在大型交通枢纽、购物中心、道路的设计和规划中,行人的安全以及高效运行越来越得到重视。为了帮助设计师和工程师了解行人流在步行设施中的运动特性,需要有一个合理的行人运动模型体系,并在该体系上建立仿真软件。结伴行人是人流的重要组成部分,但是对结伴效应的研究却十分稀少。在微观上结伴行人是怎样采取避让行为的,在宏观上结伴效用对人流有怎样的影响至今仍然没有定论。正是出于这样的考虑,本文希望建立一种全新的结伴行人模型,其能够直观并且行之有效的表现出结伴行人之间的社会联系,并能够采取合理的避让策略,为建立大型的行人仿真模型提供一些帮助和思路。本文具体研究内容如下:(1)基础理论框架确定。本文分析了现今在独立行人建模中常用模型的优缺点,总结了目前结伴行人的国内外研究现状。由于速度障碍理论在机器人避让运动中的成功运用,因此本文决定采用速度障碍理论作为模型的基础框架,并在这个计算框架下构建结伴行人模型。(2)行人步行特性分析。在微观建模前需要对模型产生的结果有一个基本的认识,这需要足够多的基础数据,并详细的了解行人运动的微观特性以及宏观特性。因此本文从行人速度、空间需求、行人间的交互作用、行人交通流特性、人流的自组织现象,结伴行人空间结构六个方面说明了现在的最新研究情况,提出了建模时需要考虑的因素。(3)模型建立。由于速度障碍理论能够确保单个行人步行时不发生碰撞,因此本文在此基础上构建结伴模型,提出用距离约束线的概念将分散的行人联系起来。先用组内约束线构建双人结伴和三人结伴组,再用组外约束线将独立行人,二人组以及三人组连接起来构成大范围的结伴行人组。随后,本文提出了一种算法,将距离约束转化成速度约束,并确保模型始终有解。(4)模型标定,仿真与验证。首先利用视频数据标定了模型中的系数,其次设计了双人结伴和三人结伴对向实验,分别验证了两种大组组成单元的避让特性。在确保低密度无碰撞后,设计了一种圆形的高密度交互实验,虽然在中心区域难以避免的出现了重叠现象,但是在高密度下的避让特性仍然是可接受的。最后的宏观实验中,模型生成了分层现象,并且有一个合理的基本图结果,因此认为,本文所建立的多人结伴避让模型是有效的。