基于元胞自动机的复杂建筑物中人员逃生模型研究

针对复杂建筑物中人群安全疏散问题,在原有的元胞自动机行人流模型基础上,利用不同人员行进速度、不同方向行进速度的差异以及疏散连续性等特征优化该模型,使其在模拟逃生规律和疏散时间方面更加合理、可靠。通过多组人群行进速度测定试验,利用曲线拟合方法,获取不同属性人群向不同高度的台阶行进的速度,并制定台阶等级划分规则,优化人员速度计算方法,结合累积位移量,构建复杂建筑元胞自动机模型。利用Matlab软件建立原有疏散模型及复杂建筑元胞自动机模型,分别模拟某海豚表演馆疏散情况。结果表明,复杂建筑元胞自动机模型的模拟数据与实际演习数据相比,在疏散总时间方面存在5%~8%相对偏差,相比原有疏散模型,在模拟复杂建筑疏散问题中更具说服力。     

低可见度情况下从众行为对疏散的影响分析

在火灾等紧急情况下,可见度较低时的行人疏散与正常时的疏散情况有明显的区 别。基于前人成果的基础上,通过引入从众效应阐述了可见度较低时的元胞自动机疏散 理论模型,并定义区分了普遍性从众、理性从众和盲目从众。研究结果表明:理性从众 对疏散能够起到良好的优化作用;盲目从众对疏散的作用效果具有不可预测性,在某些 情况下盲目从众甚至会对疏散起到严重阻碍的作用。因此,建议在条件允许的条件下积 极采用理性从众的行为方式,尽量避免采用盲目从众。研究还发现,理性从众对疏散的 优化效果基本不受初始行人数量、出口宽度和可视距离的影响。     

考虑结伴行为的双出口超市元胞自动机模型

为研究结伴行为以及障碍物对疏散过程的影响,建立考虑2人结伴行为的双出口元胞自动机疏散模型.模型在静态场中引入危险度模拟行人路径选择,设置个体和2人结伴疏散人群,研究不同行人密度下二者的疏散过程,比较疏散效率;分析相同密度下不同结伴比例的行人疏散过程,得到最优比例;设置横向、竖向和横竖3种障碍物排列方式,模拟个体疏散和结...     

考虑视野范围模糊性的从众疏散模型

为了提高疏散模拟的真实性,针对行人视野范围模糊性的特点,应用膨胀-连通域算法建立一种视野范围动态变化模型,分析不同人员数量、熟悉环境人数占比下从众行为对疏散时间的影响。结果表明：从众行为对疏散时间的影响具有两面性。人数较少情况下,从众行为可减少行人随机移动,减少疏散时间;人数较多但熟悉环境行人占比较少时,盲目从众容易导致行人受群体错误方向影响偏离出口,增加疏散时间。视野范围动态变化模型较固定值模型的从众群体现象特征更明显。     

建筑火灾中智能疏散诱导系统对人群疏散影响的仿真

采用改进的元胞自动机模型,引入视觉效应和听觉效应系数,模拟不同人员在混合行为模式下的疏散过程,通过改变诱导信号对人群疏散的作用范围,研究智能疏散诱导系统的视觉诱导、听觉诱导及双重诱导对人员疏散过程的影响,给出一种基于多参数的智能动态标识算法.结果表明:该系统通过对声、光指示器等诱导标识的实时控制,给出人群疏散的动态标识路径,指示疏散人员选择合理的疏散行为模式,从而提高疏散效率;在不同行为模式下,借助声、光双重诱导机制,选择正确的疏散诱导标识的数量、位置和方向,扩大疏散诱导标识的影响范围,可以有效缩短疏散时间;根据基于多参数的智能动态标识算法,控制动态疏散线路标识的工作状态,给出疏散人群的动态标识路径,能够提高人群的疏散效率.     

考虑人群动态分布的可变向应急疏散标识的影响研究

提出了一种可变向的应急疏散标识(EES),能够根据出口距离和人群分布动态改变指示方向,变化的方向利用离散选择模型确定。并对元胞自动机疏散模型进行了改进,使得模型能够模拟EES作用下的人群疏散过程,考虑到惯性效应对疏散行为和EES作用距离进行了修正。通过对双出口场景的疏散模拟,结果表明:变向EES可以有效地提高疏散效率,但前提是EES的数量和变向间隔满足一定条件,对于所研究场景,标识数量需大于2×2小于5×5;当人群密度较高时,随变向间隔增加疏散时间先减少再增加,需设置合适的变向间隔以免变向频繁造成疏散者的信息混乱,最佳变向间隔为300 s;变向EES具有分散人群拥堵的作用,能够减小惯性效应和从众行为的负面影响。     

烟雾场景下的人员疏散仿真研究

针对人员疏散时受烟雾扩散实时动态变化影响较大的问题,建立一种改进的元胞自动机模型,用于烟雾场景下的疏散仿真。首先,在动态参数模型基础上提出烟雾场景下疏散人员视野半径的变化规则,以描述烟雾环境变化对人员行为的影响;同时,建立区域从众行为的运动规则;然后,利用该模型对单双出口场景下的人员疏散过程进行数值模拟研究;最后,分析烟雾场景下视野变化、从众行为及出口宽度对于疏散的影响。研究表明:从众行为在部分情况下对疏散作用具有不确定性,引导员的存在可使疏散效率极大提高;视野范围的变化对疏散时间有一定影响,疏散人员数量较少时影响较大;增加出口宽度能够提高疏散效率,但当出口宽度达到一定程度时效果提升不明显。     

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.     

基于元胞自动机的弱视条件下群体疏散的仿真研究

根据人在弱视情况下的行为特征,建立基于元胞自动机的逃生模型,对弱视情况下的人群疏散进行了模拟。模拟过程中考虑了人的学习能力及人与人之间的相互作用等因素,模型加入吸引子使模拟人的疏散行为更为灵活。基于人能通过熟悉周围环境作出合理判断的学习能力,引入了"积累步长"的概念,使人的沟通判断能力(走过的路径、边界和出口位置通过交流能够获取)在模型中得到体现。获取足够信息的人可以避免多余的寻找,降低了逃生时间,体现了"人多力量大"的互助行为。通过大量的模拟实验,并讨论不同的环境条件对人群疏散的影响。     

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。     

考虑抢行行为的恐慌状态人员疏散研究*

为研究恐慌状态下人员抢行行为对整体疏散效果的影响,建立考虑抢行行为的恐慌状态人员疏散元胞自动机模型,基于恐慌情绪算法将人员分为恐慌者和非恐慌者,通过改变恐慌者抢行概率体现抢行行为,并模拟仿真分析初始人员密度、恐慌情绪转化、抢行概率对人员疏散影响,对疏散过程中特殊现象进行分析。研究结果表明:人员密度适中时,抢行行为能够减少恐慌者数量,加快恐慌者转换进程,疏散时间随抢行概率增加而减小,疏散过程中存在恐慌聚集和两端疏散现象。研究结果可为突发事件下人员紧急疏散提供理论支持。     

地铁站异质人群疏散折返行为模拟分析

为了解折返行为对异质人群的疏散影响，应用Pathfinder软件对地铁站异质人群突发状况下疏散折返行为进行研究。对人员面对不同情景时的折返意向进行调研，分析了疏散楼梯宽度、折返人员比例、折返位置、列车到站数量、折返人员类型等对地铁站疏散速率以及疏散时间的影响。研究结果表明:折返比例、折返距离和难度与稳定疏散期疏散速率呈负相关，与疏散时间呈正相关，疏散楼梯宽度倍数则反之；地铁站停靠的列车数量与疏散时间呈正相关；肩越窄、运动速度越快，稳定疏散期的疏散速率越大、整体疏散时间短。     

基于元胞自动机的极端降雨下地铁疏散模拟*

为研究地铁系统在极端降雨灾害下的人员疏散过程,分析人员疏散过程影响因素和改善方法,将数值模拟方法与模糊逻辑理论相结合,在传统元胞自动机疏散模型中引入人员疏散行为选择机制,模拟地铁隧道遭受洪水侵入以及采取改善措施后的疏散情况。研究结果表明:引入人员疏散行为选择机制可以较真实地模拟极端降雨下受限空间中的人员疏散过程;采取改善方案后,人员被迫改变疏散行为的比例下降53.95%,人群疏散安全度由0.201提升至0.633;当采取与防洪能力不适应的疏散平台高度时,疏散安全度较采取合理设施时平均下降30%且差异较大;硬件设施满足安全度达到0.6为宜,按照最终安全度为1设计疏散方案,可使硬件设施设计与疏散方案制定更加合理配套。研究结果可为地铁系统防洪设计与管理提供参考。     

小群体行为作用下的地铁站疏散模型研究

为研究小群体行为作用对地铁站突发事件人群疏散效率的影响，基于社会力模型理论和智能体技术，构建地铁站人群疏散模型。分析小群体趋向性、协调一致性等行为特征，运用社会力模型理论，计算小群体成员移动速度；量化小群体行为对群体内部成员作用大小，修正成员期望速度，确定人群疏散速度；以某地铁站火灾事故为例，分别模拟单人疏散场景和混合疏散场景。研究结果表明:混合疏散场景仿真时间比单人疏散场景仿真时间延长12.29%，平均绕行距离比单人疏散增加38.8%，小群体行为降低了地铁站突发事件人群疏散效率。     

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。     

人群应急疏散模型构建及疏散效率分析研究*

为更系统地分析社会网络内预警传播对人群疏散效率影响,以江苏德桥仓储有限公司“4·22”较大火灾事故为背景,构建人群应急疏散模型,模拟不同预警策略应用下社会预警传播及人群疏散动态过程,分析不同情景动态演化特征。研究结果表明:高效预警策略确保多数人被预警、疏散的同时,会造成人群集聚性疏散,引发严重交通拥堵,需采取有效方法降低交通实时承载量,保障疏散速度,进一步提升疏散效率。研究结果可为完善应急疏散方案提供借鉴。     

紧急疏散路径选择行为的实验研究

通过可控的人群疏散实验来分析紧急情况下的人群疏散规律。实验选取了建筑物出口位置、出口宽度设置作为实验变量开展。主要关注的参数有疏散时间和疏散速度。疏散人群在实验中自行选择认为最合适的路线。实验结果指出,在紧急情况下出口的距离和宽度共同影响了疏散的整体效率和疏散过程中的拥挤程度。女性的疏散行为值得关注,并且行人在疏散过程中,是分阶段决策疏散路径的,在仿真模型中可通过局部路径规划算法实现。疏散场景的布局对疏散效率的提高有较大影响,单纯增加局部出口的宽度以及缩短疏散路径对于提高整体疏散效率帮助不大。本研究成果对疏散模型的改进以及建筑设计有一定的指导意义。