基于动态视觉算法的人员疏散预动作时间预测模型

在元胞自动机的基础上,提出一种考虑视觉遮挡的动态视觉算法,结合视觉算法建立了预动作时间模型。从跟随效应的角度出发,在作用机理的层面上解释预动作时间在不同布局场景内产生分布差异的原因。通过试验验证了模型的合理性并探究了场景中不同因素对人群预动作时间的影响,试验结果表明：(1)本模型能够体现不同类型疏散场景下人群预动作时间变化的趋势,且各场景的仿真试验结果与真实试验结果数值相近,本模型具备一定合理性;(2)在相同场景内,提高室内空间的视野通透性可以将人群的预动作时间均值缩短7.05%;(3)疏散过程中当引导员在人群中的占比从0达到20%时,人群的预动作时间均值缩短23.17 s;(4)在单房间场景中,人群密度从0.1人/m²提升至0.9人/m²,人群预动作时间均值缩短9.66 s。提出的模型为疏散预动作时间的生成提供了一种新理论,为建筑疏散优化提供了一种新方法。     

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。     

考虑儿童运动特性的小学教学楼楼梯间人员疏散研究

为研究小学教学楼楼梯间人员运动行为以及影响人员疏散的因素,开展人员疏散实验并构建疏散模拟场景。基于疏散实验研究不同实验场景的出口流量和人员运动速度,通过疏散仿真模拟,分析不同人员运动速度、人员数量及疏散策略对疏散的影响。结果表明:排队下楼的人员运动速度比紧急疏散人员低22.7%,自由上楼人员运动速度比排队上楼人员高8%;人员总疏散时间随人员运动速度的增加而降低,但总疏散时间随速度增加而降低的幅度变小;加入分层疏散策略会增加人群疏散总时间,但整个疏散过程人员分布均匀,在建筑瓶颈不易产生人员过度拥挤现象,因而在疏散过程中应适当采用分层疏散策略。     

考虑行为特征的人群疏散模拟研究*

为研究聚集活动中的行人在移动过程中所表现出的行为特征对人群整体移动过程的影响,通过实验观察与计算机仿真模拟的方法对人员移动进行研究。通过对实验视频的观察分析,在CTM模型基础上建立考虑人员跟随行为与保持距离行为特性的移动模型,并在简单无障碍和复杂多障碍的场景进行仿真实验。结果表明:模型能有效地描述行人的运动特征,而且拥挤程度和行人间排斥作用越大时行人移动越慢,整个疏散过程花费时间越长;障碍物的存在会影响人群在出口处的“成拱现象”,对理解人员的运动规律和防止拥挤踩踏事故具有一定理论和现实意义。     

地铁车站人员安全疏散仿真理论分析与应用

地铁车站的紧急疏散对保障地铁运营安全应对突发事件至关重要。在对比分析人群疏散行为仿真的理论与方法后,针对上海市某地铁车站设计要求,采用疏散模拟软件,考虑在不同灾害场景对该车站的人员疏散问题进行仿真模拟分析。结果表明:车站内疏散人群的具体位置对疏散时间和出口的利用率影响较大;人群疏散过程中,是否采取工作人员的合理引导及指示等人工干预方法对人群疏散路线的选择、节省疏散时间、保障逃生安全等十分重要。     

疏散人员路径选择行为多人在线式虚拟试验研究

在紧急状况下人员疏散特征难以通过日常观测获取，而开展真人现场疏散试验难以确保参与者的人身安全。因此，构建包括绘图、运动、通信模块的多人在线式虚拟疏散试验平台，组织真人在线参与疏散试验，从路径选择行为和运动特征两方面与真人现场试验进行对比，结果表明该平台可以重现真实人员疏散过程中的疏散动力学规律。进一步设计并组织可控真人在线疏散试验，研究影响疏散人员路径选择行为的相关因素，结果表明：在高压力环境下人员冲突强度较高，但随着知晓出口位置的人员比例增加而降低；人员的路径选择与其视野内其他人员的运动方向呈正相关关系，且高压力环境下人群的路径选择情况更加一致。     

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。     

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。     

障碍物对房间人群疏散过程影响的宏观模拟研究

公共建筑内随机分布的障碍物可能对突发事件下密集人群疏散过程中人员速度、路径选择行为产生影响.考虑较为密集人群疏散过程与宏观流体流动过程的相似性,用连续性方程描述人群密度变化过程,结合障碍物对人员运动行为的影响,建立了考虑障碍物影响的人员疏散宏观模型.采用该模型计算重现了疏散出口附近的高密度人群拱形和椭圆形分布,定量分析了障碍物以不同概率分布于建筑内不同位置时对疏散过程中人员密度演化以及完成疏散所需时间的影响.     

公路隧道火灾环境人群逃生行为分析及多项Logit建模*

为提高隧道疏散效率,研究环境、社会和个人因素对逃生行为的影响。基于虚拟现实技术从心理学和行为学角度对公路隧道逃生行为及影响因素进行研究,利用Unity 3D建立虚拟场景下的公路隧道场景,通过步行模拟器和ErgoLAB无线生理模块采集步速和心电;应用核密度曲线研究平均心率的变化特性;采用Hermite插值法描述步速的变化趋势。在试验结果的基础上,构建基于多项Logit的逃生行为模型。结果表明:平静状态下,男性的平均心率个体差异性较大,运动状态下,女性的平均心率波动较大;测试者在隧道内遇到障碍物会降低步速,在逐渐深入并穿越人群的过程中,呈现步速加快的特征;逃生行为的MNL模型R2和准确度分别达到87.41%和92%;隧道内障碍物越少,前方人群越多,且能见度越差,人越容易处于恐慌状态,更倾向于跟随他人。研究结果可为火灾环境下的公路隧道人群疏散模型的建立提供参考,对避免人员伤亡和减少财产损失具有实际意义。     

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。     

考虑从众阈值和主体特征的人群疏散元胞自动机模型*

为研究从众行为对人群疏散效率的影响,建立考虑从众阈值和主体特征的人群疏散元胞自动机模型,通过引入从众阈值反映人群中不同个体的从众选择程度,耦合每个主体不同特征属性、不同人员认知能力导致的疏散从众选择差异,利用元胞自动机模拟人群运动状态及动态演化过程,探究从众行为对人群疏散过程的作用规律。结果表明:人群疏散中选择从众行为的人员比例与整体疏散效率存在对应关系,本模型原始工况下,当人群中约60%的人员做出从众选择时,疏散效率相对最优。     

安全氛围对人群应急疏散行为的影响机制研究

为探究安全氛围对人群应急疏散行为的影响机制,基于一致性理论和“刺激—态度—行为”理论,构建包含安全氛围、应急疏散认知、应急疏散态度以及人群应急疏散行为的中介模型,并依据232份有效样本进行实证检验。结果表明:安全氛围对人群应急疏散行为具有显著的正向影响;应急疏散认知和应急疏散态度在安全氛围影响人群应急疏散行为的过程中均发挥正向的中介作用。     

An experimental study on how phosphorescent guidance equipment influences on evacuation in impaired visibility

The use of the phosphorescent guidance sign is increasing. To evaluate the changes of human behavior when a phosphorescent guidance sign was installed on the floor, the evacuation experiment was carried out. The main evacuation experiment was conducted in impaired visibility conditions at the subway station with 103 subjects. Characteristic features of changes regarding evacuation time, moving speed and evacuation route were mainly discussed in this paper. In addition, the changes of evacuation were evaluated by using the estimated velocity and relative order index. This study also introduced the method to simulate impaired visibility caused by smoke when an evacuation experiment was carried out. The results showed that the phosphorescent guidance sign facilitated evacuation due to a decrease in the evacuation route. The moving speed increased only when the phosphorescent sign was installed at intervals smaller than a person's step.     

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而上升。研究结果可为优化建筑设施设计和制定人群管理策略提供 依据。     

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。