人员疏散的二维元胞自动机随机模型研究

用自主研发的二维元胞自动机(CA)随机模型模拟人员疏散过程,不仅给出了疏散时间,还可观察到疏散过程中的一些典型现象,如门口集结或堵塞.进一步分析了初始人员密度对疏散的影响,结果表明,人员初始密度越大,疏散过程中的出口平均流量越低,即疏散效率越低.在基本模型的基础上,建立了人员疏散二维元胞自动机扩展模型,用以模拟人员倒地行为对疏散过程的影响.结果表明,人员倒地数目增加,疏散时间成非线性增加;若某条疏散路径上有人员倒地,其后续人员可能"舍近求远",改变疏散路径的过程导致疏散时间增加.模型着眼于模拟人的行为细节,从而为以后的细致研究打下了基础.     

大型超市火灾人员疏散路径优化研究

针对常州某大型超市的实际建筑结构和人员分布情况,利用计算机进行火灾情况下的人员疏散模拟,得出疏散路径、出口人员流量、疏散时间及疏散设施的使用情况等相关数据。疏散过程中路径选择是影响疏散时间的重要因素,而人员对超市环境的熟悉程度又是影响路径选择的重要因素。进行路径优化时,若以超市店员作为疏散的动态引导人,采用方向式动态引导,将人员引导至模拟中使用率较低的出口和楼梯,进行人员分流,能够缩短疏散时间,进一步优化疏散路径。从疏散路径选择和人员管理方面提出一种针对该超市的更为高效的疏散方法。     

楼梯间障碍物对安全疏散的影响研究

楼梯间存放的障碍物与人员安全疏散密切相关,利用仿真软件Pathfinder进行疏散模拟,研究楼梯间障碍物对疏散总时间和各出口流量的影响,以及人员路径选择的变化。结果表明,障碍物的存在对安全疏散产生较大的消极影响,使存在障碍物的楼梯间人流量减小,疏散时间延长;影响人员对疏散路径的选择,使其他楼梯间疏散人数增加和疏散时间延长;障碍物位置处易形成疏散瓶颈,造成严重拥堵。     

考虑优先权的人群安全疏散动态模型

为制定合理、高效的应急状况下建筑物内人群疏散方案,考虑拥堵对人流速度的影响及疏散中不同人员特点,对建筑物内人群疏散动态实时分配问题进行研究。首先,采用元胞传输理论将建筑物内复杂的结构转化为元胞—连接桥路网模型,进而以最短疏散时间为目标函数、元胞流量守恒和流量传播为约束条件建立线性优化模型。通过对模型的求解可以得到不同优先级人员的网络清空时间、各路段实时人员数量及路径选择最优方案。案例分析结果表明,疏散过程中人员的优先级差异以及拥堵的发生均会影响不同人员的网络清空时间,因此,针对建筑物内人群疏散进行建模时,应考虑以上因素。     

多出口条件下应急疏散路径优化模型

为减少拥堵发生概率,考虑多出口条件下疏散人群路径选择特点,建立应急疏散路径优化模型。首先以疏散通道布置方位为基础,建立疏散网络,确定可行疏散路径集合,考虑人群流量与排队时间动态关系,计算人群雍滞时间,表征路径当量长度,迭代可行路径集合;然后以疏散总时间最短为目标,修正Dijkstra算法目标函数,全局搜索时间最优路径,分配疏散方案;最后通过某多出口疏散案例,对比传统最短路径和优化最短时间疏散方案疏散总时间,验证模型的有效性。结果表明:优化后的疏散方案排队总时间与疏散总时间均小于传统疏散模型,疏散出口利用率更高,人流分布更为均匀,疏散路径重叠概率较小,有效提升了疏散效率。     

疏散路径受阻情况下的人员疏散模型及算法

建筑火灾中,随着火势的不断增大和烟气的不断增多,随时会有某条疏散路径因被火势或烟气封堵而不能正常通行的情况发生。针对此情况下的应急疏散问题,以待疏散人员全部完成疏散所需时间最短为目标,以结合疏散路径的通行能力合理分配待疏散人员为原则,运用Dijkstra算法对网络中的最短路径进行求解,并结合网络流控制的方法实现疏散人员的合理分配,建立了疏散路径受阻情况下的人员疏散模型,并提出了该模型的算法思想及算法步骤,最后结合算例进行了验证。验证结果表明,该模型及算法可行、有效,既可较好地避免因大量人员选择相同疏散路线而造成的拥堵,还提高了疏散网络的整体使用率,又有效缩短了人员的疏散所需时间。     

一种基于人工蜂群算法的多目标路径决策方法

为兼顾火灾中人员疏散的安全性与效率,使得人员避免遭受火灾风险侵害的同时尽可能节省人员疏散所需时间,提出一种基于人工蜂群算法的最优疏散路径决策方法。首先,通过将一个考虑逃逸代价的单目标模型以及一个考虑路径复杂度的单目标模型合并为一个双目标路径规划模型,实现以火灾风险、路径长度及路径复杂度为最终优化目标;然后,以某建筑为例,运用Pyrosim软件进行建筑内火灾模拟,利用本文的最优疏散路径决策方法得到该火灾场景下的最优路径。结果显示：该决策方法可以有效帮助人员避开风险水平较高的区域,同时尽可能降低所选疏散路径的复杂度,验证了该方法用于考虑火灾蔓延对疏散路线影响的可行性。     

基于人因安全心理视角下人员疏散时间模型研究

为提高疏散时间模型的可靠度,基于人因工程中安全心理因素理论对高校宿舍疏散时间模型进行研究。采用了多元线性回归分析和曲线估计方法,通过疏散演习获取实验数据,构建安全疏散心理因素指标,在人员疏散时间回归模型的基础上,结合SPSS软件的回归分析,建立了疏散时间回归方程。在考虑群集疏散速度的前提下,对疏散时间方程进行优化,并利用Origin等高线图直观地表现了疏散时间、速度、人数三个变量的关系。结果表明:疏散时间主要受性别、楼层、指挥者和环境熟悉度的影响,疏散人数与疏散时间呈三次曲线关系,研究结果可为人员疏散设计和疏散方案的制定、疏散路径的优化提供参考。     

双洞单线高铁隧道列车中部火灾人员最优疏散模式研究

分析了双洞单线隧道疏散设计概况,针对隧道疏散最不利的列车中部火灾场景,建立了人员疏散路径选择网络模型。基于合理的假设,确定了双洞单线隧道列车中部火灾的5种疏散路径,并运用图解法求解出了最优疏散时间与列车位置关系的数学方程式,确定了最优疏散路径选择模式。通过pathfinder数值模拟对比分析可知,最优疏散路径选择模式的理论模型与模拟结果高度吻合,可以准确计算出人员安全疏散所需时间,对改善隧道疏散设计,减少人员伤亡具有重要意义。     

基于图论与排队论的人员疏散优化模型研究

以办公楼火灾事故为场景,着重对人员疏散运动时间进行优化,主要考虑缩短应急疏散过程中的人员反应时间及疏散运动时间,通过选择图论理论对疏散最短路径进行优选,对壅滞时间的优化则选用排队论理论,提出了防止人群排队壅滞的安全判据,构建了一个基于图论与排队论的疏散优化模型。以某办公楼建筑为例进行疏散模拟,研究了其在火灾场景下的出口宽度,疏散通道长度,分支入口数、宽度以及人员移动速度等对疏散时间的影响。结果表明,建立的基于图论与排队论的疏散模型,对于合理设计疏散路线和优化建筑物的出口和通道结构具有一定的实用价值。     

基于蚁群算法的烟气中人员疏散路径选择优化

针对火灾烟气环境下的人员疏散问题，分析人员密度以及烟气能见度对疏散速度以及最佳疏散路径的影响。首先，得到烟气及人员密度对疏散速度的修正函数，并将该函数同蚁群算法的启发式信息函数进行耦合；其次，改进蚁群算法求解最佳路径的局限性，建立1种基于蚁群算法的人员疏散路径算法模型；最后，将算法模型应用于实例研究。研究结果表明:所提出的模型可较好地优化人员疏散路径，并进一步提高人员疏散效率。     

基于Revit的医院火灾人员疏散路径优化及智能诱导

为了充分保障大规模人群疏散安全目标的实现,进行Revit二次开发,构建建筑物节点状态数据智能提取系统,自动生成建筑物节点初始状态数据库,利用自适应蚁群算法,以全体待疏散人群完成安全疏散时间最短为优化目标,开发人群应急疏散路径优化及智能诱导模型。通过对有无疏散诱导情况下某医院火灾中人员完成疏散所需时间及各出口人员滞留情况的对比,结果表明,基于Revit的数据智能提取系统,改善了医院火灾人员疏散路径优化算法初始状态和边界条件的处理方案,显著提高了疏散优化算法的运行效率,在保障医患人员安全疏散的同时,有效避免了从众现象造成的个别出口拥堵现象。     

大型公园密集人群应急疏散的模拟和对策研究

利用基于元胞自动机的计算机模拟技术对某大型公园人员疏散进行了案例研究.通过调研分析了该公园的客流量及游客游览特征,结合人员疏散软件对公园进行建模,构成了疏散的拓扑结构,利用此模型对人员紧急情况下的疏散过程进行了模拟,得到了疏散速率随时间变化规律.综合考虑公园出口的游客使用情况、人员流量及游客游览特征等的影响因素,模拟了疏散出口的熟悉度、人员容量和分区疏散3种情况下的人员疏散过程,获得了不同条件下的人员疏散状态,找到了人员疏散影响因素.     

公路隧道人员疏散时间计算模型及应用

为精确计算隧道人员疏散时间并为疏散通道合理设计提供理论依据,综合人员疏散距离、运动速度、隧道宽度、出口流量以及交通量等参数对人员疏散时间的影响,提出一种新型公路隧道人员疏散时间计算经验模型,全面考虑出口处发生交通堵塞的临界条件、堵塞开始时间及堵塞持续时间;基于该模型,以某水下隧道为例,分析隧道设置不同横向/竖向疏散通道时,隧道人员荷载密度、人员运动速度对人员疏散时间和出口堵塞状况的影响,提出横/竖向通道等效设置间距基本关系。结果表明:在隧道横/竖向通道不同疏散方式下,人员疏散时间受行走速度影响程度不同,而与人员荷载密度关系极大;同等条件下隧道横通道疏散能力明显大于竖向疏散通道。     

地铁车站站台火灾中人员的安全疏散

笔者分析了地铁站台火灾时火灾临界危险条件和人员的疏散特点 ,提出了地铁站台火灾中人员安全疏散模型 ,确定了人员安全疏散时间的计算方法 ;应用火灾模拟软件SMARTFIRE4 .0对某地铁站站台着火时温度和烟气浓度的发展进行了数值模拟研究 ,据此得到人员安全疏散可利用的时间 ;结合该站台着火时的具体情况 ,计算了人员安全疏散所需要的时间。研究与计算结果表明 :该地铁站火灾时 ,站台至站厅的楼梯是整个疏散过程的瓶颈 ,而楼梯的疏散能力主要受人员流量和楼梯的有效宽度所制约 ,据此提出了相应的解决方法。     

基于几何方法的疏散仿真模型——GAEvac

GAEvac模型是基于几何方法和目标智能判别的人员疏散计算机模型,该模型针对建筑物和人员的特点,建立以几何元素表示的建筑物空间和人员体型模型,通过碰撞检测和位置调整的算法,模拟疏散中个体人员的速度变化和移动方向选择。通过设置分级目标和条件决策规则,模拟疏散过程中的人员路径选择,疏散过程中的群体效应得以体现。通过速度变化和疏散路径选择模拟实验,对GAEvac模型模拟的结果进行了对比分析。最后,通过对实例的模拟,验证了GAEvac模型的应用效果。     

障碍墙对人员疏散影响的数值模拟研究

为了研究出口前障碍墙对人员疏散的影响,采用数值模拟的方法分析了不同人员密度以及不同障碍墙设置条件下的人员疏散过程。结果表明,障碍墙的存在增加了疏散距离,从而增加人员疏散时间,且人员密度越大,疏散时间的延滞越严重;障碍墙与出口的距离不宜小于出口宽度,两者距离小于出口宽度时会严重降低出口的流量系数,增加人员疏散时间,两者距离达到出口宽度时对人员疏散的影响较小;障碍墙的长度不宜超过出口宽度,长度不超过出口宽度的障碍墙对出口的流量系数影响较小,长度大于出口宽度的障碍墙严重降低出口的流量系数,增加疏散时间。随着出口宽度增加,疏散时间减少,障碍墙会降低出口的有效宽度。研究结果为实际工程设计及应用提供了一定的参考依据。     

体育馆人员常态下疏散实验与火灾时疏散模拟分析

为研究体育馆人员常态下的疏散特征,采用疏散实验观测和计算机模拟的方法,分别研究常态下人员的疏散行为。研究结果表明,常态下实验测得的疏散时间是182 s,计算机模拟火灾时疏散时间为147s。通过疏散实验和计算机模拟对比得出,常态条件下,整个疏散过程流量系数基本保持恒定,疏散实验流量系数小于软件模拟时流量系数;火灾时数值模拟疏散时间小于常态下观测实验的疏散时间。     

Analysis of Evacuation Experiment Under Normal and Fire Conditions in the Gynmasium

为研究体育馆人员常态下的疏散特征,采用疏散实验观测和计算机模拟的方法,分别研究常态下人员的疏散行为.研究结果表明,常态下实验测得的疏散时间是182 s,计算机模拟火灾时疏散时间为147s.通过疏散实验和计算机模拟对比得出,常态条件下,整个疏散过程流量系数基本保持恒定,疏散实验流量系数小于软件模拟时流量系数；火灾时数值模拟疏散时间小于常态下观测实验的疏散时间.     

基于改进Togawa模型的人员疏散时间预测模型研究

为解决传统疏散模型在计算人员疏散时间时参数不确定的问题,采用离散算法和Fruin模型对传统的Togawa疏散模型进行改进,先将时间离散为多个微小单元,假设各时间单元内人流密度不变,然后通过Fruin模型确定Togawa模型参数值,并运用迭代法累计各单元时间得到疏散时间,提高了计算的精确度.以辽宁工程技术大学博雅楼紧急情况下人员疏散为例进行分析,结果表明,改进的Togawa疏散模型预测的人员疏散时间与实际疏散时间相对误差为3.6％,预测精确度较高.