[论文解读] CarPed -- A Hybrid and Macroscopic Traffic and Pedestrian Simulator

Daniel H. Biedermann, Peter M. Kielar+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 1, 2015

Evacuation and Crowd Dynamics被引用 3

一句话总结

CarPed 提出了一种混合宏观仿真器，通过基于流体动力学的模型整合车辆交通与行人流动，实现计算成本低的仿真。它支持在城市基础设施上对交通与行人进行并发、大规模的多模式仿真，适用于大型公共活动的全面交通管控规划。

ABSTRACT

Dense human flow has been a concern for the safety of public events for a long time. Macroscopic pedestrian models, which are mainly based on fluid dynamics, are often used to simulate huge crowds due to their low computational costs (Columbo & Rosini 2005). Similar approaches are used in the field of traffic simulations (Lighthill & Whitham 1955). A combined macroscopic simulation of vehicles and pedestrians is extremely helpful for all-encompassing traffic control. Therefore, we developed a hybrid model that contains networks for vehicular traffic and human flow. This comprehensive model supports concurrent multi-modal simulations of traffic and pedestrians.

研究动机与目标

• 为解决公共活动期间密集人流带来的安全挑战。
• 开发一种计算高效的仿真框架，用于大规模行人与车辆交通仿真。
• 将交通与行人移动的宏观模型整合到统一的仿真环境中。
• 通过车辆与行人并发的多模式仿真，支持全面的交通管控策略。

提出的方法

• 该模型对行人与车辆流动均采用基于宏观流体动力学的方法，实现低计算成本的仿真。
• 在单一混合仿真框架内，将车辆交通与人流的独立网络进行整合。
• 该仿真器支持在共享城市基础设施上对车辆与行人进行并发仿真。
• 该方法借鉴了交通流（Lighthill-Whitham）与行人动力学（Columbo-Rosini）的成熟宏观模型，并针对集成需求进行了适配。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何将行人与车辆流动的宏观模型有效整合到单一仿真框架中？
• RQ2 使用低成本宏观模型仿真大规模、并发的行人与车辆移动是否可行？
• RQ3 交通与行人网络的整合如何影响多模式交通管控仿真的真实感与实用性？
• RQ4 混合宏观模型能否支持在密集人流的公共活动期间进行全面的交通管控规划？

主要发现

• 混合宏观模型成功实现了大规模车辆与行人流动的并发仿真。
• 基于宏观流体动力学原理，交通与行人网络的整合是可行的。
• 该模型在保持低计算成本的同时，支持复杂、多模式的交通场景。
• 该方法为大型公共活动期间的全面交通管控与安全规划提供了可扩展的基础。