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A hierarchical agent-based approach to simulate a dynamic decision-making process of evacuees using reinforcement learning
Journal of Choice Modelling ( IF 4.164 ) Pub Date : 2021-04-22 , DOI: 10.1016/j.jocm.2021.100288
Sajjad Hassanpour , Amir Abbas Rassafi , Vicente A. González , Jiamou Liu

Simulation models are an undeniable tool to help researchers and designers forecast effects of definite policies regarding pedestrian social and collective movement behaviour. Considering both the environment's details and the complexity of human behaviour in choosing paths simultaneously is the main challenge in micro-simulation pedestrian dynamics models. This paper aims to present a novel comprehensive hierarchical agent-based simulation of pedestrian evacuation from a dynamic network of the environment using reinforcement learning, which is the closest to human behaviour among the other machine learning algorithms. In the approach, agents autonomously decide through a three-layer hierarchical model, including goal, node, and cell selection layers. A multinomial logit model is used to model the process of choosing the main movement direction at each time-step. The proposed model was successfully tested to simulate the pedestrian evacuation process from the Britomart Transport Centre platforms in Auckland during an abstract destructive event. Maximum evacuation flow, total evacuation time, average evacuation time, and average evacuation flow were investigated as dependent variables through different evacuation scenarios. The results from the approach can be used by designers and managers to optimise the quality of evacuation; also, the proposed model has the potential of becoming a potent tool for constructional management if coupled with other constructional tools.



中文翻译:

基于分层智能体的方法,通过强化学习来模拟撤离人员的动态决策过程

模拟模型是一种不可否认的工具,可以帮助研究人员和设计人员预测有关行人社交和集体运动行为的明确政策的效果。在微观模拟行人动力学模型中,要同时考虑环境的细节和人类行为的复杂性,这是主要挑战。本文旨在通过增强学习来提供一种新颖的,基于分层智能体的,基于环境的动态网络中行人疏散的新型仿真方法,该方法与其他机器学习算法中的人类行为最为接近。在该方法中,代理通过三层层次模型(包括目标,节点和单元选择层)自主决定。多项式logit模型用于对每个时间步长选择主要运动方向的过程进行建模。在抽象的破坏性事件中,成功地测试了拟议的模型以模拟奥克兰Britomart运输中心平台的行人疏散过程。通过不同的疏散方案,将最大疏散流量,总疏散时间,平均疏散时间和平均疏散流量作为因变量进行了调查。设计人员和管理人员可以使用该方法的结果来优化疏散质量;同样,如果与其他施工工具结合使用,建议的模型也有可能成为施工管理的有效工具。在抽象的破坏性事件中,成功地测试了拟议的模型以模拟奥克兰Britomart运输中心平台的行人疏散过程。通过不同的疏散方案,将最大疏散流量,总疏散时间,平均疏散时间和平均疏散流量作为因变量进行了调查。设计人员和管理人员可以使用该方法的结果来优化疏散质量;同样,如果与其他施工工具结合使用,建议的模型也有可能成为施工管理的有效工具。在抽象的破坏性事件中,成功地测试了拟议的模型以模拟奥克兰Britomart运输中心平台的行人疏散过程。通过不同的疏散方案,将最大疏散流量,总疏散时间,平均疏散时间和平均疏散流量作为因变量进行了调查。设计人员和管理人员可以使用该方法的结果来优化疏散质量;同样,如果与其他施工工具结合使用,建议的模型也有可能成为施工管理的有效工具。通过不同的疏散方案,将平均疏散流量和平均疏散流量作为因变量进行调查。设计人员和管理人员可以使用该方法的结果来优化疏散质量;同样,如果与其他施工工具结合使用,建议的模型也有可能成为施工管理的有效工具。通过不同的疏散方案,将平均疏散流量和平均疏散流量作为因变量进行调查。设计人员和管理人员可以使用该方法的结果来优化疏散质量;同样,如果与其他施工工具结合使用,建议的模型也有可能成为施工管理的有效工具。

更新日期:2021-04-29
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