作为一种对现代步行设施的建设和运营方案进行评估和优化的有效工具，行人微观仿真模型已成为当前计算机科学和交通工程的一个重要研究方向。本文针对现有的行人仿真模型的不足，对基于元胞自动机的行人微观仿真模型进行了深入研究。论文主要工作包括：（1）提出一种基于社会心理距离的安全间距模型（SIM），模拟行人常态运动中有意识的心理排斥效应。模型中的速度公式体现了安全间距与瞬时速度的正相关性，以及感知距离的正态随机分布。利用真实数据验证了模型的有效性。仿真显示SIM能准确地再现经验数据的基本图。与跟随行走模型比较，SIM中个体空间需求分布和个体速度分布更接近真实数据。（2）提出了一种基于行人运动延迟的慢反应模型（SRM），模拟单列行人流在低速运动下的反应延迟行为。对行人的运动状态进行了分类，每种状态下使用不同的速度更新公式。引入慢反应概率描述行人反应敏捷度的差异。仿真实验利用真实数据验证了模型的有效性。实验发现SRM比格子汽模型能更好地仿真和再现真实行人流的时空演化结构和自组织现象。（3）提出了一种具有动态路径选择机制的元胞自动机模型（DRC），模拟城市居住区和商业区之间的行人通勤。本模型为行人的活动加入了OD信息，并引入了动态路径选择机制。实验分析了平均速度和平均流量与城市规模和商业区面积的关系，研究了速度和流量受商业区布局和城市发展模式的影响情况。此外，进行了有限尺寸标度分析，调查了到达时间概率分布、目标到达率和收敛时间。（4）提出了一种面向多向行人流混行的分散合作模型（DCM），模拟了多向行人流在交织区内混合运动时的合作行为。该模型包含两种合作机制：侧让机制和替代路径机制。仿真实验定量研究了平均速度、平均流量和平均行走时间受两种合作机制的影响。将模型与没有合作机制的随机游走模型比较发现，在两种合作机制的共同作用下，系统的平均速度、流量和旅行时间均得到了改善。（5）研发了一个具有一定实用性的行人微观仿真软件的原型系统（WalkEva）。该原型系统的体系结构分为模型、算法、控制和界面四个层次，实现了场景建模，行人设置，运行控制，路径规划，数据保存与输出，结果统计与评估，二维、三维动画演示等功能模块，具有比较完整的工作流程和良好的演示界面。通过测试几个典型的应用场景，验证了模型的有效性和软件原型的实用性。