灾害大规模混合应急疏散研究

为提高城市在自然灾害发生后的大规模疏散效率,减少人员伤亡和财产损失,以总时间最短为上层目标函数,应急疏散路网利用率最大为下层目标函数,考虑道路的通行能力及应急交通管理部门对应急疏散产生的影响,建立一个双层人车应急混合疏散规划模型。鉴于模型的复杂性,采用粒子群算法对模型进行求解。算例结果表明:有应急交通部门统一管理的路网应急疏散的能力比自然路网应急疏散的能力高87.3%。     

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。     

危险品泄漏事故后动态路网应急疏散研究

在建立以最短车辆总疏散时间为目标的应急车辆疏散模型过程中,考虑路网上的车流是时变的,以动态交通流分配理论对应急车辆流进行优化分配。基于计算的复杂性和粒子群算法(PSO)的优点,采用PSO对模型进行求解。算例试验结果表明,优化后的方案能够减轻整个疏散车辆的拥堵程度,为应急管理部门决策提供理论支持。     

基于HNAC-FD的高速公路网应急疏导措施效用评估

为安全有效地疏散突发事件造成的高速公路网拥堵,评估不同应急疏导措施的效用,首先,分析突发事件下高速公路网拥堵传播消散规律,基于提出的高速公路节点容纳能力(HNAC),结合基本图(FD)模型,建立HNAC-FD消散计算模型;然后,根据疏散案例交通流数据,使用Vissim软件搭建仿真模型,仿真分析不同疏导措施对疏散交通流速度的影响,并利用Logistic速密模型计算路网各个区段的交通流状态;最后,根据高速公路网突发事件案例,设计不同疏导措施方案,并通过HNAC-FD模型计算拥堵消散时间,从事件影响消散时间和拥堵队列车辆平均行程时间,评估不同疏导方案的效用。结果表明：疏导措施会延迟事件影响消散,但能提升疏散交通流的速度,减少拥堵队列的车辆平均行程时间,且组合方案的疏散效果与单一措施差别不显著;可逆车道具有最佳疏散效果。     

基于灾变的人群疏散避灾路径优化及应用

突发事件条件下的应急疏散是一个复杂的过程，不仅要考虑时间因素，而且要考虑疏散网络中各路段的受灾风险水平。因此，对于人群快速转移避灾路径的解算结果，不仅要求快速，还要求避灾。基于灾害预测的疏散路径优化理论模型，在求解时变灾害条件下，集成考虑实时与未来灾害影响的转移避灾路径优化算法。采用C#程序设计语言和Visual studio 2013平台，开发了进行模型算法实现的原型系统，并通过算例进行了说明。结果表明:在预先设置的灾害情景中，提出的模型算法可以提前规划出避开灾害且疏散时间较短的路径，为制定应急预案提供参考依据。     

核电厂核事故应急疏散研究

根据我国法规、标准与美国核管委对核电厂核事故应急疏散的要求,考虑我国核电厂特殊的厂址条件与社会环境,分析核事故应急疏散的可行性。通过应急疏散行为研究、厂区的交通需求估计和路网分析,对不同情境,考虑核事故应急疏散的特殊问题,分别采用人工容量分析与宏观仿真模拟得到应急疏散时间。针对某核电厂,给出核事故应急疏散分析的一般步骤、方法与计算结果。对宏观仿真模型的主要参数进行灵敏度分析,找出影响应急疏散时间的主要因素,提出缩短应急疏散时间的针对性措施。     

考虑不确定性的复合灾害避难疏散风险评估模型

为解决地震-暴雨典型复合灾害情景下避难疏散的不确定性，开展避难疏散风险评估研究。首先，基于我国避难疏散体系规划特征，提出地震暴雨复合灾害下城市避难疏散风险控制目标；其次，考虑避难疏散时间的不确定性，结合地震-暴雨复合灾害避难疏散特点，建立地震-暴雨复合灾害下城市道路通行能力快速评估模型；然后，考虑不同避难需求点风险接受程度的不确定性，提出基于城市规划用地特征的可接受风险水平系数；最后，考虑以上避难疏散过程的不确定性特征，采用优化算法计算最大覆盖应急设施选址决策模型，构建基于地震-暴雨复合灾害避难疏散风险评估模型，并以某北方城市防灾疏散责任区为实证对象，探讨多风险控制目标与多规划方案组合下的风险情况，提出该防灾疏散责任区的最小疏散风险避难场所规划方案。结果表明：该模型能更为实际地评估地震-暴雨复合灾害情景下避难疏散风险，实现不确定因素的量化分析，达到风险评估和空间规划的有效衔接。     

基于多智能体建模方法的人群应急疏散模型构建研究——以腾龙芳烃（漳州）有限公司“4·6”爆炸着火重大事故疏散为例*

为从更微观角度分析人群疏散过程中疏散行为及路网设计对疏散效果的影响,基于腾龙芳烃（漳州）有限公司“4·6”爆炸着火重大事故,构建多智能体人群应急疏散模型,模拟人群中个体群组、惯性、就近、从众、信息传播的行为决策及相互交互影响。结果表明:群组行为会严重影响应急疏散效果,在疏散路网两端避难所附近会出现明显拥堵现象,在疏散路网设计和避难所选择时,应尽可能避免出现极端汇流路段或节点;在应急培训中,应告知群众减少群组行为。研究结果可为人群应急疏散提供借鉴。     

基于改进蝴蝶算法和社会力模型的多出口疏散模型研究*

为提高多出口场景下行人疏散效率和精度,基于蝴蝶算法和社会力模型,提出一种新的应急疏散仿真路径规划方法。在原有社会力模型中,考虑距离出口远近及行人所处位置拥挤度对运动过程中期望速度的影响,引入速度调节因子,描述行人在疏散中的期望速度变化;针对蝴蝶算法中后期收敛速度慢和易陷入局部最优的缺陷,提出自适应感知概率参数以增强局部搜索和全局搜索之间的平衡;在每轮迭代结束时引入迭代局部搜索策略,扰动局部最优解获得中间状态,并重新搜索上述中间状态得到全局最优解。研究结果表明:提出的应急疏散仿真路径规划方法在多出口环境下能够更有效地利用出口资源,提高疏散效率。     

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。     

基于自适应蚁群算法的化工园区毒气泄漏事故疏散路径规划*

为了降低人员在化工园区毒气泄漏事故中的伤亡风险,提出1种综合考虑疏散路径距离和毒性负荷值的自适应蚁群算法。通过建立路径评价函数,将疏散路径的毒性负荷值引入蚁群算法中,改进算法的信息素更新策略,采用启发式因子自适应调整策略并改进算法的启发式函数。运用Matlab软件进行仿真,将算法应用到某化工园区毒气泄漏事故中。研究结果表明:该自适应蚁群算法可以保持较高的搜索速度,在寻找距离最短道路的同时避开毒性负荷较高的疏散路径,可为化工园区毒气泄漏事故的应急疏散路径规划提供参考。     

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。     

垂直升船机初期火灾应急疏散策略研究

为提高垂直升船机的疏散效率,开展初期火灾疏散策略研究。基于垂直升船机结构特征与疏散通道布置方位,确定升船机水平与垂直方向的疏散路径;考虑年龄跨度等因素,修正应急疏散速度,计算水平廊道入口至垂直疏散通道入口处的水平疏散时间;确定承船厢停靠位置与疏散层之间的对应关系,计算垂直疏散通道入口经由楼梯或电梯至上游或下游平台的垂直疏散时间;比较计算楼梯疏散方案和楼梯与电梯组合疏散方案这2种工况下的疏散时间,优选疏散策略。研究结果表明:在垂直升船机初期火灾应急疏散时,承船厢停止高程与疏散点高程距离越大,使用楼梯与电梯组合疏散方案越有利。     

东北老龄化社区路网疏散仿真模拟及优化

为解决老龄化社区临灾脆弱性问题,提高疏散效率,采用随机抽样法提取东北地区814个社区,通过统计分析典型道路空间形态,提出疏散有效路网密度的概念;建立疏散仿真模型,利用Pathfinder软件仿真分析老龄化社区路网形态;提出适应老龄群体疏散行为的社区道路网络优化策略,并验证其有效性。结果表明:疏散效率与人口老龄化呈负相关;方形路网具有更高的疏散效率,随着路网密度的增大,人口老龄化对疏散时间的影响降低了37.3%;在街区出入口和道路转折处,易发生点状拥堵,带状拥堵范围与街区尺度呈正相关。     

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。     

基于风险评价的核应急分区疏散规划*

为保障核事故应急疏散的时效性和安全性,降低核事故损失,基于核辐射时空分布特征,对疏散集中点和疏散路网进行风险评价,提出分区疏散组织策略,结合行政区划法,完成核电站场外疏散区域划分;将总暴露风险作为优化目标,构建基于元胞传输的分区疏散规划模型,并以我国某沿海核电站为研究对象,验证分区疏散方案可行性。研究结果表明:考虑核辐射风险后的分区疏散方案,能够有效提高疏散效率,保障公众安全,降低疏散时间和暴露风险,优化疏散期间交通状况。研究结果可为核应急疏散组织工作提供参考。     

面向道路交叉口的疏散人群分流模型

为合理制定道路交叉口人流分配规则,考虑道路交叉口处人群聚散特点,建立疏散人群分流模型。根据人群疏散过程,构建带容量限制的人群疏散路网;耦合后序路段实时拥挤度和最短剩余路长,计算交叉节点处的人流分配概率,分析疏散路段人流传递关系,厘定疏散路网人群移动规则;考虑路段实时拥挤程度,修正路段人流疏散速度,计算疏散路网人流疏散时间,表征分流人群疏散效率;以上海市某中学人群紧急疏散为例,对比分析疏散人群分流模型和传统基于最短路径人群疏散模型的应用效度。结果表明:与基于最短路径人群疏散时相比,在道路交叉口引导疏散人群分流使疏散时间减少13. 34%,疏散效率更高,人群时空分布更加均衡,充分发挥了疏散路网的疏散能力。     

考虑年维护费用的多目标规划城市应急疏散中心选址研究

通过考虑城市应急疏散中心的"通达性"与"经济性"原则,提出城市应急场所选址的多目标规划模型,利用NSGA-Ⅱ算法对模型进行算法求解,从而得到应急疏散中心选址模型的最优解群。最后以某地区应急疏散中心选址为例,验证了该模型与NSGA-Ⅱ算法的合理性与实用性。     

沈阳地铁特殊站点突发事件对疏散的影响因素研究

为了研究地铁站突发情况对人员疏散的影响,基于实际的地铁站、列车设计资料,运用Pathfinder软件对沈阳市某厅—厅换乘T形特殊地铁站进行仿真。依据车站设计客流确定超高峰下的人员数量,结合实际高峰期人流特征确定人员参数。对超高峰疏散的模拟结果进行分析,然后设置不同的突发情况并分析其影响。结果表明:列车载荷在80%以上时会使疏散时间超过规范要求;列车载荷在80%以下、没有9人以上的拥堵情况发生时可以满足规范要求;站厅层闸机出现3处拥堵时疏散时间最多会增加33.8%;列车载荷达到极限载荷的80%、站台层达到极限载荷时应开展应急措施,避免楼梯口和闸机口出现拥堵等突发情况影响客流出入及应急疏散。研究结果可为特殊站点超高峰疏散管理提供理论依据。     

城镇油气管道事故应急疏散决策优化

为实现油气管道事故中城镇大规模应急疏散的智慧决策,构建基于改进的自适应蚁群算法的应急疏散路径优化模型,开发基于油气管道典型事故后果分析的城镇大规模应急疏散决策优化系统平台(LSSED)。LSSED在地理信息系统平台上,针对油气管道泄漏引起的扩散、喷射火、池火、BLEVE、蒸气云爆炸等典型事故进行事故后果分析,对疏散通道当量长度和疏散时间成本函数进行定量评价,实现大规模应急疏散方案的智慧决策和避难方案的全局优化。案例分析表明,LSSED平台实现了基于地理信息系统的典型事故时变环境信息和应急疏散路径优化算法的数据传递及系统集成,实现了基于事故后果分析的城镇大规模人群疏散路径和避难方案优化,可为城镇安全规划和应急管理提供参考和借鉴。