人群分区疏散优化算法研究

在疏散过程中,出口利用不均现象时有发生,距离最短路径并不一定是最快的路径。提出了大规模人群分区疏散优化算法,该算法以疏散时间最短为目标,综合考虑了人群分布、出口位置、出口宽度等因素,通过迭代计算,求解每个行人的最优出口选择,从而得到优化疏散分区结果。以具有多个出口的某大型步行商业街区疏散为例,利用经典的无后退有偏随机行走模型进行模拟计算,对是否采用优化分区的疏散时间进行了比较分析。结果表明:采用优化分区疏散时,部分人员放弃路径最短的疏散出口,而被导向选择宽度较宽和附近人员密度较低的出口,从而提高整体疏散效率。该算法解决了以距离最短为目标的疏散分区方式导致的出口利用不均和不充分的现象,有效提高了疏散效率,对于区域分区疏散策略的制定具有一定指导意义。     

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。     

一种基于Dijkstra算法的火灾动态疏散指示系统

为实现建筑火灾人员的安全疏散,提高疏散出口的综合使用效率,从疏散理论和系统整体构建切入,以实际适用性和火灾动态扩散为要点设计了系统疏散模型,基于功能需求对功能模块内容和硬件网络进行了构造,提出了一种基于Dijkstra算法的火灾动态疏散指示系统.以某商场建筑为实例,运用Pyrosim软件进行建筑内火灾模拟,采用疏散指示系统算法得到该火灾场景下的最优路径,通过在Pathfinder软件中增设6处定时通行禁区达到人员服从系统算法规划的疏散效果.结果表明:在试验设定下,该系统算法的总疏散时间比Pathfinder软件缩短了 1.5 s,最长疏散距离比Path-finder 软件缩短了 6.86％;系统算法通过科学导流提升了商场左、下出口的利用率及右出口的疏散效率,从而减少了总疏散时间,验证了该火灾动态疏散指示系统的可行性和有效性.     

基于遗传算法和场域模型的多障碍物房间人员疏散研究*

为提高多障碍物房间的人员疏散效率,利用场域元胞自动机模型并融合经典遗传算法,对2出口和4出口的多障碍物房间进行布局优化和疏散仿真研究。研究结果表明:利用遗传算法可快速寻找最优座椅布局,连排座椅设置在远离出口侧可有效减轻行人疏散时的拥堵程度;经过遗传算法优化后的座椅布局可协调疏散人群到达出口的时间,从而缓解出口通行压力,提高整体疏散效率,保障行人在大型多障碍物房间内的疏散安全。     

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。     

人员非均匀分布条件下的疏散引导方向优化算法研究

在紧急疏散中,疏散引导标识或疏散引导人能够帮助人员快速找到最近出口,有效减少疏散时间。疏散引导标识或人的引导方向一般是根据建筑布局情况预先进行设计,当前位置的引导方向指向最近的疏散出口。本文综合考虑了建筑布局及人员分布情况,提出了人员非均匀分布条件下的疏散引导方向优化算法。该算法以Togawa疏散时间经验公式作为估价函数,通过多次迭代的方法,求解疏散引导方向的优化值。以双出口的疏散场景为例,利用疏散软件Legion对优化前后疏散引导方向下的疏散时间进行了比较分析。结果表明,优化后的疏散引导方向能够引导人员充分利用疏散出口,疏散时间较仅考虑建筑布局所设计的疏散引导方向的模拟值降低了近四分之一,大大提高了疏散效率。     

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。     

考虑熟悉度与恐慌效应的人群引导疏散仿真算法研究*

为研究紧急情况下人群疏散行为特点,结合势场理论和多出口选择模型,建立考虑引导、熟悉度和恐慌效应的PFT-LMES人群疏散算法。通过搭建有障碍和无障碍2种室内场景,研究不同环境熟悉度以及行人密度下引导作用对人群疏散效果的影响。研究结果表明:引导作用能够提高疏散效率,平衡各出口利用率,引导效果随行人密度增加更加显著;总体疏散时间随引导强度的提高表现为先减小后增大;当接受引导的人数占总数的42%时,2出口各自选择人数与出口通行能力比例基本一致,引导效果达到最优;相对于环境熟悉度较高的人群,不熟悉环境行人的引导效果更为显著。研究结果可为大型场所的紧急高效疏散提供参考。     

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。     

复杂建筑结构人员疏散的元胞自动机模拟研究

为研究复杂建筑结构下人员疏散特征,依据元胞自动机理论建立了多障碍物多出口条件下的疏散模型。该模型结合"静态场+动态场"理论能反映真实场景中的人员疏散过程。利用该模型分别对教室内不同人员密度和不同人员初始分布的疏散过程进行模拟,并重点分析走廊宽度、出口宽度和出口间距对人员疏散效率的影响。研究结果表明:人员疏散时间随着人员密度的增加而增加;并且合理的人员分布可提高出口的利用率及疏散效率。此外,人员疏散时间随走廊宽度的增加呈指数衰减趋势,房间的出口间距较出口宽度对疏散时间的影响更为显著。     

大型体育场馆行人分区疏散优化策略研究*

针对大型场所疏散出口通行能力不均衡现象,以某大型体育场馆为对象,建立Pathfinder疏散模型,通过不断改变行人出口选择,得到行人疏散分区优化模型。结果表明:通过对比优化前后疏散时间、疏散过程及疏散出口利用差异,得到疏散时间优化效率10.55%,各出口疏散时间标准差优化效率为90.78%。分区优化能够均衡各出口疏散时间,提高疏散出口利用效率,有效缓解大型场所拥堵问题,为实现大型场所安全疏散提供理论参考。     

基于Pathfinder的高校教学楼出口人员疏散仿真研究

针对高校教学楼出口人员疏散问题,基于现场观测数据,运用Pathfinder2015软 件平台设置建筑物和人员运动参数,对某高校教学楼进行人员疏散模拟仿真。通过设计 调整教室排课疏散场景,仿真不同场景下各楼梯出口的疏散时间、累计疏散人数和平均 人流量变化情况,利用Origin9.1数据图形可视化对比分析教室排课调整使用前后教学 楼的人员疏散情况。结果表明:充分利用低楼层教室排课,适当将人数较多班级分散安 排至靠近楼梯出口教室,疏散时间从609.3 s缩短至591.6 s;5楼可疏散人数由410人减 至187人,且部分楼层楼梯出口人群分布均匀;4、5楼楼梯出口平均人流量降低且小于1 人/s。因此高校应该对各班级合理安排课程,适当控制学生人数,调整教学楼的人群分 布,提高低楼层教室使用率,且充分利用各楼梯出口,缩短较高楼层人员疏散时间,提 高疏散效率。     

大型购物中心人员疏散引导模拟优化研究

紧急情况下,大型公共场所人员在疏散过程中往往慌不择路,导致疏散设施使用不均、疏散路径拥堵、疏散难度加剧。针对该问题,以出口和楼梯等疏散资源得到充分利用为目标,提出疏散路径优化的基本思想,运用EVACNET4建立建筑网络疏散模型,并以某大型购物中心为实例对象,开展“无路径优化、无疏散引导”和“有路径优化、有疏散引导”2种情景下的疏散过程模拟及对比分析,通过引导疏散实现路径优化方案和疏散效率的提升。研究结果表明:有路径优化和疏散引导的方案可实现更短的疏散时间、更均衡的出口利用率。     

Simulating optimum egress time

A standard evacuation map posted in a room shows the location of the current room and the path to the nearest exit. If the number of occupants in the building is only small, then the shortest paths to the exits may enable all the occupants to evacuate in minimum possible time. Previous studies have shown, however, that the shortest path configuration does not lead to minimum egress time for large crowds in public facilities such as those in a school, theater or gym.We extend the previous studies by determining the minimum egress time for different crowd sizes on a fixed network graph. We apply optimization search on a mesoscopic multi-agent pedestrian simulation that employs the concept of Route-Choice Self-Organization (RCSO). We show that the egress time gap between the shortest path configuration and RCSO configuration increases very quickly with respect to crowd size. Thus, for crowded pedestrian facilities, there may be a need to revise the standard evacuation map so that evacuation behavior that approximates the RCSO becomes possible, and this can lead to a much better egress time.     

地铁枢纽车站大客流疏散性能评估及策略优化研究*

为分析大型地铁枢纽车站人员疏散通过能力、疏散瓶颈位置和车站疏散策略优化方案,利用数值模拟研究某大型整体式站厅枢纽换乘车站人员疏散过程。研究结果表明:楼扶梯和出入口是车站疏散过程中的关键瓶颈,当疏散通过能力较大的出入口E或楼扶梯组8停止使用时,导致站厅疏散时长和站台疏散时长大幅增加;采用引导乘客均匀使用各楼扶梯疏散以及站厅增加应急出口等优化措施,可显著提高车站疏散效率。