人群拥挤踩踏事故后果微观建模及模拟分析

针对人群拥挤踩踏事故风险理论(4阶段)中传统数学模型难以解决的定量问题,分析大型公共场所高密度拥挤人群中的个体受力.依据牛顿第二定律和经典"社会力"模型对人群中的个体受力进行建模.本文提出了引起人群拥挤踩踏事故后果即人员伤亡的"拥挤力"的概念,并在"磁场力"模型基础上依据动量定理构建了拥挤人群中的个体受力微观模拟模型.基于此微观模拟模型并结合多智能体技术开发了人群拥挤踩踏事故模拟系统,对正常及紧急状况下的奥运赛场出口人群疏散模拟的结果表明,该模拟系统不仅能够直观地表示人群拥挤踩踏事故后果,而且还可通过滞留人数随疏散时间的变化情况了解人群疏散状况.该微观模拟模型及模拟系统对大型公共建筑的性能化设计、人群安全疏散及管理等有指导意义.     

安全疏散中人群拥挤踩踏现象的理论和模拟分析

为研究出口宽度对人群拥挤踩踏事故发生的影响程度,以某礼堂为例,建立基于排队论的安全疏散模型,理论分析并数值模拟了出口宽度为2m和4m对人员疏散的影响。研究表明,在发生火灾进行人员安全疏散过程中,当平均服务率大于等于平均到达率时,人群疏散有序,疏散效率较高;然而当平均服务率小于平均到达率时,使得人流不畅,出口过于拥堵。并且理论计算和数值模拟获得的选取适当出口宽度结果一致。对于大型场馆的出口设计具有一定的参考价值。     

体育馆中人员安全疏散的仿真分析

针对现今公共活动中的人群踩踏事故频发问题,应用计算机仿真技术研究紧急情况下建筑物中人群逃生规律及设施优化方法。设置人员体质、移动余值、出口逃生条件等因素,扩展元胞自动机(CA)行人流模型。利用Matlab语言实现可视化模拟。对莱阳市某体育馆进行人流疏散模拟,分析得到其安全设施的最佳设定参数,实现优化目的。结果表明:该体育馆仿真疏散完成总时间为103.5 s,可引发踩踏事故的疏散危险期长达49.0 s,疏散危险期长度为判断踩踏事故发生可能性的重要指标;出口宽度、数量均与疏散时间呈负相关,且均存在疏散能力饱和点。据此提出将宽度改建为2.5 m、数量增加到6个的优化方案,此方案疏散危险期为9.0 s,疏散总时间缩短到33.5 s。     

基于Pathfinder的地铁乘客疏散风险量化与分级研究

为合理控制人员数量,避免地铁在紧急状态下发生拥挤踩踏事故,根据相关标准对疏散时间的要求,将地铁人群疏散风险等级设定为4级;应用Pathfinder仿真软件建立仿真模型,针对不同地铁乘载率,模拟疏散过程,获取与4个风险等级对应的地铁站台可疏散人员数量及人群密度,并将地铁疏散风险量化分级;结合北京地铁实际情况,分析不同风险等级下地铁承载率与地铁站台人群密度间的函数关系。结果表明:随着站台人群密度及地铁承载率的增加,疏散风险等级提高;在疏散时间一定时,人群密度与地铁承载率有二次多项式关系。     

基于STAMP模型的地铁拥挤踩踏应急联动系统设计

当前地铁拥挤问题十分突出,而地铁管理仅依赖于经验性措施,无法有效管控拥挤踩踏风险。为解决这一问题,基于系统理论事故及过程(STAMP)模型,设计地铁拥挤踩踏事故应急联动系统。首先研究STAMP模型的原理和结构,将联动系统分为人群密度监测系统、应急疏散系统和广播信息系统3部分,使三者联动对地铁人流进行安全管理。然后分析人群密度安全约束条件,围绕约束条件应急联动系统的分层控制结构,建立应急联动系统中的人群密度监测和应急疏散过程控制模型,并整合形成地铁拥挤踩踏应急联动系统的控制回路,完成整个系统工作循环。研究结果表明,模型可量化拥挤踩踏风险,有效提升地铁的安全管理水平。     

基于层次关联系数法的地铁拥挤踩踏事故应急联动系统评估研究

为预防控制地铁拥挤踩踏事故的发生,以人员信息跟踪、人群密度监测、应急疏散及广播信息为子系统,构建旨在智能疏散的地铁拥挤踩踏事故应急联动系统。对地铁站内安全实际情况进行实时监测、记录、计算、分析;引入层次关联系数法对地铁的无预警状态、人工预警管理状态、智能预警管理状态进行系统评估,并对地铁拥挤踩踏事故应急联动系统有效性进行评价。结果表明:地铁拥挤踩踏事故应急联动系统,在地铁拥挤踩踏事故预防和应急管理方面,相较无预警状态和人工预警管理状态更为可行可靠,可为下一步应急联动系统的研发提供技术支持。     

中小学校园拥挤踩踏事故风险评估指标研究

为研究诱发中小学校园拥挤踩踏事故风险因素,根据近年来21起典型事故统计结果,设计调查问卷,在问卷信度检验结果满足良好的相关水平和一致性的基础上得出中小学校园拥挤踩踏事故影响因素分为4个方面,9个因素。基于数据处理系统(DPS),引入非参数投影寻踪回归模型的理论方法,对多维拥挤踩踏事故影响因素数据进行投影降维分析,利用交叉核实,进行非参数拟合,得出每一因素的权重值及事故发生预测值。拟合结果表明:人群失控、人群密度、时间限制3个影响因素更为重要,在校园拥挤踩踏事故日常预防中应多予重视,同时初步探讨影响因素权重在中小学拥挤踩踏事故评估中的应用,为进一步有效防止校园拥挤踩踏事故发生提供技术支持。     

基于大数据的大型活动拥挤踩踏事故预警分析研究

为预防大型活动拥挤踩踏事故发生,以拥挤踩踏事故为研究对象,结合系统安全理论和预警原理,运用大数据技术建立拥挤踩踏事故预警模型。以上海外滩拥挤踩踏事故为实例,通过热力图预警分析、人群流向预警分析和地图搜索量预警分析,在事故发生前进行监测、识别、诊断和评价,得出存在事故早期征兆,属于Ⅱ级预警范围,应启动预警对控措施;并将预控对策与当晚实际事故发生过程中采取的对策进行对比,进一步说明基于大数据技术的拥挤踩踏预警对上海外滩拥挤踩踏事故预防和控制的有效性,相关预警技术和方法可为大型活动科学预防和控制拥挤踩踏事故提供技术支撑。     

人群聚集场所拥挤踩踏事故原因分析与对策

2000-2007年人群聚集场所发生拥挤踩踏事故的数据统计分析表明,拥挤踩踏事故的发生频率和伤亡人数均呈现随机分布,根据这些事故数据总结出此类事故发生的一般性原因,并提出教育与管理相结合的事故预防对策.     

基于CA-模糊综合评价法的拥挤踩踏事故分析

以某高校体育场举办庆典活动为例,采用元胞自动机(CA)模拟大型活动中发生事故后的人员疏散情况,得到事故发生后人员逃生规律及疏散总时间,由此判断可能造成的人群拥挤地点和时间。结合模糊综合评价方法对整个活动的安全状况进行总体评估,确定事故发生的影响因素,建立指标体系,运用Matlab遗传算法工具箱计算权重,最终判定大型活动的整体安全水平为较安全。将此方法应用到大型活动的安全评价预警中,能更好地预防和控制活动中拥挤踩踏事故的发生。     

Modification of Evacuation Time Computational Model for Stadium Crowd Risk Analysis

The complexity of the evacuation process is associated with the flow of occupants through various egresses available inside the building. Several methods and algorithms are now available to analyse the problem related to evacuation. In the present paper an algorithm, evacuation discrete time model (EDTM) has been presented to analyse the building egress evacuation time problem with previous works. The algorithm is based on the crowd flow theory and uses discrete computational approach to identify various widths of egresses available for movement of the people, which is more accurate and practicable because the crowd flow rate is variable. The developed model has been compared with an existing model to show the capabilities of the developed algorithm. A case of stadium stand egress is chose for the validity of EDTM, and a comparison of EDTM, previous model and computer simulation indicates that both the EDTM and the simulation curves were found to give better predictions than the previous model. Based upon the comparison analysis with stranded crowd and evacuation crowd at a certain time, EDTM shows great value in explaining the cause of stampede-trampling and crushing incident of egress or narrow passage zone.     

基于元胞自动机恐慌状态下人群疏散模型研究

为了研究恐慌情绪对疏散中人群行为的影响，结合决策理论和情绪感染相关理论，同时考虑恐慌情绪对行人决策的影响和恐慌情绪本身的动力学特性，如情绪感染和衰减等，采用元胞自动机方法，建立基于场域模型的恐慌状态下行人决策修正模型，采用该模型研究恐慌情绪对人群疏散行为的作用规律。研究发现:当处于优势疏散位置的行人，由于恐慌做出非理性决策，不仅降低了自身的疏散效率，而且会占据其他行人的最优疏散路径，因此导致整体疏散效率的下降；随着恐慌情绪阈值增加，同一时刻的恐慌人数减小，疏散时间减小，且存在某一临界值，使疏散时间最短；情绪自衰减速率是影响恐慌情绪的关键因素，且存在决定恐慌情绪的蔓延或者衰减的临界值；行人的恐慌程度随着行人密度的增加而增加，因为人群规模较大时，恐慌情绪的感染次数增加，并在人群中得到反复加强，从而使人均恐慌值增加。     

考虑人群拥堵的疏散出口选择行为研究及建模

出口选择是疏散过程中最重要和复杂的决策行为之一,受到空间结构、人群分布和行人认知等多方面因素的影响,为了使疏散仿真能够合理地模拟出行人的寻路和逃生过程,提出了考虑人群拥堵的出口选择模型。该模型基于多元Logit离散选择模型,考虑到影响个体疏散时间的因素以及对不同出口类型的偏好。研究发现个体的疏散时间随着拥堵人群位置的不同而有所差异,从而以决策者而不是出口的角度定义了一个计数区域来估计影响决策者排队时间的人数。并且研究出口重新选择的触发条件和程序。将出口选择模型和程序引入BuildingEXODUS软件进行疏散仿真,通过对比显示,仿真结果更符合真实情况,特别是在具有障碍物和人群分布不均匀的场景中更显优势。     

考虑从众阈值和主体特征的人群疏散元胞自动机模型*

为研究从众行为对人群疏散效率的影响,建立考虑从众阈值和主体特征的人群疏散元胞自动机模型,通过引入从众阈值反映人群中不同个体的从众选择程度,耦合每个主体不同特征属性、不同人员认知能力导致的疏散从众选择差异,利用元胞自动机模拟人群运动状态及动态演化过程,探究从众行为对人群疏散过程的作用规律。结果表明:人群疏散中选择从众行为的人员比例与整体疏散效率存在对应关系,本模型原始工况下,当人群中约60%的人员做出从众选择时,疏散效率相对最优。     

人群密度对人群拥挤事故的影响

为了研究公共场所的人群密度与拥挤事故的发生概率.基于连续人群流动模型,从人群密度角度探讨了人群拥挤事故发生的机理.由于不同民族个体生理尺寸的差异,人群最大忍受密度不同,以此作为判断人群拥挤事故的标准,并结合我国情况提出我国人群最大忍受密度为9人/m2.最后模拟了某个拥挤事故场景,用该模型对其进行拥挤事故分析.结果表明,连续人群流动模型可以用于预测拥挤事故的发生,对预防和控制人群拥挤事故具有一定的指导意义.     

基于群集动力学模型的密集场所人群疏散问题研究

密集场所人群疏散问题直接关系到大型公共场所的安全保障能力.应用群集动力学理论方法,在密集人群群体流动过程和个体流动过程分析的基础上,对已有的人群疏散数学模型进行改造,使之更加符合实际意义.以实际人群密集场所为例,进行数值仿真,寻求一定人流密度和疏散时间约束下的最佳疏散通道宽度以及关于开放疏散出口数量的最佳疏散策略,以达到最佳的疏散效果.为有效解决应急环境下密集场所人群疏散问题提供了理论依据,可用于指导密集场所建筑物的结构设计改进,以及疏散过程中的调度管理优化等.     

城市重点公共区域人群聚集风险的实时定量技术

城市公共区域人群高度聚集且流动性大,紧急状态时易发生群死群伤的拥挤踩踏事故,造成大量人员伤亡和社会负面影响。在FIST模型的基础上,提出以人员密度（D）、人员特性（C）、人与人的相互作用（I）以及人群聚集环境（E）作为表征公共场所人群聚集风险的基本参数,接下来对四个参数进行了相应的技术分析。第一,利用人群监控技术估计人群密度;第二,通过现场监测网络得到的人群压力值来表征人与人相互作用的强度;第三,忽略了个体差异对人群整体的影响;第四,把公共场所中导致事故发生的影响因子归结为综合扰动强度,并建立了相应的数学模型表征了这种强度的大小。最终建立了描述人群聚集风险的DICE模型。同时,给出了人群密度阈值、人群压力阈值以及人群聚集风险的总阈值及其判断标准,整个工作将人群聚集风险实时定量及管理技术推向了实用化的道路。     

基于不同时段人群特征的地铁疏散仿真研究

针对地铁不同运行时段人群特征对疏散的影响,对每小时进入地铁站人数进行观测,将地铁运行时段分为高峰时段、平峰时段与低峰时段,并对各时段某一时刻列车到站数量进行记录。对不同运行时段的年龄、携带行李情况、速度等人群特征进行观测记录,根据各时段人群特征对地铁站进行Pathfinder疏散仿真建模。从疏散用时、拥堵点、人员疏散路径、出口利用率等方面对各运行时段人员疏散仿真结果进行分析,得到高峰时段两列列车同时到站时,疏散拥堵现象明显,且两列列车到站与1列车到站两种情况下的人员疏散存在一定差异;平峰与低峰时段两列列车同时到站疏散拥堵点明显,出口利用率情况较为一致。最后,对提高地铁疏散效率提出几点建议措施:注重时段差异性的地铁疏散管理;增强拥堵点的疏散引导;缩短列车行车间隔。     

大型体育馆消防性能化设计中安全疏散时间的分析和研究

《体育建筑设计规范》对体育馆安全疏散时间有明确的要求,对于二级耐火等级的体育馆控制疏散时间定为3min～4min。以此作为某大型体育馆消防性能化设计中安全疏散时间依据,运用人员疏散模拟软件分别对体育馆安全疏散时间进行的分析和比较,探讨了具体案例中如何确定和评估消防性能化设计的安全水平,即消防性能化设计安全水平不应低于处方式安全水平的设计理念。研究结果表明,现行设计宽度可满足疏散要求,充分保证人员的安全疏散。     

基于注意力机制的人群计数方法

为准确预测固定场景中的人群计数,在人群分析领域,采用一种融合注意力机制的卷积神经网络(CNN)进行人群计数,该模块结合空间域注意力和通道域注意力,空间域注意力可以编码整个图像的像素级上下文信息,以更准确地表达像素级别的密度图,而通道域注意力可以在不同的通道中提取更多的区分特征使网络显著表达人群的局部区域,并在多个公开数...