一种基于多出口环境的人群疏散改进模型

为有效提高多出口环境下人群疏散的模拟精度,基于社会力模型和粒子鸽群算法,建立一种新的人群疏散模型;该模型改进传统社会力模型中影响行人运动的自驱力方向,利用场域模型来获得行人的运动方向,同时将此方向作为社会力模型中自驱力方向;结合场域值、平均速度和拥挤度提出多出口环境下的疏散优化模型,并通过粒子鸽群算法对上述优化模型实现快速求解。结果表明:随着人群密度的增加,平均疏散速度呈现出先降低后缓慢增加的趋势;在人群密度较小时,场域权重值越大对应的疏散时间越小。     

考虑恐慌情绪感染下行人绊倒行为的疏散模型

为研究恐慌情绪下行人跨越障碍物时绊倒行为对疏散进程的影响,提出1种多模型耦合的元胞自动机模型。基于OCEAN模型和SIS模型建立个性化的情绪感染模型,模拟人群中恐慌情绪的动态感染;引入社会力模型中力的作用,判断恐慌行人是否会被障碍物绊倒;讨论情绪阈值、行人密度、可跨越障碍物长度及位置、帮扶阈值等因素对疏散结果的影响。研究结果表明：情绪阈值越高,疏散时间越长,绊倒次数越少;行人密度越高,疏散时间越长,绊倒次数越多;可跨越障碍物长度和位置的变化均会对疏散时间和绊倒次数产生一定影响;帮扶阈值越低,倒地行人的平均恢复时间越短。研究结果以期为后续此类研究和预防工作提供参考与依据。     

基于行人恐慌情绪解析的改进社会力模型

为深入研究行人恐慌情绪对突发事件下群体疏散效率的影响特性,首先,考虑滞留时间、局部密度、行人与出口的距离、周围人员密度以及行人恐慌情绪传播等因素,解析并构建由自恐慌和恐慌传播2部分组成的行人恐慌情绪量化模型,并将其引入社会力模型中进行改进优化;然后,采用与经典现象对比的方法验证模型的有效性;最后,运用Anylogic软件进行仿真分析。结果表明：改进后的模型能够较好地反映行人在恐慌情形下的疏散运动特性;适度的恐慌情绪,如当恐慌度小于0.3时,可以加快人群的疏散速度;较高的恐慌情绪,如当恐慌值大于0.3时,则会加剧瓶颈现象,出现所谓的“快即是慢”现象,从而降低疏散效率。     

一种基于社会力的行人-自行车混合疏散模型及模拟研究

当公共安全事件发生时,借助自行车进行疏散是一种重要方式。针对这种情况,开展了行人-自行车混合疏散建模和模拟研究。为了更好量化自行车的超越行为,引入了临时期望运动方向,改变自行车的自驱力,实现对自行车避让超越行为的细致描述;修改了单车模型来更新自行车的运动,建立了一种多层次的自行车运动子模型。将该模型与行人社会力模型相结合,得到一种基于社会力的行人-自行车混合疏散模型“MixSF”。模拟发现,MixSF能够较好地再现混合疏散中的超越行为。在实验条件下,发现个体密度小于0.548人/m2时,自行车占比的增加能加快疏散;相对密度大于0.81时,自行车失去疏散速度优势。     

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。     

突发事件下多路径行人通行行为模型

为研究突发事件下人员密集场所中行人通行行为,提出一个2层网络模型模拟人员密集场所多条路径的情景,模型设置密集层和稀疏层,其中稀疏层通行成本较低,用以模拟实际中通行时间较短的路径,密集层通行成本较高,模拟实际通行时间较长的路径。研究表明:系统临界容量随着智能体增加而增加,对稀疏层智能体数量的敏感性更高,且更多的行人倾向于选择稀疏层通行;突发事件的发生将导致系统临界容量的降低,同时在稀疏层发生的中断和降级事故更容易引起整体拥堵;将进入人员密集场所的人数控制在临界值以下,并尽量避免较短路径发生事故,能够在一定程度上避免拥堵的发生。     

高速铁路路堤对地面环境振动的影响分析

为研究高速铁路路堤对地面振动的影响规律,建立了路堤-地基系统的三维快速拉格朗日动力计算模型,计算了均匀地基条件下列车通过路堤时引起地面不同方向振动的特点,分析了路堤高度和路堤体积模量对地面振动的影响。结果表明,列车通过路堤时引起的地面振动中以竖向振动和横向振动为主,地面振动强度随远离路堤的距离增加逐渐衰减,其中纵向振动衰减最快,竖向振动在一定的范围内出现了振动反弹增大的现象;路堤具有减轻地面振动的作用,并且随路堤高度和路堤体积模量增加,横向和竖向地面振动强度均表现出明显的减小趋势,可见对地面环境振动进行预测时应考虑路堤的影响。     

近身攻击情景下恐慌情绪对疏散行为的影响研究

为研究近身攻击情景下行人疏散过程，基于恐慌情绪吸收模型、开放性-责任心-外向性-利他性-神经质(Openness-Conscientiousness-Extroversion-Agreeableness-Neuroticism, OCEAN)模型设计该情景下的行人恐慌情绪模型，通过改进传统的社会力模型体现恐慌情绪对行人行为的影响。经仿真验证，基于动态恐慌情绪驱动的行人应急疏散模型——行人恐慌情绪(Personnel Panic Emotion, PPE)-动态行为(Dynamic Behavior, DB)模型能有效体现该情景下行人疏散特征。设计两组对比试验，研究恐慌情绪、防御人员对疏散过程的影响。结果表明：1)考虑恐慌情绪下，疏散时间缩短42 s,被袭击人数减少5人，拥堵点由5处减少为3处，但行人疏散前期出现短时混乱，后期拥堵点的面积、人流密度更大；2)在疏散前期恐慌情绪传播主要受恐怖分子位置影响，全部行人开始疏散后，因拐角和出口处拥堵，恐怖情绪迅速大范围传播；3)防御人员能有效抑制恐慌传播，减轻恐慌情绪对疏散行为的负面影响，进一步提高疏散效率。该研究为此类情景的人员疏散提供了理论依...     

多层建筑楼梯疏散宽度组合仿真研究

为探究事故发生时楼梯宽度对多层建筑疏散效率的影响，结合多层建筑楼梯疏散特点，建立多层建筑楼梯疏散模型。基于多层建筑疏散过程，以社会力模型为基础，分析多层建筑行人疏散方式，构建楼梯疏散汇流模型；计算各楼层行人汇流时间以及楼梯汇流疏散效率；以某多层教学楼为仿真案例，构建不同楼梯宽度组合疏散场景，仿真多层建筑物疏散过程，获取各楼层汇流时间及楼梯疏散效率。结果表明:楼层平台汇流持续时间与楼层所在位置正相关，楼层所在位置越高，汇流持续时间越长；低楼层楼梯宽度增加有利于优化中间楼层行人汇流作用，提高多层建筑疏散效率，而高楼层楼梯宽度增加则会加剧中间楼层行人汇流对疏散的不利影响，降低多层建筑疏散效率。     

地震作用下列车过桥安全性分析

通过建立的地震荷载作用下车桥系统动力响应分析模型,对不同的高速列车在典型地震荷载作用下通过秦沈客运专线上多跨双线简支箱梁桥的全过程进行了仿真分析,对影响地震发生时高速铁路常用跨度简支梁桥动力响应行为和车辆运行安全的主要因素进行了分析和研究,其结果表明增大桥梁结构的阻尼比可有效改善桥梁本身的抗震性能,但对提高列车在地震时过桥的安全性意义不大;地震作用使车体的横向振动加速度以及脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力等各项安全评价指标均随列车速度的提高而增大,因此,在评价地震作用下高速铁路简支梁桥上列车的走行安全性时,必须考虑列车运行速度的影响;给出了确保地震发生时高速列车在桥上安全运行的临界速度限值。     

考虑结伴行为与情绪感染的人员疏散模型

为探究结伴行为与情绪感染对人员疏散的影响,将开放性-责任感-外向性-利他性-神经质(OCEAN)模型中的神经质引入易感-感染-易感(SIS)传染病模型,根据行人是否结伴分别构建独立行人与结伴行人的情绪感染模型,与元胞自动机模型相结合进行疏散仿真模拟;并讨论人员密度、结伴比例、情绪阈值、自衰减速率、亲密度等因素对疏散过程的影响特征。研究结果表明：情绪感染在一定程度上会降低疏散效率;行人总体疏散时间与密度呈正相关;疏散时间随结伴比例的增加呈现先增加后降低的趋势,在结伴比例为0.4～0.6时达到峰值,这种趋势受双重因素的影响;情绪阈值是实现平静情绪与恐慌情绪相互转化的临界值,随着情绪阈值的增大,疏散时间逐渐降低,当情绪阈值超过0.3后,疏散时间的变化趋于平缓;情绪自衰减速率与亲密度是影响情绪衰减的主要因素,情绪自衰减速率越大,亲密度越高,情绪强度的衰减越快,且情绪自衰减速率的影响效果更显著。     

考虑多群体恐惧传播的行人流模型及应急扩散研究

为了有效描述突发情况下人群扩散状态和演化机理,基于社会力和非线性多群体恐惧传播方法构建了一种新的行人流模型.该模型首先基于自驱力、排斥力、吸引力和恐惧传播力对传统的社会力模型进行改进.同时结合人群扩散的非线性特征和人员之间的异质特征,将人群分为多个子群,通过引入非线性传播力来刻画恐惧传播特征,并给出恐惧消除平衡点的计算方法.最后,利用搭建的仿真平台进行试验,深入研究了影响该模型的关键因素,如人群扩散速度、人群扩散距离、人群扩散时间、人群数量等.结果 表明:人群扩散速度呈现先快速增加后降低的趋势;相对于人群数量而言,突发事件初始影响范围对人群扩散距离影响更大.     

开放空间复杂地形人员疏散模拟研究

为研究开放空间复杂地形条件下人员疏散,开发出能够模拟行人疏散的三维可视化软件系统。将复杂多变的地形分解为一系列连续变化的坡面,分析斜坡上行人受力,考虑重力影响,在经典社会力模型的基础上,提出一个改进模型。选择某气井周边居民疏散案例,运用VC++和OpenGL图形库技术初步完成整合数字高程模型(DEM)、道路网络和行人特征的三维社会力人员疏散模拟程序。最后通过实例模拟,可以明显地观察到人群的动态疏散过程以及在灾难中的拥堵行为、转向躲避行为和超越行为。应用该模型,能够实现复杂地形人员疏散三维动态模拟,并快速预测疏散时间。     

单元板式轨道扣件刚度突变对行车安全性的影响分析

为研究单元板式无砟轨道扣件刚度整体及局部突变对行车安全的影响,指导扣件系统的养护维修,利用有限元方法和轮轨耦合系统动力学原理,建立车辆-轨道-路基系统垂向耦合动力学模型。研究扣件系统整体刚度突变和局部刚度突变对列车的振动特性和轮轨垂向作用力的影响规律。结果表明:扣件刚度从20 kN/mm增加到80 kN/mm时,轮对和转向架的振动加速度分别增加40.1%和28.2%,轮轨垂向力增加28.4%,车体变化不大;当局部扣件刚度突变时,车体、轮对、转向架的振动加速度和轮轨垂向力均较基本刚度(50 kN/mm)有所增大。扣件刚度整体突变以及局部突变均会对列车振动特性和轮轨垂向作用力产生不利的影响,建议及时对扣件系统进行养护检修,以保证行车的平稳性和安全性。     

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。     

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。     

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。     

热-水-力耦合作用下岩石损伤力学模型与验证

为了探讨高温、高孔隙水压、高围压对岩石损伤破坏的影响,基于损伤力学基本理论,并结合应变等价性原理,建立热-水-力耦合作用下的损伤力学模型,构建表征岩石损伤演化的表达式,通过水-力耦合作用下热损伤花岗岩室内试验验证了该模型的合理性,并根据室内试验确定了模型参数。试验结果表明:提出的模型能较好地反映热-水-力耦合作用下岩石应力-应变过程,且能表征上述作用下岩石损伤演化规律;高温损伤会导致岩石由脆性逐渐向延性转变,而孔隙水压会进一步加剧岩石损伤演化。