The walking behaviour of pedestrian social groups and its impact on crowd dynamics
人类群体运动主要是由基于行人之间局部相互作用的自组织过程驱动的。虽然大多数关于群体行为的研究只考虑孤立个体之间的互动，但事实证明，群体中高达70%的人实际上是在群体中移动的，例如朋友，夫妇或家人一起散步。这些群体构成了中等规模的聚合结构，其对人群动态的影响在很大程度上仍然是未知的。在这项工作中，我们分析了约1500个行人群体在自然条件下的运动，并表明，群体成员之间的社会互动产生典型的群体步行模式，影响人群动态。在低密度下，群体成员倾向于并排行走，形成一条垂直于行走方向的线。然而，随着密度的增加，直线行走的队形会向前弯曲，变成V形。这些空间模式可以很好地描述了一个模型的基础上，社会群体成员之间的沟通。我们发现，V形行走模式有利于群体内的社会互动，但由于其“非空气动力学”的形状，减少了流量。因此，当人群密度增加时，群体组织是在加快步行速度和促进社会交换之间进行权衡的结果。这些见解表明，人群动力学不仅是由其他行人和环境引起的物理约束，但也显着由个人之间的沟通，社会互动。
2010-03-19 physics.soc-ph
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
Discrete Element Crowd Model for Pedestrian Evacuation Through an Exit
在过去的几十年里，一系列由人群引起的事故引起了人们对行人人群运动建模的兴趣。基于离散元方法，将人体简化为自驱动球体，建立了模拟出口人群流动特性的颗粒动力学模型。在该模型中，人与人之间的排斥力被认为具有各向异性的特征，由于身体变形的物理接触力被量化的赫兹接触模型。应用牛顿第二定律模拟人体的运动。研究了不同期望速度下人群通过出口时的流动情况，仿真结果表明，人群流动呈现出三种不同的状态，光滑态、过渡态和相分离态。在模拟中，当所需的速度较高时，更容易发生堵塞现象，并且当所需的速度为1.6m/s或更高时，出口可能被完全堵塞，导致更快地冻结效果。
2015-11-19 physics.soc-ph
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
Discrepancies in Pedestrian Crossing of Static vs. Dynamic Crowds: An Experimental Study
该研究通过实验分析静态与动态人群的行人过街差异，引入群集因子定量评估，发现两类场景的行为机制不同，并揭示了全局密度对各速度分量的影响规律。
2025-06-18 physics.soc-ph
CosForce: A Force-Based General Pedestrian Model with Anticipation and Reaction Mechanisms
本文提出基于力的通用行人模型CosForce，利用余弦函数隐式捕捉预期与反应机制，以线性时间复杂度分析自组织与崩溃场景，有效重现相分离并揭示高密度人群临界转变过程。
2025-09-12 physics.soc-ph
Experimental Study of Collective Pedestrian Dynamics
我们报告了两个系列的实验，在两个不同的合作框架进行，旨在研究行人如何适应他们的轨迹和速度的群体或人群。重点放在所选择的协议和实验实施的动机。第一个系列涉及斑图形成，行人之间的相互作用，并在低到中等密度的行人群体的决策。特别是，我们展示了行人如何适应他们的车头时距在单行运动取决于（规定）的领导者的速度。第二个系列的实验集中在静态的人群在较高的密度，在现实生活中，行人的运动的选择是强烈的空间约束的情况下，可能是至关重要的。更准确地说，我们研究的人群的反应，其通过一个行人或直径为74厘米的圆柱形障碍。在后一种情况下，对于一个中等密度的人群，我们观察到的位移，迅速衰减的最小距离的障碍物，在一个长度尺度的顺序米。
2018-09-18 physics.soc-ph
Cyber-Physical Modeling and Control of Crowd of Pedestrians: A Review and New Framework
本文综述了近年来行人群体建模与控制的研究进展。从运动描述、长距离相互作用和记忆效应等方面对分数阶微积分在行人群体建模中的应用进行了简要的回顾和讨论。对行人人群的控制也使用网络物理系统的框架来制定，并使用联网的赛格威与车载应急响应人员来调节人群的速度和流量。本文还为理论结果的验证提供了平台。
2015-06-17 nlin.AO physics.soc-ph
Pedestrian Flow Analysis in High-Density Crowds: Continuity Equation with Voronoi-Based Fields
本文利用Voronoi分解从行人轨迹构建密度与速度场，结合连续性方程推导出满足粒子数守恒的流量方程，实现高密度下流量、密度、速度的一致定义，并能检测静止状态，审视基本图矛盾。
2025-06-23 physics.soc-ph
Traffic Instabilities in Self-Organized Pedestrian Crowds
在人类群体和许多动物社会中，个体之间的局部互动往往会产生自组织的集体组织，为群体提供功能性利益。例如，在相反方向上移动的行人流自发地分离成统一步行方向的车道。这种现象通常被称为智能集体模式，因为它在不需要外部控制的情况下提高了交通效率。然而，这种新兴组织的功能优势从未被实验测量过，并且对潜在的行为机制知之甚少。在这项工作中，我们在受控的实验室条件下研究了这种现象。我们发现，交通隔离表现出结构的不稳定性，其特征在于有组织和无组织状态的交替，其中组织良好的行人集群的寿命遵循拉伸指数松弛过程。进一步的分析表明，舒适的步行速度的行人间的变异性是一个关键变量在所观察到的交通扰动的起源。我们发现，当所有行人以群体的平均速率行走时，新兴模式的集体利益最大化。然而，在实践中，慢速和快速步行的行人之间的局部相互作用触发了组织的全局分解，这降低了交通隔离所提供的集体和个人回报。这项工作是向前迈进了一步，在人群中，这原来是由复杂的行为机制，并不总是最大限度地提高集团的利益调制的交通自组织的理解。对群体行为的定量理解为设计自下而上的管理策略开辟了道路，这些策略必将促进群体中有效集体行为的出现。
2012-03-23 physics.soc-ph
High statistics measurements of pedestrian dynamics
了解行人在人群中行走的复杂行为对科学和技术都是一个挑战。特别是，获得可靠的人群动力学模型，能够定性和定量地展示所观察到的行人流量的紧急功能，可能会有显着的影响事项的安全性，舒适性和结构的可服务性。为了定量了解行人动力学的基本方面，广泛和高精度的行人轨迹测量已经完成。在荷兰埃因霍温理工大学的一座建筑中，人们沿着一条交通走廊行走的超过10万条真实的、时间分辨的轨迹被记录下来。基于Microsoft Kinect \texttrademark的测量策略已被使用;行人的轨迹已被分析为集合数据。主要结果包括行人特征运动学量的统计描述，例如位置和基本图，可能以局部拥挤状态为条件（例如，一个或多个步行的行人，存在顺流和逆流）。
2014-07-04 physics.soc-ph
Effects of the body force on the pedestrian and the evacuation dynamics
社会力模型（SFM）是描述情绪压力下群体行为的一个合适模型。本研究分析了体力在原始SFM中的作用。我们专注于与车身刚度（kn）和它的影响，行人动力学的两种不同的几何形状：瓶颈和走廊的参数。增加kn会对每个几何体的群组动态产生相反的影响：瓶颈的群组速度增加，而走廊的群组速度减少。前者反映了这样的事实，即刚度的增加减少了行人之间的重叠，因此，滑动摩擦减小。这种现象减少了靠近出口门的阻塞集群的数量。相反，在走廊的情况下，由于限制墙，行人由于空间限制而紧密地进入网格状配置。与墙壁的摩擦相互作用决定了整个人群沿着走廊的速度。此外，道路几何图形会在非常拥挤的环境中生成速度减慢的流量，这在许多实际情况下都可以观察到。我们还探索了由单位简化的运动方程产生的无量纲参数，并调整它们以再现经验基本图的定性行为。
2020-03-05 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
Viral transmission in pedestrian crowds: Coupling an open-source code assessing the risks of airborne contagion with diverse pedestrian dynamics models
本文通过耦合行人模拟与基于CFD预计算病毒浓度图的开放源代码传播算法，研究人群空气传播风险，发现双向流中风险预测对模型和初始条件较稳定，但通道中心拥堵时风险急剧上升。
2023-12-04 cs.MA physics.soc-ph
Collective phenomena in crowds - where pedestrian dynamics need social psychology
这篇文章是关于聚集和分散阶段的行人动力学中的集体现象。迄今为止，行人动力学主要在自然科学和工程科学中进行研究。行人被分析和模拟为驱动粒子揭示自组织现象和复杂的运输特性。然而，人群中的行人也根据刺激-反应机制作为生物或根据社会规范、社会身份或策略作为人类主体。为了说明行人动力学除了自然科学之外还需要社会心理学，我们提出了三个类别的应用：现象，行为和行动。它们允许在自然科学的极小模型适用的情况和需要社会学和心理学概念的情况之间进行明确的区分。为了证明这个框架的必要性，一个实验中，一大群人（n=270）进入音乐厅通过两个不同的空间障碍结构进行了分析。这两个结构对应于日常情况，如登上火车和出入境柜台。应用自然科学和社会科学的方法。首先，物理测量显示了空间结构对入口过程动力学的影响。人口密度、等待时间和进展速度都有很大的差异。其次，问卷调查（n=60）揭示了人们如何看待和评价这些入口的情况。显著不同的期望，社会规范和策略与这两种空间结构。问卷调查的结果并不总是符合客观的物理措施，表明模型的局限性，这是基于客观的物理措施，忽视了主观的角度。
2017-02-22 physics.soc-ph
CosIn: A Statistical-based Algorithm for Computation of Space-speed Time Delay in Pedestrian Motion
本文提出CosIn算法（含CosIn-1和CosIn-2），通过解析计算与统计估计精确评估行人运动的空间-速度时延，为人群行为模式与碰撞趋势提供新视角。
2024-12-24 physics.soc-ph
Pedestrians in static crowds are not grains, but game players
一般认为，行人在人群中的局部导航除了（最好）避免最迫在眉睫的碰撞之外，不涉及任何预期。我们发现，目前的模型植根于这种信念未能重现实验证明，当一个密集的静态人群被入侵者穿过一些关键功能。我们确定缺少的成分作为行人的能力，规划他们的运动远远超出了下一个互动，从那里他们可能会接受移动到密集的地区很短的时间。为了解释这种效应，我们引入了一个基于平均场博弈论的极小模型，该模型在复制上述观察以及其他涉及密集人群中集体行为的日常生活情况（如部分地铁登机）方面非常成功。这证明了游戏方法在操作人群动态中捕捉预期效果的能力。
2022-07-22 cond-mat.other physics.soc-ph
Mechanical response of dense pedestrian crowds to the crossing of intruders
越来越多的涉及大量人群的群众活动要求更好地了解密集人群的动态。探究这些动态的机械描述的可能性，我们实验研究了密集的静态人群的交叉由一个圆柱形的入侵者，一个机械测试，这是经典的颗粒物质。我们的实验分析揭示了强大的功能，在人群的反应，包括相似性和差异的颗粒媒体的反应。共同特征包括入侵者后面的耗尽区的存在和扰动的短程特征。另一方面，与颗粒不同，行人在接触之前就通过移动来预测入侵者的通过，并且他们的位移大多是横向的，因此与入侵者施加的力不一致。当入侵者不是一个圆柱体，而是一个单独的行人时，也可以得出类似的结论。因此，我们的工作表明，行人的相互作用，即使在高密度（3至6 ped/m 2）不减少机械的。更一般地说，回避策略证明了我们的研究结果的问题，不小心使用的力量模型密集的人群。
2018-10-08 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
I see you, do you see me? Perception-based crowdedness and behavioral responses in pedestrian dynamics
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）
研究行人动力学中基于感知的拥挤度及行为反应，通过分析实验行人过街流，探讨感知各向异性对行为关系的影响，发现相互作用几何形状对过街流组织影响更强，动态基本图能更完整地表征瞬态行人相互作用。
2026-07-13 physics.comp-ph physics.soc-ph
Characterizing pedestrian contact interaction trajectories to understand spreading risk in human crowds
本文通过分析不同行人流实验中的接触交互轨迹，发现受限运动与更长的接触持续时间相关，从而揭示即使低传播性下传染病传播风险也可能较高，为人群管理提供了依据。
2024-07-04 physics.soc-ph
Foot force models of crowd dynamics on a wobbly bridge
现代的人行天桥和悬索桥都是使用行业标准的包装设计的，但观察到灾难性的共振，需要数百万美元的维修。最近的例子包括1999年巴黎Solférino大桥开放期间行人引起的振动，以及2014年布鲁克林Squibb Park大桥增加的弹跳。最突出的不稳定活跃桥梁的例子是伦敦千禧桥，它开始摇摆，由于桥梁的相互作用。行人相位锁定由于脚步相位调整，被怀疑是其大的横向振动的主要原因，然而，它的作用在启动摆动进行了辩论。在本文中，我们开发了行人对桥梁运动的反应的脚力模型和详细的，但分析上容易处理的人群锁相模型。我们使用生物机械启发的人群横向运动模型，以调查在何种程度上行人同步必须存在的桥梁摆动显着，什么是一个关键的人群规模。我们的研究结果可作为设计人行天桥或限制现有桥梁的最大占用的安全准则。行人模型可以用作“碰撞试验假人”时，数值探测特定的桥梁设计。这一点特别重要，因为美国设计人行天桥的规范没有包含明确的指导方针，说明集体行人行为。
2017-02-20 nlin.AO physics.soc-ph
Fluid-Based Analysis of Pedestrian Crowd at Bottlenecks
University of Connecticut（康涅狄格大学）
本文通过整合心理原理与牛顿运动，推导出流体方程，研究人群通过瓶颈时不同形式能量的平衡，填补了心理研究、人群模型和模拟结果间的空白，并提供新视角解释更快更慢效应及灾难性事件成因。
2026-04-07 math.AP nlin.AO physics.soc-ph
How many people can simultaneously move through a pedestrian space? The impact of complex flow situations on the shape of the fundamental diagram
行人拥挤的情况更加频繁。由于公共空间中行人需求的增加，行人空间的限制越来越受到关注。一些研究的最大需求，可以通过一个横截面，主要特点是简单的运动的基本情况下，低密度的情况下，和/或一个均匀的人群。因此，目前还不清楚他们的研究结果在多大程度上适用于现实世界中经常遇到的异质高密度人群。CrowdLimits实验试图再现经历比迄今为止记录的更高密度的异质人群的人群运动动态。在这里，目的是研究目前的实验室研究和现实世界的人群动态拥挤的行人空间，同时，即人群异质性，高密度运动，（更）复杂的运动基础情况下的三个重要差异的影响。研究表明，不同的运动基本情况和流量比下，最大可持续流量、最大局部和全局可持续密度存在很大差异。此外，研究结果提供的证据表明，在非常高的密度下，可以在实验室条件下使用一个异质的行人人口的流动的延续。此外，实验结果表明，当场景变得更困难（即双向交叉）和碰撞避免机会减少（即80-20到50-50流量比）时，最大全局流量减小。因此，本文得出结论，行人基础设施的最大流量随着复杂性的增加而减少。
2019-08-20 physics.data-an physics.soc-ph
Monitoring physical distancing for crowd management: real-time trajectory and group analysis
作为遏制新型冠状病毒肺炎（COVID-19，即2019冠状病毒病）传播的一项措施，物理距离正在定义一种“新常态”。除非属于一个家庭，否则要求共享空间中的行人遵守最小（取决于国家）成对距离。公共空间的管理者可以连贯地负责执行或监测这一限制。由于尊重隐私的实时跟踪公共空间中的行人动态是一个日益增长的现实，利用这些工具来分析遵守物理距离并比较人群管理测量的有效性是很自然的。典型的问题是：“在哪些情况下，非家庭成员违反了社会距离？“、“是否有屡犯者？及“新的人群管理措施的成效如何？".值得注意的是，例如在训练站中处理大量人群在计算上迅速变得具有挑战性。在这项工作中，我们有一个双重的目标：首先，我们提出了一个有效的和可扩展的分析框架处理，离线或实时，行人跟踪数据通过稀疏图。该框架有效地解决了上述所有问题，通过矢量加权图连接表示行人与行人的交互。在此基础上，我们可以以一种符合隐私的方式解开距离罪犯和家庭成员的纠缠。其次，我们对荷兰训练平台的相互距离和停靠时间进行了全面分析，通过径向分布函数的物理观测值比较了新冠肺炎前和当前的数据。这种方法的多功能性和简单性，用于分析公共交通设施中的人群管理措施，能够解决物理距离之外的问题，例如尊重隐私的群体检测和分析他们的运动模式。
2020-07-14 physics.soc-ph
Social Groups and Pedestrian Crowds: Experiment on Dyads in a Counter Flow Scenario
行人模拟的校准和验证需要获得人类行为的经验证据。目前的工作提出了一个实验的结果集中在潜在的联合效应的逆流和分组行人动态。特别是，我们专注于：（一）四种不同的配置流量比（双向场景中的次要流量和总流量之间的比率）;（二）二元组，作为最常见和最基本的社会群体。结果表明，流量比的增加对行人的速度产生了负面影响。由于在逆流的情况下，组成员之间的运动协调困难，二人组行走速度明显慢于单人组。收集的结果代表了一个有用的贡献，对行人模拟验证。
2016-10-25 cs.MA physics.soc-ph
First Order Models of Human Crowds with Behavioral-Social Dynamics
本文提出了一种新的方法来研究人类群体的行为社会动力学。一阶模型推导的基础上，在宏观尺度上的质量守恒，而动力学理论的方法被用来模拟的决策过程中，步行的个人选择他们的速度方向。通过将整个系统划分为由不同特征识别的子系统来建模人群异质性。从一个子系统到另一个子系统的传递是由相互作用引起的。它示出了如何异构的个人行为可以修改集体动态，以及如何本地不寻常的行为可以在人群中传播。本文还提出了一个系统的方法来建模的动态复杂的场地，其中个人通过具有不同功能的区域移动。
2015-01-12 physics.soc-ph
High pressures in room evacuation processes and a first approach to the dynamics around unconscious pedestrians
在行人恐慌的疏散过程中，堵塞是主要的现象。当人们试图逃离危险时，压力可能会增加到伤害水平。许多人可能会摔倒，而其他人会试图躲避摔倒的人，或者只是穿过他们。我们在“社会力量模型”的背景下研究了这些情况下人群的动态。我们将无意识（跌倒）的行人建模为无生命的身体，可以被周围的人躲避（或不躲避）。我们发现，新的形态结构出现沿疏散人群。在特定条件下，这些结构可以提高疏散性能。行人的回避或穿越无意识个体的意愿在整体疏散性能中起着相关的作用。
2017-01-25 physics.soc-ph
CrowdEgress: A Multi-Agent Simulation Platform for Pedestrian Crowd
本研究提出兼容FDS+Evac的CrowdEgress多智能体行人仿真平台，基于扩展社会力模型建模交互，计划整合社会心理学理论研究紧急疏散人群行为。
2026-10-30 nlin.AO physics.soc-ph
Social groups in pedestrian crowds: Review of their influence on the dynamics and their modelling
行人经常会遇到在一些社会关系的陪伴下行走，而不是独自行走。这样形成的社会群体，根据不同的背景，以不同的比例，不是随机组织的，但表现出独特的特征，如众所周知的趋势，3人组被安排在V形。因此，群体结构的存在很可能会影响人群的集体动态，在考虑紧急情况时可能会产生关键影响。在对这些群体方面视而不见多年之后，在人群模拟软件中建立群体模型的努力在过去几十年中蓬勃发展。这一相当简短的回顾首先描述了它们的经验特征及其对全球流动的影响。然后，它的目的是提供一个教学讨论的主要策略，以模拟这些群体，在不同类型的模型，以提供指导，为未来的建模。
2021-07-28 cs.MA physics.soc-ph
Symmetry Breaking in Pedestrian Dynamics
当两个方向相反的行人接近对方时，每个人都必须决定他们将试图通过哪一侧（左侧或右侧）。如果双方都做出相同的选择，那么传球就可以轻松完成，而如果他们做出相反的选择，就会发生尴尬的对峙或碰撞。经常相遇的行人可以建立“社会规范”，使这一决定产生偏见。在这项研究中，我们调查的行人的二元决策的影响时，通过对行人流量的动态，以研究出现的社会规范的人群与个人偏见的混合物。例如，当来自不同社区的人在大型体育赛事或交通枢纽混在一起时，就可能出现这种情况。我们构建了一个相图，表明一个社会规范仍然可以出现提供行人是足够注意的人群中的其他人的选择。我们表明，这种集体行为有可能极大地影响行人的动态，包括打破对称的车道的形成。
2016-05-18 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
Empirical study on social groups in pedestrian evacuation dynamics
行人群体通常包括社会群体，即由于社会关系而走在一起的行人。它们显示出特征性的结构，并影响整个人群的动态。为了研究社会群体对疏散的影响，我们进行了一项实证研究与学生。进行了几次不同规模和不同相互作用的疏散运行。新的组参数的引入，允许定量地描述组的动态和组成员的配置。分析表明，由于自序效应，大群体的疏散时间可能会减少。社会群体可以近似为沿着其运动方向定向的椭圆。此外，群体成员之间的明确合作行为导致群体成员更强的聚集和间歇性的疏散方式。
2017-03-24 physics.soc-ph
A Simulation Model for Pedestrian Crowd Evacuation Based on Various AI Techniques
College of Science, University of Sulaimani（苏莱曼尼大学理学院）；Sulaimania Polytechnic University（苏莱曼尼亚理工大学）；University of Kurdistan Hewler（休勒库尔德斯坦大学）
本文试图设计一个行人人群疏散的智能仿真模型。为此目的，细胞自动机（CA）与模糊逻辑，第k近邻（KNN），和一些统计方程完全集成。在这个模型中，每个行人都被分配了一个特定的速度，根据他/她的身体，生物和情感特征。通过将每个行人的速度与环境、行人分布和对出口的熟悉程度等各种因素相结合，评估每个行人的应急行为和疏散效率。这些因素都对疏散过程有很大的影响。进行了几个实验，以验证该模型在不同的紧急情况下的性能。结果表明，该模型可以预测不同类型建筑内部和行人分布的疏散时间和紧急行为。该研究为建筑疏散系统的设计提供了参考。
2019-12-03 cs.AI cs.MA physics.soc-ph
Fluctuations in pedestrian dynamics routing choices
在几何复杂的环境中，步行行人的路径选择受到众多因素的相互作用，如当地拥挤，（估计）到达目的地的时间，（感知）舒适度。随着个人选择的结合，宏观交通流模式出现。了解在复杂几何环境中产生宏观交通分布的物理机制是一个突出的科学挑战，在拥挤的行人设施的设计和管理的影响。在这项工作中，我们分析，通过广泛的现实生活中的行人跟踪数据，单向流动动力学在一个不对称的设置，作为许多常见的复杂几何形状的原型。我们的环境是由一个主要的人行道和一个稍长的绕道。我们的测量数据是在荷兰埃因霍温举行的一次专门的高精度行人跟踪活动中收集的。我们表明，动态可以通过引入集体不适函数进行定量建模，并且单个个体行为的波动对于正确恢复全局统计行为至关重要。值得注意的是，所观察到的交通分流基本上偏离了最佳的交通方式分区，因为全球行人吞吐量没有最大化。
2022-09-30 physics.soc-ph
Towards modelling abreast to in-file transitions in small pedestrian groups
Eindhoven Artificial Intelligence Systems Institute（埃因霍温人工智能系统研究所）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；University of Palermo（巴勒莫大学）
本文针对小型行人双人组的并排与成列转换，在现有代价函数模型基础上提出定性模型，量化该转换并为相关定量模型奠定基础。
2026-10-14 physics.soc-ph
Towards an Integrated Approach to Crowd Analysis and Crowd Synthesis: a Case Study and First Results
与行人群体相关的研究，无论是理论性质的还是面向应用的，一般都集中在分析或综合与个体行人之间相互作用相关的现象，每个人的特征是目标，偏好和与他人的潜在相关关系，以及他们所处的环境。与与人群相关的文献相比，这些活动被系统地整合以实现互利的案例仍然很少。本文介绍了一个案例研究的综合方法来定义一个创新的模型，行人和人群的模拟（合成侧），实际上是动机和支持的经验数据的分析，从实验设置和观察在现实世界中的情况。特别是，我们将引入一个模型的行人，也是群体的成员，努力保持他们的凝聚力，即使在困难的情况下（例如高密度）的适应行为。本文将展示如何在一个良性循环中，综合阶段也为经验数据的分析提供了投入。
2013-03-20 cs.MA 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
Examining effect of architectural adjustment on pedestrian crowd flow at bottleneck
瓶颈研究的最新进展强调了出口处不同的结构调整可以降低出口处堵塞的概率，从而提高个体的流出。然而，这些研究大多局限于非人类生物体的受控实验或预测模型。补充数据与人类受试者，以测试该模型的文献有限。本研究的目的是通过控制实验室实验与人类参与者检查不同的几何布局在出口处对行人流量的影响。实验设置涉及通过14个不同的几何配置，包括不同的出口位置和出口附近的障碍物正常和缓慢运行条件下的行人流。结果表明，在相同的障碍物条件下，拐角出口比中间出口具有更好的性能。此外，有人指出，障碍物的有效性是敏感的，它的大小和距离出口。因此，通过在标准逃生区域内进行仔细的建筑调整，可以在正常和缓慢运行条件下实现流出量的大幅增加。然而，还观察到，将障碍物放置得太靠近出口会在正常和慢速运行条件下减少流出。此外，我们不能观察到“更快的是更慢”的效果在缓慢运行的条件下，而是注意到“更快的是更快”的效果。此外，幂律拟合车头时距分布表明，任何建筑配置，提高了外流有更高的指数值相比，其他配置，否定了外流。
2018-08-22 physics.soc-ph
Dimensionless Numbers Reveal Distinct Regimes in the Structure and Dynamics of Pedestrian Crowds
本研究提出 Intrusion 与 Avoidance 两个无量纲数，用以划分人群流动机制，并通过大规模数据和基于智能体模型的微扰展开验证其结构与动力学差异。
2024-03-11 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Hybrid Machine Learning and Physics-based Modelling of Pedestrian Pushing Behaviours at Bottlenecks
本文针对高密度人群中瓶颈处的推挤行为，提出融合推挤倾向异质性、随机森林推挤预测和动态运动策略调整的机器学习与物理混合模型，并通过瓶颈实验验证其能有效再现人群动力学。
2024-12-28 physics.soc-ph
Benchmarking high-fidelity pedestrian tracking systems for research, real-time monitoring and crowd control
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；ProRail Stations（ProRail车站）；SBB AG（瑞士联邦铁路股份公司）；CNR-IAC（意大利国家研究委员会应用计算研究所）
在现实生活条件下的高保真行人跟踪一直是基础人群动力学研究中的重要工具，可以量化相关可观测数据的统计数据，包括步行速度，相互距离和身体方向。随着这项技术的进步，它在社会中也变得越来越有用。事实上，持续的城市化正在压倒现有的行人基础设施，如交通枢纽和车站，迫切需要实时高精度的使用数据，旨在进行流量监测和动态理解。为了在研究和技术中成功地使用行人跟踪技术，验证和基准测试它们的准确性至关重要。这不仅对保证数据质量是必要的，而且对识别系统误差也是必要的。在这篇文章中，我们提出并讨论了一个基准套件，在社会上的开放标准，尊重隐私的行人跟踪技术。该套件是技术独立的，适用于学术和商业行人跟踪系统，在实验室环境和现实生活条件下运行。该基准套件包括5个测试，解决行人跟踪质量的特定方面，包括准确的人群流量估计，密度估计，位置检测和轨迹准确性。测试的输出是以单个数字表示的品质因数。我们提供了两个跟踪系统的基准测试结果，这两个系统都在现实生活中运行，一个是商业的，另一个是基于在埃因霍温理工大学开发的架空深度图。我们讨论的结果的基础上的品质因数和报告的典型传感器和算法的性能。这使我们能够突出当前最先进的技术及其局限性，并提供安装建议，特别关注多传感器设置和数据拼接。
2021-08-26 cs.CV physics.soc-ph
Kinetic description of collision avoidance in pedestrian crowds by sidestepping
在本文中，我们研究了一个动力学模型的行人，谁被假定为适应他们的运动朝着一个期望的方向，同时避免与他人的碰撞，走到一边。这些最小的微观相互作用规则导致了复杂的新兴宏观现象，如单向流动中的速度对齐和双向流动中的车道或条纹形成。我们首先讨论了微观尺度下的碰撞避免机制，然后研究了相应的Boltzmann型动力学描述及其在掠碰撞极限下的流体动力学平均场近似.在空间均匀的情况下，我们证明在特定条件下的避阶规则的碰撞和平均场模型的方向对齐。在空间不均匀的情况下，我们说明，通过各种数值实验，丰富的动态，所提出的模型是能够重现。
2016-10-17 nlin.AO physics.soc-ph
Experimental study of the behavioural mechanisms underlying self-organization in human crowds
在动物社会和人类群体中，许多观察到的集体行为是基于个体之间局部互动的自组织过程的结果。然而，群体动力学的模型仍然缺乏系统的个人层面的实验验证，并形成集体模式的本地机制尚未详细了解。我们已经进行了一组控制良好的实验，行人执行简单的回避任务，以确定他们的行为在相互作用的法律。对大型轨迹数据集的分析用于计算行为地图，该行为地图描述了行人在各种交互距离和角度下的方向和速度的平均变化。实验结果揭示了行人选择回避一侧时的决策过程的特征，并显示出通过相互作用而放大的一侧偏好。基于上述研究结果的二元交互模型的预测，然后进行比较，在拥挤的街道上记录的双向人流。模拟产生两个不对称的车道与相反的运动方向，在定量协议与我们的经验观察。行人行为规律的知识是理解人群行为的潜在动力学的重要一步，并允许在自然条件下可靠地预测集体行人运动。
2009-08-21 physics.bio-ph physics.soc-ph
Microscopic Travel Time Analysis of Bottleneck Experiments
这一贡献提供了一个微观的实验研究行人运动的瓶颈前面。在进行的实验中，识别单个行人可以解释由人群的异质性引起的旅行时间的高方差。有些行人能够有效地穿过人群，有些人被困在人群中的时间要长得多。这种通过人群的能力与行驶时间对瓶颈前面行人数量的依赖性的个体线性模型的斜率相关联。通过路径选择策略，即绕过人群还是直接穿过人群的策略，对这种能力的起源进行了进一步的研究，发现这种能力是冲突中的攻击性和超越人群的意愿的结合。
2018-01-04 cs.MA physics.soc-ph stat.AP
On the Interplay between Behavioral Dynamics and Social Interactions in Human Crowds
本文提供了一个概述和批判性的分析人类群体的动力学的建模和应用，其中社会互动可以有一个重要的影响，被视为一个活生生的，因此复杂的系统的人群的行为动力学。该分析着眼于在某些特定情况下可能出现安全问题的真实物理情况。该方法是基于活性粒子动力学理论的方法。计算应用启发了人类行为的作用。
2017-09-19 math.DS physics.soc-ph
Simulation of High Density Pedestrian Flow: Microscopic Model
近年来，随着越来越多的人因各种原因和事件聚集在世界各地，对人群和疏散动力学进行建模变得非常重要。全球人口每年急剧增长，而目前的公共交通系统能够运送大量人员，这一事实增加了人群恐慌或拥挤的风险。行人模型基于宏观或微观行为。在本文中，我们感兴趣的是开发模型，可用于疏散控制策略。该模型将基于微观行人仿真模型，其演变和设计需要大量的信息和数据。将根据行人流量的经验数据得出的数学模型模拟人流。该模型是从图像数据库开发的，所谓的经验数据，从摄像机或使用人类探测器获得的数据中获取。我们把个体看作是通过社会和物理力量相互作用的自治粒子，这是一种用于模拟群体行为的方法。
2015-01-26 physics.data-an physics.soc-ph
Nonreciprocal interactions in crowd dynamics: investigating the impact of moving threats on pedestrian speed preferences
本文通过首次实验室实验研究移动威胁下人群的非互惠相互作用，揭示行人期望速度与威胁强度的正相关关系、逃生路线受阻时的稳态偏离及集体智能同步现象，为人群安全管理提供依据。
2024-04-02 nlin.AO nlin.PS physics.bio-ph
Fluctuations around mean walking behaviours in diluted pedestrian flows
了解和模拟行人人群的动态可以帮助设计和提高民用设施的安全性。群体的一个关键特征是其内在的随机性，由于个体行为的可变性，即使在非常稀释的条件下也会出现。在密集拥挤的条件下，个体的随机性变得更加重要，因为它可以被非线性地放大，并可能导致潜在的危险的集体行为。为了定量地了解人群的随机性，我们研究了一个大的行人步行不受干扰的合奏的现实生活中的动态，我们进行了一年之久的高分辨率测量活动获得的完全解决的行人轨迹的统计分析。我们的测量是在埃因霍温理工大学的一个走廊上进行的，通过微软Kinect 3D距离传感器和自动头部跟踪算法的组合。我们的大型轨迹数据库的时间同质性使我们能够稳健地定义和分离平均步行行为与相对于平均步行路径平行和正交的波动。波动包括个体突然改变主意并反转其步行方向的罕见事件。迄今为止，对这种反向趋势的研究很少，即使它可能对设施的运作和安全产生重要影响。我们提出了一个新的模型，不受干扰的行人的动态，随机微分方程的基础上，提供了一个很好的协议与我们的实验观察，包括罕见事件的发生。
2016-10-24 physics.data-an physics.soc-ph
Moving in a crowd: human perception as a multiscale process
行人的策略行为在很大程度上取决于他们如何感知和反应周围的人。本文通过一个模型来解决这个问题，该模型以时间和空间相关的方式结合了行人相互作用的离散和连续效应。数值模拟和定性分析表明，人类的感知，及其对人群动态的影响，可以有效地建模为一个多尺度的过程的基础上的双重微观/宏观代表性的群体代理。
2015-12-03 math.DS physics.soc-ph
Strategies in crowd and crowd structure
在紧急情况下，模仿邻居的策略可以导致有序-无序相变，其中行人的空间集群采用相同的策略。我们假设有两种策略，合作和竞争，这对应于一个更小或更大的期望速度。我们在社会力模型中的模拟结果表明，有序相位可以被检测为人群中行人位置的空间顺序的增加。
2012-09-28 cs.SI nlin.CD physics.soc-ph
Ordering leads to multiple fast tracks in simulated collective escape of human crowds
在有趣的群体动力学中阐明突现的现象是多个领域中出现的基本科学问题。在这项工作中，基于社会力量模型，我们模拟了典型的集体逃离到一个单一的出口的场景，并揭示了惊人的类比人群动力学和结晶。随着行人的离去，紧凑的人群中出现了水晶般的秩序。在这个过程中，行人的局部错位和全球重排很好地合理化的晶体中的拓扑缺陷的特征运动。利用结晶物理学的概念进一步揭示了集体逃逸中多个快速轨道的出现。
2021-05-10 cond-mat.soft physics.soc-ph
LEMONS: An open-source platform to generate non-circuLar, anthropometry-based pEdestrian shapes and simulate their Mechanical interactiONS in two dimensions
Université Claude Bernard Lyon 1, Institut Lumière Matière, CNRS（里昂第一大学，光与物质研究所，法国国家科学研究中心）
LEMONS是一个开源平台，用于生成基于人体测量学的非圆形行人形状，并在二维中模拟其机械交互。
2026-02-17 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.soc-ph
A kinetic theory approach for 2D crowd dynamics with emotional contagion
在本文中，我们提出了一种计算建模方法的人群的动态，其中的情绪（特别是恐惧）的传播有行人的行为的影响。我们的方法是基于活性粒子的动力学理论的方法。该模型允许我们根据恐惧程度在两种竞争行为之间进行权衡：寻找不那么拥挤的区域和无意识地跟随潮流的趋势（羊群）。每个行人的恐惧程度会影响她的步行速度，并受到邻居恐惧程度的影响。在数值上，我们解决了我们的行人模型与情绪传染使用算子分裂计划。我们模拟疏散场景，涉及两组相互作用的行人，以评估域几何形状和恐惧传播的细节如何影响疏散动态。此外，我们再现疏散动力学的实验研究，涉及苦恼的蚂蚁。
2021-02-17 cs.NA math.NA physics.soc-ph
Kinects and Human Kinetics: A New Approach for Studying Crowd Behavior
Austrian Institute of Technology (AIT)（奥地利技术研究所（AIT））；Massachusetts Institute of Technology (MIT)（麻省理工学院（MIT））
对人群行为进行建模依赖于高度详细的行人运动的准确数据。诸如相机的成像传感器为捕获这种详细的行人运动数据提供了良好的基础。然而，当前可用的计算机视觉技术在应用于常规视频镜头时仍然不能自动地从图像序列中揭示人群或人群的准确运动。我们提出了一种新的数据汇集的方法来研究人群的行为，它使用越来越流行的低成本传感器微软Kinect。Kinect可以捕获标准相机数据和三维深度图。我们的人体检测和跟踪算法基于从高处视图捕获的深度数据的凝聚聚类-与Kinect游戏应用程序中用于手势识别的侧视图形成对比。我们的方法将本地Kinect 3D数据转换到一个共同的世界坐标系，以便将多个Kinect中的人体轨迹缝合在一起，从而实现可扩展和灵活的捕获区域。在一个具有真实行人交通的测试平台上，我们证明了我们的方法可以提供三个Kinect的准确轨迹，行人检测率高达94%，多目标跟踪精度为4 cm。使用2240个捕获的人类轨迹的综合数据集，我们校准了社会力模型的三种变化。我们的模型验证的结果表明，他们的特殊能力，再现微观模拟中观察到的人群行为。
2012-10-10 cs.CV physics.soc-ph
