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。     

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.     

The effect of overtaking behavior on unidirectional pedestrian flow

We present a model of overtaking behavior that can be used to simulate unidirectional pedestrian flow in routine. All pedestrians have the ability to determine whether or not to overtake other pedestrians according to their desired velocity and position. Although existing models such as cellular automata models, lattice gas models, social force models, etc., can be used to predict evacuation performance, most of these models are either computationally inefficient or do not account for some crucial elements of human behavior in a moving crowd. Furthermore, these models use either empirical equations developed from experiments or mechanical system analogies to determine movement decisions. The pedestrian flow patterns simulated by these models may deviate significantly from reality. In reality, pedestrians walk at different velocities and pedestrians with a higher walking velocity are accustomed to overtaking other pedestrians with a lower walking velocity and this paper aims to mimic this behavior as the original social force model developed by Helbing et al. does not reflect this pattern of collective pedestrian behavior. In this paper, we propose modifications of the social force model that reflects how overtaking behavior operates in routine. The comparison of the pedestrian flow pattern between the original social force model and the modified social force models with the real data collected by the camcorder is also performed in order to demonstrate our modified social force model can be used to achieve reasonable simulations of overtaking behavior among pedestrians.     

基于互相关算法的人员密集场所人群运动速度特征研究

研究人群密集场所的人群运动速度特征可以预测人群的运动趋势,在大型活动组织过程中可以对异常人群运动做出预警,避免过度的拥挤及踩踏事件的发生,保证大型群体性活动的安全顺利开展。利用国内某重要城市核心区公共场所人群运动的视频图像,通过互相关算法提取该场所人群的运动速度,并进一步比较通往景区的四条不同路径上人群运动速度的差异性,分析其人群运动特征。分析结果表明单向通道的人群运动速度较大且运动方向基本与通道的两侧边界平行,而双向通道中由于人群中阻尼效应的影响,人群运动速度的大小和方向都发生了不同程度的改变。分析结果可为核心区管理者进行大型群体性活动的组织、人群疏散与引导提供建议,进而为人群拥挤踩踏事故风险防控、拥挤踩踏事故专项应急预案制定及人群聚集活动安全方案编制提供理论支持。     

基于突变理论的公共场所集群事件预警分级

针对公共场所集群事件,利用突变理论对其预警级别进行研究。选择2005—2008年发生的具有比较典型的集群事件为样本;考虑公共建筑饱和度、人群情绪指标、建筑管理指标和安全事故隐患等因素建立指标体系;运用尖点突变和蝴蝶突变模型进行突变级数的分析和评价,得到预警分级突变级数的大致范围;并运用一个公共场所集群事件发生时预警级别判断的实例进行说明。实例表明,利用突变理论模型,可以为公共场所管理者在人群安全监控决策方面提供初步的预警信息。     

Simulation of pedestrian contra-flow by multi-agent DEM model with self-evasive action model

A pedestrian contra-flow can be seen frequently in urban spaces such as a pedestrian crossing, an open space and a concourse. A pedestrian simulation with taking a pedestrian contra-flow into account will be a rational tool for designing urban pedestrian facilities. The objective of our research is to develop a microscopic model for a pedestrian contra-flow. Although we have been developing a DEM (Distinct Element Method)-based microscopic model of crowd behavior, this conventional crowd behavior model does not necessarily provide satisfactory agreement with an observation in a pedestrian crossing with heavy commute traffic. In this paper, we newly develop a self-evasive action model, which can describe either a collision avoidance or an alignment behavior between adjacent pedestrians. The multi-agent DEM model with the self-evasive action model shows good predictions of the characteristics of pedestrian contra-flow.     

体育赛场人群疏散过程滞留人数定量模型研究

体育赛场历史事故统计分析表明,出口堵塞为导致人群拥挤踩踏事故发生的主要原因.滞留人群是疏散过程最常见的一种人流形式,同时也是拥挤踩踏事故风险的主要承载体.基于人群流量与人群密度关系建立了体育赛场时间维变量的滞留人数定量模型.体育赛场看台不同宽度出口人群疏散计算结果表明,滞留人数不仅对人群疏散时间有直接影响,而且与事故发生概率之间存在一定的关系.该模型可用于指导体育赛场出口设计,疏散路线选择及应急预案的编制等.     

一种多格子模型的实现及其对单室疏散过程的分析

采用一个多格子模型,针对一个正方形的大厅对人员疏散过程进行了模拟.通过与传统格子气模型的比较,发现多格子模型模拟的人员疏散特征与紧急情况下的人员疏散相符,所以多格子模型更适于模拟紧急情况下的人员疏散.对多格子模型,疏散过程存在人员整齐排列和杂乱排列两种状态,行人单个时间步运动的格子数决定了两种状态的分配,导致在疏散时间与单个时间步运动的格子数的关系中会出现疏散时间局部最小现象.采用多格子模型对具有多种速度的人群的疏散进行模拟还发现多速度人群中不同速度人之间的扰动会使得疏散更多地处在人员杂乱排列状态,此时的疏散效率低于单速度人群.     

基于突变理论的国内外火灾科学研究进展和展望

简要归纳了突变模型的特征和突变理论的应用方式,重点综述了突变理论在火灾科学中的应用情况,概括了突变理论在火灾科学中三个应用特点。针对具体油气爆炸实验数据,利用随机突变理论,对油气爆炸的突变模式进行了初步研究,说明了建立统计突变模型的可行性。最后指出了突变理论应用于火灾科学的未来研究方向。     

基于尖点突变模型的地铁深基坑土压力预警阈值研究

为提高地铁施工灾害预警的准确性和可靠性,将尖点突变模型引入地铁施工灾害预警阈值的研究中,建立基于时效影响因子的地铁深基坑土压力尖点突变模型。该模型利用突变流形分析系统的平衡和临界状态,通过势函数突变点临界值确定预警阈值的大小,为地铁施工灾害预警工作提供科学依据。通过实例分析,计算出考虑时间效应的土压力预警阈值。结果表明,地铁深基坑土压力尖点突变模型消除了计算过程中的人为因素影响,并能反映基坑土压力突变的特点。当然,在实际工程施工中,需要对预警阈值进行及时的重新修正,以适应外界环境和技术的不断更新变化。     

A dynamic cellular automaton model for evacuation process with obstacles

A dynamic cellular automaton (CA) model is proposed to simulate the evacuation process in the rooms with obstacles. Besides the basic parameters such as human psychology, placement of the doors, doors width, position of the obstacles and light of the environment, distribution of the crowd plays an important role in this model. Applying our model, simulation of the evacuation process for a restaurant and a classroom are presented. Also effects of pedestrians distribution, doors position and doors width on the evacuation time are discussed and the obtained results are compared with several static models.     

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。     

行李箱携带人群汇流过程的基本图实验研究

行李箱携带者作为公共交通枢纽一种典型的人员类型,研究其对人群运动特征的影响对于公共设施的优化具有重要意义。开展了行李箱携带人群在六种汇流角度下的紧急疏散实验,比较了不同汇流角度对行人运动速度及疏散效率的影响,获取了不同汇流角度和不同测量区域的运动基本图。结果表明：1)在实验设置下,比较不同汇流角度?(出口宽度d=3.00 m)发现,?越小(30°),人群运动速度最大(1.86 m/s)、累计疏散时间最短。随着汇流角度的增大,人群运动速度呈现降低趋势(?=180°时,人群运动速度最小(1.40 m/s)、累计疏散时间最长)。表明汇流角度小的设施,有利于提高行人疏散效率;2)比较不同测量区域的基本图(汇流角度一定)发现,汇流交汇处的人群密度分布要小于离交汇处较远的测量区域;3)比较不同汇流角度的基本图(测量区域一定)发现,汇流交汇处的行人密度与流量主要分布在1.34 m^-2～2.15 m^-2与2.00 (m·s)^-1～3.50 (m·s)^-1之间。并且,在实验观测的密度范围内,行人流量随着人群密度的增加...     

煤层底板突水的突变理论预测方法及其应用

基于煤层底板突水的尖点突变特征 ,应用突变理论的方法 ,针对煤层底板突水预测指标监测信号 ,分析了单变量序列尖点突变模型及其稳定判据 ,提出了煤层底板突水的突变理论预测方法。实例表明 ,预测结果与现场工程实际情况相一致 ,证明了该方法可望成为预测煤层底板突水危险性的一条新的有效途径     

相邻木结构建筑火灾蔓延临界值研究*

为研究相邻木结构建筑火灾由已燃建筑传递至未燃建筑的临界值,利用突变理论与数值模拟分别研究相同条件下贵州省典型木结构建筑火灾发展过程中发生突变现象的临界值,并采用实验手段对前2种方法所测得的结果进行验证,从而证明尖点突变理论在相邻木结构建筑火灾蔓延临界值预测中的可行性与有效性。建立描述相邻木结构建筑火灾发展过程的能量守恒方程,通过对能量守恒方程的推导,得到相邻木结构建筑火灾突变势函数。结果表明:在相邻木结构建筑火灾发展过程中,火焰由已燃建筑传递至未燃建筑这一过程具有尖点突变的特征,计算出的火灾蔓延临界值为892.2 K;根据数值模拟找到已燃建筑传递至未燃建筑的状态,此时的临界值为881.5 K:2组简易实验测得的临界温度分别为903.2,889.8 K,与突变理论预测值和数值模拟结果相比,3种方法误差不大,因此可认为利用尖点突变对相邻木结构建筑火灾突变临界值进行预测具有可行性。     

公共建筑人群疏散流线负荷的拓扑解析模型研究*

为寻找公共建筑人群疏散极端负荷流线,构建疏散流线负荷的拓扑解析模型。首先,通过分析建筑空间布局的构成要素,引入移动空间、障碍空间、移动节点等概念,构建公共建筑疏散空间的拓扑网络;其次,定义节点最迟疏散结束时刻、节点最早疏散开始时刻等时间参数,以某时刻作为初始状态,计算疏散网络节点时差,构建极端负荷流线的拓扑解析模型,探析公共建筑人群疏散流线拥堵特征;最后,采用Agent技术对某会展中心人群疏散流线负荷模型进行仿真分析。研究结果表明:流线的拓扑网络节点总时差反映了流线负荷分布特征,人群疏散的极端负荷流线符合拓扑解析模型结果,能为公共建筑人群疏散方案的制定提供理论依据。     

机动车辆火灾调查

近年来,机动车遍布全国各大城市,已成为移动的建筑,随之而来的机动车辆火灾事故频发,载客车辆因人员高度密集造成群死群伤;载货车辆因货物集中或运载危险品造成重大损失,并引发交通堵塞、环境污染等次生灾害。本文主要介绍了机动车火灾的现场勘验和调查,通过现场勘验确定起火点,调查询问收集和发现证据等方面对机动车辆火灾进行研究,从中发现起火原因的规律和特点,采取有针对性的措施,有效地遏制和减少此类火灾发生,达到预防机动车辆火灾的目的。     

基于改进社会力模型的地铁大客流疏散能力研究*

为有效应对大客流情景下人群拥挤对地铁站正常运行带来的影响,采用社会力模型和Anylogic仿真软件,对地铁站大客流疏散能力进行建模和分析,从客观、主观、管理视角分析影响客流疏散能力的因素,基于改进社会力模型刻画行人行为,分析影响地铁车站疏散能力的3个关键因素,并以南宁地铁1号线朝阳广场站为背景进行研究。研究结果表明:行人密度是影响地铁站疏散能力的关键因素,出入口选择策略和行人亲属关系比例对疏散能力影响显著,研究结果可为地铁客流疏散提出针对性建议。     

Hierarchical ordered model for injury severity of pedestrian crashes in South Korea

Introduction: The high percentage of fatalities in pedestrian-involved crashes is a critical social problem. The purpose of this study is to investigate factors influencing injury severity in pedestrian crashes by examining the demographic and socioeconomic characteristics of the regions where crashes occurred. Method: To understand the correlation between the unobserved characteristics of pedestrian crashes in a defined region, we apply a hierarchical ordered model, in which we set crash characteristics as lower-level variables and municipality characteristics as upper-level. Pedestrian crash data were collected and analyzed for a three-year period from 2011 to 2013. The estimation results show the statistically significant factors that increase injury severity of pedestrian crashes. Results: At the crash level, the factors associated with increased severity of pedestrian injury include intoxicated drivers, road-crossing pedestrians, elderly pedestrians, heavy vehicles, wide roads, darkness, and fog. At the municipality level, municipalities with low population density, lower level of financial independence, fewer doctors, and a higher percentage of elderly residents experience more severe pedestrian crashes. Municipalities ranked as having the top 10% pedestrian fatality rate (fatalities per 100,000 residents) have rates 7.4 times higher than municipalities with the lowest 10% rate of fatalities. Their demographic and socioeconomic characteristics also have significant differences. The proposed model accounts for a 7% unexplained variation in injury severity outcomes between the municipalities where crashes occurred. Conclusion: To enhance the safety of vulnerable pedestrians, considerable investments of time and effort in pedestrian safety facilities and zones should be made. More certain and severe punishments should be also given for the traffic violations that increase injury severity of pedestrian crashes. Furthermore, central and local governments should play a cooperative role to reduce pedestrian fatalities. Practical applications: Based on our study results, we suggest policy directions to enhance pedestrian safety.     

人群流动的波动性分析

在现代社会中,公共场所拥挤人群现象常常发生,人们对拥挤人群的机理研究较少,在公共场所因对拥挤人群的疏导或管理不当频频发生而伤亡事故。针对公共场所拥挤人群的安全管理需求,根据波动理论,特别是激波理论,来研究拥挤人群的基本特性,如密度、速度与激波的关系等。在人群拥挤时,可将其视为一连续介质,人群中产生的任何扰动(直接表现为密度的变化)都将以波的形式在人群中传播,同时由于人群中个体间的差异,导致波发生非线性畸变,最后可能导致激波的产生,即拥挤事故。通过特征值解法及Matlab软件,求解了对于不同的初始密度分布曲线、不同的速度,预测激波将在何时何处发生,即揭示激波产生的规律,总结了消除激波的一些措施,如改变边界条件、控制初始密度、设置畸点等,以避免拥挤事故的出现。