[论文解读] Social Groups and Pedestrian Crowds: Experiment on Dyads in a Counter Flow Scenario

Andrea Gorrini, Luca Crociani+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2016

Evacuation and Crowd Dynamics参考文献 12被引用 18

一句话总结

本研究通过走廊环境中的受控实验，调查了对向流与双人结对对行人动力学的综合影响。结果表明，随着流量比增加，步行速度降低；在双向流中，由于近身空间协调挑战，双人组行走速度显著慢于单人，但在单向流中，单人与双人组之间无速度差异。

ABSTRACT

The calibration and validation of pedestrian simulations require the acquisition of empirical evidences of human behaviour. The current work presents the results of an experiment focused on the potentially combined effect of counter flow and grouping on pedestrian dynamics. In particular, we focused on: (i) four different configurations of flow ratio (the rate between the minor flow and the total flow in bidirectional scenarios); (ii) dyads, as the most frequently observed and basic social groups of crowds. Results showed that the increase of flow ratio negatively impacted the speed of pedestrians. Dyads walked significantly slower than singletons, due to the difficulty in movement coordination among group members (proxemics) in case of counter flow. The collected results represent an useful contribution towards the validation of pedestrian simulations.

研究动机与目标

• 为改进仿真模型验证，调查对向流比例与双人结对对行人动力学的综合影响。
• 评估流量比（次要流与总流之比）对双向场景中步行速度与轨迹稳定性的影响。
• 分析近身空间——群体成员之间的空间协调——对双人组移动效率的影响。
• 提供用于标定与验证行人仿真模型的速度与人际距离实证数据。
• 确定平衡或非平衡对向流是否对群体与个体行人的行为产生不同影响。

提出的方法

• 在东京大学开展受控实验，设置四种流量比条件：0（单向流）、0.167、0.333 和 0.5（平衡对向流）。
• 共招募864名参与者（30名单人，24名双人组成员），进行四次重复实验程序，采用标准化起始位置与流量配置。
• 利用追踪系统测量行人速度、轨迹稳定性及个体间距离（相对于群体质心的X轴与Y轴）。
• 采用双因素重复测量方差分析检验流量比与分组对速度的影响，事后检验采用Tukey法进行成对比较。
• 使用线性回归模型分析速度与流量比及组间距离的关系，报告决定系数（R²）与p值。
• 通过不同流量条件下相对位置分布分析空间模式（并排行走、对角线、河流状）。

实验结果

研究问题

• RQ1 在双向走廊中，随着流量比（次要流与总流之比）增加，行人步行速度如何变化？
• RQ2 在对向流场景中，双人组是否因协调需求而显著慢于单人行人？
• RQ3 对向流的存在如何改变双人组的空间构型（近身空间）与单向流相比？
• RQ4 流量比与分组对行人速度是否存在显著交互作用？
• RQ5 在双向流中，双人组间距离（X轴与Y轴）与步行速度之间存在何种关系？

主要发现

• 流量比增加显著降低了行人速度，线性模型显示速度 = 1.287 - 0.489 × 流量比（R² = 0.388，p < 0.000）。
• 在双向流中，双人组比单人组慢4%（1.07 m/s vs. 1.10 m/s），但在单向流中无显著差异（单人1.13 m/s，双人1.09 m/s）。
• 双人组成员间X轴距离（平均0.43 m ± 0.17 标准差）对双人组速度有显著正向影响（β = 0.381，p < 0.000）。
• Y轴距离对速度有非显著负向影响（β = -0.150，p = 0.038），解释力较低（R² = 0.022）。
• 流量比显著影响X轴距离（F(3,188) = 9.531，p < 0.000），但对Y轴距离无显著影响（F(3,188) = 1.197，p = 0.312）。
• 对向流中的轨迹比单向流更不稳定，高密度条件下双人组从并排行走转变为对角线或河流状模式。