Impact of holding umbrella on uni- and bi-directional pedestrian flow: Experiments and modeling
本文通过实验和模型研究了撑伞对单向和双向水流的影响。在实验中，行人被要求在正常情况下和撑伞情况下在环形走廊中顺时针/逆时针行走。无论是单向流还是双向流，撑伞情况下的流量都比正常情况下的流量小。在双向流中，正常情况下行人会很快分离成两个相对的运动流，顺时针/逆时针行走的行人由于右行走偏好而总是在内/外车道上。在撑伞的情况下，自发的车道形成也发生了。但是，行人在撑伞时，可能会分开两条以上的车道。此外，已经观察到车道的合并，并且顺时针/逆时针行人并不总是在内/外车道中。为了模拟流体动力学，提出了一种改进的基于力的模型。考虑了伞体之间的接触力。模拟结果与实验结果一致。
2015-12-21 physics.soc-ph
Modeling Stop-and-Go Waves in Pedestrian Dynamics
几个空间连续的行人动力学模型已经验证了经验数据。我们试图重现实验的基本图（速度与密度）与模拟。除了这个定量的标准，我们试图再现停止和去波作为一个定性的标准。走走停停波是单行运动的一种特征现象。三个研究模型中只有一个满足这两个标准。
2010-01-19 physics.soc-ph
Stochastic Modelings of Social Phenomena: Pedestrian Counter Flow and Tournaments
我们在这里提出两个社会现象的随机建模的例子。第一个主题是行人逆流。两组模型行人朝相反的方向移动，形成了一个交叉点。它将被证明，这种拥塞变得最糟糕的情况下，个人被赋予一定的随机自由，以避免另一个在前面相比，他们受到更严格的规则。第二个例子是锦标赛模型。我们在这里提出了一个相当意想不到的特点，比赛的概率达到顶部的位置是高于完成了在较低的位置，不仅排名第一的球员，但也为一系列的顶级球员。这种“反转特性”被证明是观察简单的数学模型比赛，以及在真正的比赛。
2013-09-18 physics.soc-ph
High Fidelity Modeling of Aerosol Pathogen Propagation in Built Environments with Moving Pedestrians
提出了一个高保真度的模型，通过气溶胶中存在的移动行人的病原体的传播。其关键思想是计算流体动力学和计算人群动力学的紧密耦合，以捕捉空间和时间上的病原体负荷的排放、运输和吸入。一个例子模拟病原体在一个狭窄的走廊与移动的行人传播清楚地表明，行人运动对气流的相当大的影响，因此对病原体的传播和潜在的传染性。
2020-09-07 math.OC physics.bio-ph physics.flu-dyn
Modeling pedestrian evacuation movement in a swaying ship
随着生活水平的提高，邮轮旅游近年来在世界各地迅速发展。水上客运也取得了快速发展。预计船舶将得到越来越广泛的应用。不幸的是，这些年发生的船舶灾害造成了严重的损失。它对船上乘客疏散的有效性表示关切。因此，本研究的重点是船舶上的行人疏散功能。在船舶上，乘客的运动受周期性的水运动的影响，因此与在静止的水平地板上行走时的特性有很大的不同。针对这一特点，建立了基于Agent的行人疏散模型，研究了船舶摇摆对行人疏散效率的影响。结果表明，该模型可用于量化船舶上的特殊疏散过程。
2015-11-15 physics.soc-ph
Exploring Braess' paradox in pedestrian evacuation traffic: experiment and modeling
本文通过监督实验和交通分配模型研究行人疏散中的布雷斯悖论，发现其在完全网络知识下不易发生，但在有限网络知识下可能发生，为大型公共场所设计与管理提供指导。
2025-09-15 physics.soc-ph
Time-evolving measures and macroscopic modeling of pedestrian flow
本文论述了一个新的模型的行人流量的早期结果，设想在一个测量理论框架。建模方法包括在离散时间欧拉宏观表示的系统通过一个家庭的措施，推动了一些运动映射，提供了一个估计的空间占用行人在连续的时间步长。从建模的角度来看，该设置特别适合于处理行人、障碍物和墙边界条件之间的非局部交互。此外，分析和数值逼近所产生的数学结构，这是这项工作的主要目标，遵循更容易和直接的情况下，标准的双曲守恒律，也用于专业文献中的一些作者来解决类似的问题。
2010-04-27 math-ph math.MP physics.soc-ph
Data-driven physics-based modeling of pedestrian dynamics
本文提出一个基于双时间尺度Langevin动力学的通用框架，通过数据驱动方法从真实轨迹数据中学习复杂势能，有效捕捉复杂几何环境下的行人动力学及波动统计特性，并适用于车辆交通等主动动力学研究。
2024-07-30 physics.soc-ph
Variable Goal Approach (VGA) Enhancing Pedestrian Dynamics Modeling
提出变目标方法（VGA），通过引入多个中间目标将人类智能整合到行人动力学模型中，实现自适应引导和随机路径模拟，在简单和高密度场景中均表现出色且匹配真实数据。
2025-04-02 physics.soc-ph
Modeling micro-macro pedestrian counterflow in heterogeneous domains
我们提出了一个微观宏观的策略，能够描述在异构媒体的人群的动态。在这里，我们专注于行人逆流的例子。主要的工作工具包括使用质量和孔隙度的措施，连同他们的运输，以及适当的应用程序的一个版本的Radon-Nikodym定理制定有限的措施。最后，我们数值说明我们的微观模型，并强调所产生的影响，隐含定义的社会速度。关键词：群体动力学;质量测度;孔隙度测度;社交网络
2010-11-05 cs.SI math-ph math.MP
Microscopic modeling of attention-based movement behaviors
本文提出基于注意力的移动模型，用视觉注意时长模拟零售潜力、用速度损失模拟通行效率，研究交通枢纽双向走廊中设计特征对二者的影响。
2024-05-02 physics.soc-ph
Modeling pedestrian fundamental diagram based on Directional Statistics
针对现有行人基本图难以适用于多种流类型的问题，本研究利用Directional Statistics开发描述流类型的新统计量，并将其融入传统模型，构建了能准确表征交叉流与双向流动力学特征的综合行人FD模型。
2024-08-26 cs.SY eess.SY nlin.AO
Mean-Field Games Modeling of Anticipation in Dense Crowds
本研究利用平均场博弈模型，引入折扣因子模拟行人的有限预期，成功再现密集人群面对入侵者时的预期运动与避碰行为，并通过实验数据验证了模型的有效性。
2024-05-28 physics.soc-ph
A Fractional Micro-Macro Model for Crowds of Pedestrians based on Fractional Mean Field Games
本文从不同的角度对行人群体的建模进行了研究。在分数维微观模型的基础上，利用质量守恒定律，提出了一个更接近实际的分数维宏观模型。为了刻画行人之间的竞争与合作行为，在宏观尺度上，利用分数平均场对策对行人数量趋于无穷大的情形进行建模，建立了由分数向后和分数向前方程组成的分数动力学模型.最后得到了行人群体的分数微宏模型。仿真结果也分别说明了所提出的分数微观模型和分数宏观模型。
2016-02-03 nlin.AO physics.soc-ph
Modeling self-organization in pedestrians and animal groups from macroscopic and microscopic viewpoints
本文主要研究智能系统的数学建模，如人类群体和动物群体。特别是，重点是不同的自组织模式的出现，从非局部性和各向异性的个人之间的相互作用。引入了一种通过时间演化测度的数学方法，在统一的建模框架内处理宏观和微观尺度。然后，自组织问题的调查和数值再现在适当的规模，根据所考虑的代理的种类。
2009-10-24 math-ph math.MP nlin.AO
Modeling indoor-level non-pharmaceutical interventions during the COVID-19 pandemic: a pedestrian dynamics-based microscopic simulation approach
传染病传播的数学建模已被广泛采用来估计传染病的威胁（即，COVID-19大流行）以及评估疫情控制干预措施。室内场所被认为是重要的传染病传播风险源，但现有广泛使用的传染病传播模型通常局限于室内场所，因为模型忽略了人与人之间的动态物理距离变化，没有区分必要和非必要出行的经验特征。本文介绍了一个基于贝叶斯网络的传染病传播模型，该模型能够模拟人们在社会活动中疾病的室内传播风险。利用马里兰大学COVID-19影响分析平台的前后移动数据，人们发现，一旦出行频率被限制在较低水平，人们往往会在杂货店花费更多时间。换句话说，增加停留时间可以平衡减少的交通频率，满足人们的需求。基于基于实证证据的非药物干预模型，对不同操作层面的非药物干预措施进行了评价。数值模拟显示，限制人们的出行频率和室内场所的开放时间可能并不能普遍有效地降低每个访问该场所的行人的平均感染风险。入境限制可能是一个广泛有效的替代方案，而决策者需要平衡风险接触的减少和可能阻碍人们满足旅行需求的地方外排队长度的增加。
2020-06-18 cs.MA physics.soc-ph
Physics-based modeling and data representation of pedestrian pairwise interactions
理解和定量建模人群中行走的行人之间的相互作用的物理学的可能性具有引人注目的相关应用，例如，与民用基础设施的设计和安全有关。在这项工作中，我们研究了稀释人群中的观察实验数据的行人-行人相互作用。在运动中，行人调整他们的步行路径，试图保持相互舒适的距离，避免碰撞。在数学模型中，这种行为通常通过“社会”相互作用力来建模。利用高质量，高统计数据集-由数百万从最先进的观测实验中获得的真实轨迹组成-我们开发了一个定量模型，能够解决二元碰撞避免情况下的相互作用。我们根据长距离和短距离力对相互作用进行建模，我们将其应用于非相互作用行人运动的Langevin模型[Corbetta et al. Phys.Rev.E 95，032316，2017]。我们提出的新模型的特点是朗之万动力学与“快”的随机速度波动叠加到“慢”的动态隐藏的模型变量：“预期”的步行路径。该模型能够再现相关的统计数据的碰撞避免运动，如统计的侧位移和通过速度。罕见的碰撞事件也被恢复。此外，与现实生活中的轨道的大数据集进行比较涉及到一个迄今为止被忽视的额外挑战：在包含非常异构的条件的数据库中，仅识别与二进制回避相互作用相对应的相关事件。为了应对这一挑战，我们提出了一种新的方法，基于行人轨迹的图形表示，这使我们能够操作的复杂性降低有效的数据选择。
2018-08-07 physics.data-an physics.soc-ph
Adult-child pairs walking down stairs: Empirical analysis and optimal-step-based modeling of a complex pedestrian flow, with an exploration of flow-improvement strategies
在下课后离开训练学校的行人通道（特别是在中国，当孩子们和父母一起走下楼梯时）引起了与恶化的流动条件和可能的安全危险有关的实际问题，但也代表了对主流建模方法的挑战，原因如下：它们涉及不同的群体（成人-儿童对），与它们的同质对应物相比，在复杂的几何形状中，由楼梯和平台组成，行人在平台上旋转，密度范围很大。根据我们在中国一所培训学校的实地观察，我们开发了一个半连续模型，定量再现了经验观察到的集体动力学，使我们能够评估一些指导策略，以提高出口效率。在这个模型中，它扩展了最佳步骤的方法，成人和儿童被描述为椭圆形与规定的相对位置，通过事件驱动算法处理的连续步骤，沿着平台上的自发半圆形路径，但可能会偏离它在拥挤的条件下，通过选择他们的首选下一个位置。与观察结果一致，大多数人都是并排走的，只有一小部分人有时会绕道而行以避免排队。转向引导策略，我们发现，促进前后配对可能会增加流量，而敦促人们多走弯路可能会适得其反。也许更相关的是，通过移动类的末端来对来自不同楼层的流进行去冗余化的直观措施成功地将出口时间减少了至少10%。
2022-10-13 physics.soc-ph
Escaping in couples facilitates evacuation: Experimental study and modeling
本文通过实验和建模研究了夫妻逃生对疏散动力学的影响。已经实施了两组实验，其中行人被要求以个人或夫妇的方式逃跑。实验结果表明，成对逃生可以减少平均疏散时间。此外，它被发现，平均疏散时间间隔基本上是恒定的，这意味着疏散速度基本上不依赖于尚未逃脱的行人的数量。为了模拟疏散动力学，提出了一种改进的社会力模型，其中假设当物理力的组成超过阈值时，行人的驱动力不能被满足，因为行人在这种情况下不能保持他/她的身体平衡。为了模拟夫妻之间的逃避效应，在伴侣之间引入了吸引力。仿真结果与实验结果吻合较好。
2015-12-16 nlin.AO physics.soc-ph
Life-cycle Modeling and the Walking Behavior of the Pedestrian-Group as an Emergent Agent: With Empirical Data on the Cohesion of the Group Formation
该研究以行人群体为涌现智能体，基于监控轨迹与人工标注数据建模群体生命周期与队形，总结行为及状态转移抽象模式，为仿真群体智能体开发及相关交互工程系统设计提供支撑。
2025-10-30 cs.MA cs.SY eess.SY
Performance Evaluation of Pedestrian Navigation Algorithms for City Evacuation Modeling
仿真是研究物理、环境和社会系统在不同条件下行为的有力工具。疏散模拟可以用来估计人们离开建筑物或疏散灾害暴露区域所需的时间。建筑物疏散模拟已经有了很大的研究成果，而城市疏散模拟研究相对较少.对于使用基于Agent的模型的疏散模拟，底层导航算法的特性在模拟的整体效率中是重要的。在一些灾害中，例如地震，疏散是在主要事件之后进行的。这意味着在建筑物和桥梁受损和倒塌、道路和路径受阻的环境中进行疏散和航行。此外，可能发生的余震或诱发的现象，如滑坡和液化，可能使撤离人员的情况更加动态，因为物理环境会随着时间的推移而发生变化。疏散人员，建模为代理，需要一个可靠的算法，他们在这些复杂的动态环境中的导航。可靠的导航算法应该能够处理具有不同物理特性的障碍物，并在动态环境中执行。在这项研究中，引入了一个框架来评估代理导航算法的相对性能。该框架的主要指标是收敛性、最优性、精度和效率（COPE）。COPE框架应用于一组机器人导航算法（错误的家庭），以评估其是否适合用作行人导航算法。
2021-03-21 physics.soc-ph
Modeling inhomogeneous spatial point configurations with applications to replicated patterns in real-life waiting crowds
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文提出一种利用重复空间模式推断半参数空间点过程的方法，并应用于等待人群建模，通过分离位置吸引力和排斥交互作用，在模拟和真实数据中验证了模型的有效性。
2026-10-16 physics.soc-ph stat.ME
How simple rules determine pedestrian behavior and crowd disasters
随着群体性事件规模的不断扩大和发生频率的不断提高，人群灾害的研究和行人流的模拟已经成为重要的研究领域。然而，即使是成功的建模方法，如牛顿力模型的启发，仍然不完全符合经验观察，有时很难校准。本文提出了一种基于行为分析的认知科学方法。我们建议，引导视觉信息，即障碍物在候选视线的距离，行人应用两个简单的认知程序，以适应他们的步行速度和方向。虽然比以前的方法更简单，但该模型预测的个人轨迹和集体运动模式与大量的经验和实验数据具有良好的定量一致性。这包括自组织现象的出现，例如自发形成单向车道或走走停停的波浪。此外，行人碰撞与身体碰撞的结合产生了极端密度的人群湍流，这是在最近的人群灾难中观察到的现象。通过提出多个个体之间同时相互作用的综合处理，我们的方法克服了当前物理学启发的对相互作用模型的局限性。因此，通过认知行为学了解人群动态不仅对更好地准备安全的群体事件至关重要。它还为更现实的集体社会行为建模扫清了道路，特别是人类群体和生物群体。此外，我们的行为学可能有助于提高自主机器人的导航。
2011-05-11 physics.soc-ph
Modeling Crowd Turbulence by Many-Particle Simulations
最近的一项研究[D. Helbing，A. Johansson和H. Z. Al-Abibalan，{ \it Phys. Rev. E} 75，046109（2007）]揭示了行人流的“湍流”状态，其特征在于突然位移并导致人的跌倒和踩踏。然而，湍流人群运动是不能很好地再现目前的多粒子模型，由于其在极端密度的地区的局部相互作用的代表性不足。在这篇文章中，我们扩展了社会力模型的排斥力项，以再现群体湍流。我们进行数值模拟的行人通过一个瓶颈区域与这个新的模型。观察到从层流到走走停停和湍流的转变。人群湍流的经验特征，如结构函数和速度增量的概率密度函数再现良好，即他们是很好的兼容性与视频数据的分析，在每年的穆斯林朝圣。
2007-08-24 physics.soc-ph
A primer on data-driven modeling of complex social systems
道路上的交通堵塞、社交媒体上的回音室、流动的行人人群以及选举期间的观点动力学，都是复杂的社会系统。这些应用程序可能看起来不同，但从数学的角度来看，它们激发的一些问题是相似的。在这些例子中，研究人员试图揭示个体代理-无论是司机，Twitter帐户，行人还是选民-是如何互动的。通过更好地理解这些相互作用，数学建模者可以预测当代理改变其行为时将出现的组级特征。在本教程中，这是基于我在2021年美国数学学会短期课程的演讲，我介绍了一些术语，方法，以及在构建这种数据驱动模型时出现的选择。我讨论了统计模型或数学模型、静态模型或动态模型、空间模型或非空间模型、离散模型或连续模型以及现象模型或机械模型之间的差异。为了具体起见，我还更详细地描述了两个复杂系统，选举动力学和人群运动的模型。通过概念方法，我广泛强调了在构建和校准模型、选择复杂性以及使用定量和定性数据时出现的一些挑战。
2022-10-16 math.HO physics.soc-ph
Exploring Dense Crowd Dynamics: State of the Art and Emerging Paradigms
本文回顾了密集人群动力学的现有模型与范式，指出经典方法难以刻画高密度下的个体间物理相互作用，并呼吁开展新的实验与建模范式研究。
2025-05-09 physics.soc-ph
