该模型首先基于位置吸引力和碰撞可能性给出了行人移动概率的计算公式,并通过定义元胞演化过程阐述其疏散策略,同时,利用建立的仿真平台进行实验,深入分析了疏散时间、出口流率、出口宽度、初始行人密度以及系统平均速度之间的关系,以此获得更加符合实际情况的行人流特征,结果表明,疏散时间、出口流率与初始行人密度呈现正相关,而与出口宽度呈现负相关,并且系统平均速度和出口宽度对于最优疏散时间存在一个理想阈值。     

基于元胞自动机的行人视线受影响的疏散流仿真研究

基于元胞自动机对视线受影响的行人疏散流进行仿真研究.模型根据行人视野半径将疏散空间划分为可见安全出口区域、可见墙壁区域和盲目区域;利用两个动态参数描述行人在不同移动区域内的疏散特征,从而决定行人的行为选择,包括行人定向移动、沿墙移动和正常疏散移动等行为.仿真研究了行人在墙壁上存在疏散指示标志的疏散空间内,视线受影响时采用随机定向寻墙沿墙移动疏散策略的情况下,行人视野半径对行人疏散时间的影响.研究表明,行人疏散时间不仅受行人视野半径的影响,而且还与安全出口的宽度和安全出口利用率有关.     

菱形网格的行人疏散元胞自动机模型

利用改进的层次域元胞自动机模型,研究了正菱形网格空间中的行人疏散问题.这类网格可以避免行人贴近房间墙壁或障碍物,转移概率考虑了各种逃生受阻因素.数值仿真显示,出口处的行人分布与实验快照展示的行人分布基本相同,疏散时间和出口宽度呈线性关系,行人流率接近实验结果.     

Study on bi-direction pedestrian flow using cellular automata simulation

A simulation of bi-direction pedestrian flow based on cellular automata (CA) will be presented from two aspects: direction split and pedestrians’ walking habit in this paper. The simulation uses Dynamic Parameters Model (DPM) to simplify tactically the decision-making process of pedestrians in their movements. A new parameter right-hand parameter is introduced to describe the pedestrians’ walking preference. The relationships of velocity–density and flow–density will be studied and analyzed. It is found that there are phase transitions at the critical density point, and the pedestrian flow shows distinctive characteristics at different phases with different relationships of velocity–density and flow–density. It is also found that direction split and pedestrians’ walking habit affect the value of critical density point and the figures of velocity–density and volume–density curves. In conclusion, the simulation can reflect and describe some pedestrian flow self-organization phenomena and transition trend of empirical pedestrian flow curves.     

基于元胞自动机的对向行人交通流仿真研究

基于元胞自动机对对向行人交通流进行仿真研究. 模型利用四个动态参数反映行人移动区域和其视野范围内的实际情况,从而决定行人的行为选择,行人可以根据自身周围的情况选择前进、后退、等待、左右移动、交换位置等行为. 仿真研究不同方向比例与不同系统规模的对向行人流的速度-密度、流量-密度关系. 研究结果表明,系统存在相位转换和临界密度,方向比例和系统规模对行人流的速度-密度、流量-密度关系曲线的形状和系统临界密度值有一定的影响. 关键词： 元胞自动机 对向行人流 动态参数 临界密度     

Simulation of pedestrian flow based on cellular automata: A case of pedestrian crossing street at section in China

One of the purposes of pedestrian studies is to evaluate the effects of a proposed program on the pedestrian facilities before its implementation. In order to evaluate the level of service (LOS) of a pedestrian facility, a microscopic model is built to simulate the process of pedestrian crossing street. Most of the existing models focus on the occupant evacuation flow in buildings; however, they are not appropriate for pedestrians in the traffic. According to the characteristics of pedestrian crossing street at signalized crosswalks, we build a model based on cellular automata. Both of the system size and cell size are coordinate with the reality. Depending on the contrast of three parameters of pedestrian flow between simulation data and the reality data, we found that this model is analogous to the real process of pedestrian crossing street at signalized sections. Finally, simulation and its results can provide guidance for evaluating the effects of pedestrian facilities before their implementation.     

Simulation for pedestrian dynamics by real-coded cellular automata (RCA)

In this paper, we propose a new approach for pedestrian dynamics. We call it a real-coded cellular automata (RCA). The scheme is based on the real-coded lattice gas (RLG), which has been developed for fluid simulation. Similar to RLG, the position and velocity can be freely given, independent of grid points. Our strategy including the procedure for updating the position of each pedestrian is explained. It is shown that the movement of pedestrians in an oblique direction to the grid is successfully simulated by RCA, which was not taken into account in the previous CA models. Moreover, from simulations of evacuation from a room with an exit of various widths, we obtain the critical number of people beyond which the clogging appears at the exit.     

基于动态地场和元胞自动机的自行车流建模

针对现有自行车流模型对车辆间作用考虑不足的问题,在原多车道元胞自动机模型的基础上引入动态地场,在模型中纳入了排斥力,并充分考虑了前车速度对后车行驶的影响,体现了自行车的灵活性等特征,提出了换道成本的概念并建立了新的基于比较交通环境的换道规则. 数值仿真结果表明：1）该模型能更准确地描述自行车流,反映自行车流的特征,得到的数据符合实际;2）单位车道宽度的通行能力随着车道数的增加有小幅下降;3）激进的驾驶风格使得换道次数大幅增加,通行能力下降. 关键词： 自行车流 元胞自动机 动态地场 仿真