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.     

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。     

能见度对个体疏散速度及路径选择的影响研

为提供火灾条件下人员疏散基础数据,基于4层教学楼疏散平台,开展了不同能见度环境下个体疏散实验,研究了能见度对人员疏散速度及路径选择的影响。研究结果表明:正常能见度条件下,人员的平均疏散速度为（2.37±0.23）m/s,个体间疏散速度差异明显,随着能见度降低,人员的平均疏散速度呈现均匀下降趋势,个体疏散速度最终均趋近于（0.36±0.10）m/s;人员水平疏散速度显著大于下行疏散速度,且水平疏散速度受能见度影响更大;当能见度较高时,人员以视觉作为寻路方式,倾向于选择自己最熟悉的路线进行疏散;能见度较低时,人员主要依靠触觉作为寻路方式,即借助墙或楼梯扶手进行疏散,此时人员的路径选择受到周围围挡物的共同作用。     

基于蚁群算法的烟气中人员疏散路径选择优化

针对火灾烟气环境下的人员疏散问题，分析人员密度以及烟气能见度对疏散速度以及最佳疏散路径的影响。首先，得到烟气及人员密度对疏散速度的修正函数，并将该函数同蚁群算法的启发式信息函数进行耦合；其次，改进蚁群算法求解最佳路径的局限性，建立1种基于蚁群算法的人员疏散路径算法模型；最后，将算法模型应用于实例研究。研究结果表明:所提出的模型可较好地优化人员疏散路径，并进一步提高人员疏散效率。     

邮轮火灾动态蔓延情况下的最优疏散路径规划

为解决邮轮火灾应急疏散过程中,由于邮轮内部结构复杂、通道狭窄、人流量大导致人员难以短时间安全疏散的问题,应用基于火灾蔓延预测数据的A^*算法求解邮轮火灾的人员疏散路径。首先,根据SAFEGUARD项目中的邮轮数据建立二维网络拓扑结构,定义网络中节点的CO体积分数、烟雾可见度和温度3类指标的阈值,并基于火灾发生的地点和程度,模拟火灾动态蔓延的情况,实时判定疏散网络中各个节点的危险状况;然后,结合火灾蔓延的实时数据改进A^*算法,并求解人员的最优疏散路径;最后,使用同一邮轮作为模拟人员疏散的场景,模拟邮轮火灾动态蔓延情况下的人员疏散过程,分析人员疏散路径的可行性。结果表明：改进后的A^*算法所求路径能成功绕开网络中受火灾影响较大的危险节点,同时疏散规模为700人的时间比使用基本A^*算法所求的疏散时间缩短50%。     

基于Modbus通讯的智能疏散指示系统研究

研究了以蚁群算法为决策分析基于Modbus通讯的智能疏散指示系统。该系统可实时检测建筑内火灾报警器的状态,通过改进的蚁群算法得到最优疏散路径,并通过现场总线及Modbus通讯协议将决策结果发送给各疏散指示器,从而引导人员安全的离开火灾现场。通过实例模拟验证了该系统的实用性和可靠性。结果表明,该系统可根据火灾发展的进程,动态改变疏散指示方向,保证疏散人员的安全,具有广泛的应用前景。     

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。     

公路隧道火灾发生位置与人群疏散通道仿真研究

利用EXODUS建立隧道的仿真场景,确定疏散人群仿真参数,并将出口工效OPS作为评价疏散效率的指标,分析不同火灾发生位置对疏散时间的影响。采用K-means算法分别对火灾发生位置和人群疏散通道位置进行聚类,并建立基于两者影响下的出口工效模型,通过对该模型求偏导,得出隧道火灾发生位置和人群疏散通道选择之间的关系。研究结果表明:火灾发生位置越接近人行横通道,疏散时间波动越大,人行横通道和隧道入口的疏散时间随人群疏散区域分界线变化,当火灾发生距人行横通道20~110 m时,变化明显,当距140~350 m时,变化平稳;出口工效OPS总体呈现不稳定的阶梯状变化趋势;火灾发生位置和人群疏散通道的最优位置呈线性递减关系。研究结果可应用于隧道应急指挥中心管理人员制定有效疏散路径和采取诱导分流人群措施。     

基于Pareto蚁群算法的双目标路径规划研究

针对复杂建筑环境人员应急疏散单一路径不能满足火灾环境变化需求的问题,基于改进蚁群算法,结合Pareto双目标解集思想,提出一种组合优化解集的双目标蚁群算法,通过排序优化的思想,实现人员多路径动态疏散规划。在构造Pareto解集的阶段协同考虑疏散路径长度以及火灾风险程度2个优化目标,计算各个解之间的支配关系。利用排序优化蚁群算法的正反馈机制将各组解的信息素按一定比例作为最优路径信息素的积累,加快解集的寻找。最后将其与传统双目标蚁群算法相比较,结果表明：优化后的双目标算法更加适合复杂建筑人员疏散路径规划问题,在寻找多组满足要求解的同时展示目标之间的利弊关系,供决策者选择合适的路径,提高疏散效率。     

大型超市火灾人员疏散路径优化研究

针对常州某大型超市的实际建筑结构和人员分布情况,利用计算机进行火灾情况下的人员疏散模拟,得出疏散路径、出口人员流量、疏散时间及疏散设施的使用情况等相关数据。疏散过程中路径选择是影响疏散时间的重要因素,而人员对超市环境的熟悉程度又是影响路径选择的重要因素。进行路径优化时,若以超市店员作为疏散的动态引导人,采用方向式动态引导,将人员引导至模拟中使用率较低的出口和楼梯,进行人员分流,能够缩短疏散时间,进一步优化疏散路径。从疏散路径选择和人员管理方面提出一种针对该超市的更为高效的疏散方法。     

1种基于CCRP火灾情况下的动态疏散算法

为在火灾发生时给逃生人群规划最优的安全疏散方案，基于CCRP算法开发1种火灾情况下受容量限制的动态疏散算法。该算法模型将发生火灾的建筑布局信息表达成节点连接弧形式，鉴于可预测危害蔓延对火灾逃生过程中疏散通道封锁时间的影响，为建筑网络图上的节点赋予“危险时刻”属性，逃生人员通过节点的时刻必须小于该节点的“危险时刻”才能规避火灾危险；基于eclipse软件平台，通过动态疏散算法与相似Dinesh算法应用实例对比仿真分析，验证基于CCRP的动态疏散算法的可行性与优越性。结果表明:通过该算法计算出的逃生路径保证逃生人员在最短时间疏散出去；且其具有安全性高和耗时少等优点。     

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Dijkstra算法的火灾环境下人员疏散仿真方法

模拟建筑物内火灾情况下人员安全疏散,提出一种基于Dijkstra算法的人员疏散仿真方法。该方法借鉴网络路由的思想,综合考虑在人员动态疏散过程中发生的通道、路口损坏,人员拥堵等情况,采用RIP选路协议中的DV算法,实时计算最佳逃离路径(最低耗费路径);同时,利用路由转发机制,辅助人员决策疏散方向。     

火灾情况下某城市地铁换乘站内大规模人群疏散特征研究

近年来,地铁出行已成为居民出行的重要途径,但地铁带来便利的同时,也产生了地铁站火灾和消防安全的问题。地铁换乘站是一种人流量大、空间复杂的地下空间,一旦发生火灾,人员疏散困难,极易发生群死群伤的重大灾害性事故。开展了火灾情况下某城市地铁换乘站内大规模人群疏散特征研究,选取某个地铁换乘站作为计算仿真案例,对地铁换乘站内的建筑环境进行调查,确定出该地铁换乘站内的待疏散人数、疏散人群特点及疏散通道限制条件;运用人员疏散模拟软件Pathfinder分别对高峰时期和列车满载这2种不同疏散规模进行了仿真模拟,在16个火灾场景下分析了地铁换乘站火灾情况下大规模人群疏散的瓶颈,获取了火灾情况下某城市地铁换乘站内大规模人群的疏散时间;并根据疏散瓶颈,优化了人员疏散的路径,缩短了总疏散时间,发现在高峰情况下,人员疏散基本满足地铁设计规范的6 min要求。     

基于人员心理-环境因素的火灾疏散速度修正方法研究

为探究人在火灾环境下的行为心理对疏散效率的影响，基于火灾下人员行为心理特征具有复杂、抽象、难以直接量化的特性，通过模糊逻辑方法，应用模糊集合、模糊规则和隶属度函数量化人的行为心理，研究其对疏散速度的影响；考虑火灾烟气和群体行为对疏散的影响，通过对高层建筑火灾状况下的烟气进行数值分析，并运用公式法得出人员的疏散速度折减值；以某高层商业建筑火灾疏散为例，将修正后人员的疏散速度和疏散路径引入疏散分析并与未修正的结果进行比较。结果表明:未修正的商业建筑疏散时间为470 s，修正后的疏散时间为670 s，修正后的疏散时间更长，人员危险性更大。     

基于车辆停靠随机性的公路隧道火灾逃生概率研究

为研究公路隧道火灾时横洞口车辆停靠随机性对被困人员逃生概率的影响，基于马尔科夫链分析车辆跟随行为以确定横洞口车辆停靠概率，并通过数值模拟得到营尔岭隧道在不同火灾规模和通风速度下的可用安全疏散时间及横洞口不同车辆停靠情况下的必需安全疏散时间，进而确定各火灾场景下被困人员逃生概率。结果显示：横洞口有车辆停靠会影响被困人员疏散路径，降低门流率，火源位于横洞口时上游横洞口门流率最大值降低约40%;被困人员全体逃生概率随纵向通风速度的提升而增大，在5 MW、20 MW、50 MW的火灾规模下，通风速度分别达到其临界风速1.7 m/s、3.2 m/s、4.0 m/s后，车辆停靠随机性影响可忽略，逃生概率为100%;当风速未达到临界风速时，车辆停靠会降低被困人员安全疏散概率且大型车的不利影响更显著。     

低真空隧道列车车厢内部火灾乘客疏散方案

为探究真空管道运输系统内列车火灾的人员疏散问题及烟气蔓延规律,运用火灾模拟软件(FDS)及人员仿真疏散软件Pathfinder,以低真空隧道内由5节车厢构成的高速列车车厢火灾时乘客疏散为研究对象,综合比较10种疏散方案中疏散时间、烟气蔓延程度及CO体积分数,得到乘客最佳疏散方案,并设计救援车对接高速列车车门的辅助疏散方式。结果表明：当着火车厢的乘客疏散至相邻车厢时,乘客的最佳疏散方式为靠近门口的2排乘客与靠近火源的1排乘客同时离开,随后按照与火源的距离由近到远逐排撤离。若采用救援车辅助疏散,当火灾发生在车厢1、车厢2或车厢3时,救援车到达后完成全车乘客疏散的总用时分别为533、586和376 s;车厢1发生火灾时,门1的利用时间为200 s;车厢2发生火灾时,门1的利用时间为145 s;当车厢3发生火灾时,2个门的利用率较为均衡。因此,在实际疏散时,可以采用语音播报的形式引导乘客充分利用好2个车门,以节约疏散时间。     

基于ArcGIS的井下火灾疏散路径优化方法的应用

本文基于ArcGIS的软件的二次开发功能得到火灾应急疏散路径规划的总体框架,结合遗传算法可实现基于ArcGIS的矿山井下火灾疏散路径的优化。     

智能疏散指示标志诱导系统优化设计与人流控制研究

为改善疏散指示标志在紧急情况下的疏散引导效果,基于逃生者的信息感知等因素,开发智能疏散指示系统的疏散路线优化算法。将安全疏散的基本原则、智能疏散指示系统的设置位置、建筑空间结构及典型火灾场景相结合,综合考虑路径长度、出口宽度、人员密度以及疏散人群分布等因素,针对特定场景,改进智能疏散指示标志。结果表明:改进后的指示标志能指引人员迅速找到疏散路线,有效地缩短疏散时间;将指示标志的控制作用纳入人群分布预测模型,可得到更接近真实情形的疏散人群分布预测模型。     

考虑火灾动态扩散过程的高层建筑疏散路径研究

为给火灾中高层建筑人员提供最优逃生路径,提高高层人员面对火灾的应急能力,提出基于涟漪扩散算法(RSA)的协同进化路径优化方法(CEPO);借助火灾动力学软件(FDS)模拟北京某高层建筑的火灾扩散情况,采用CEPO方法优化人员疏散路径,并选取传统动态路径优化方法(DPO)验证CEPO方法的有效性。结果表明:CEPO方法总的疏散时间较传统DPO方法缩短约8%,DPO方法无法成功疏散的总人数是CEPO方法未能成功疏散总人数的270%;用CEPO方法能获得实际最优疏散路径,避免出现绕远的不合理现象,有效提高高层建筑的火灾疏散效果。