基于图论与排队论的人员疏散优化模型研究

以办公楼火灾事故为场景,着重对人员疏散运动时间进行优化,主要考虑缩短应急疏散过程中的人员反应时间及疏散运动时间,通过选择图论理论对疏散最短路径进行优选,对壅滞时间的优化则选用排队论理论,提出了防止人群排队壅滞的安全判据,构建了一个基于图论与排队论的疏散优化模型。以某办公楼建筑为例进行疏散模拟,研究了其在火灾场景下的出口宽度,疏散通道长度,分支入口数、宽度以及人员移动速度等对疏散时间的影响。结果表明,建立的基于图论与排队论的疏散模型,对于合理设计疏散路线和优化建筑物的出口和通道结构具有一定的实用价值。     

考虑火灾产物影响条件下的人员疏散仿真研究

为探究建筑物发生火灾时火灾产物对人员疏散的影响,通过对建筑物模型的全尺寸数值模拟,提取火灾产物相关参数,引入人员疏散速度系数的概念,建立基于火灾产物影响条件下的人员疏散速度模型;提出一种全新的判定人员安全疏散方法,并针对火灾产物影响条件下的人员安全疏散情况开展数值模拟;同时,分析喷淋强度和排烟速率对人员疏散速度系数的影响。结果表明:相较于传统研究方法,基于疏散速度系数的火灾事故人员疏散模型,更能够反映真实火场中的疏散效果;同时,增设喷淋和排烟能有效地降低火灾产物对人员疏散速度的影响。     

考虑优先权的人群安全疏散动态模型

为制定合理、高效的应急状况下建筑物内人群疏散方案,考虑拥堵对人流速度的影响及疏散中不同人员特点,对建筑物内人群疏散动态实时分配问题进行研究。首先,采用元胞传输理论将建筑物内复杂的结构转化为元胞—连接桥路网模型,进而以最短疏散时间为目标函数、元胞流量守恒和流量传播为约束条件建立线性优化模型。通过对模型的求解可以得到不同优先级人员的网络清空时间、各路段实时人员数量及路径选择最优方案。案例分析结果表明,疏散过程中人员的优先级差异以及拥堵的发生均会影响不同人员的网络清空时间,因此,针对建筑物内人群疏散进行建模时,应考虑以上因素。     

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。     

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.     

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.     

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。     

考虑小群体行为的建筑疏散试验研究

为探究小群体行为对行人疏散决策及运动过程的影响,开展复杂建筑布局内的行人疏散试验。试验人员按照小群体规模以及对建筑物布局熟悉程度分为24组,获取所有组别小群体的出口选择、疏散路径、疏散速度和决策时间等数据。研究结果表明:小群体疏散速度慢于个人疏散,但与小群体规模没有相关性;对建筑物布局熟悉的小群体疏散效率更高;相比个人,小群体需要更长的疏散决策时间;同时,面对多条路径时,行人倾向于选择楼梯等垂直疏散设施继续疏散。     

双洞单线高铁隧道列车中部火灾人员最优疏散模式研究

分析了双洞单线隧道疏散设计概况,针对隧道疏散最不利的列车中部火灾场景,建立了人员疏散路径选择网络模型。基于合理的假设,确定了双洞单线隧道列车中部火灾的5种疏散路径,并运用图解法求解出了最优疏散时间与列车位置关系的数学方程式,确定了最优疏散路径选择模式。通过pathfinder数值模拟对比分析可知,最优疏散路径选择模式的理论模型与模拟结果高度吻合,可以准确计算出人员安全疏散所需时间,对改善隧道疏散设计,减少人员伤亡具有重要意义。     

疏散路径受阻情况下的人员疏散模型及算法

建筑火灾中,随着火势的不断增大和烟气的不断增多,随时会有某条疏散路径因被火势或烟气封堵而不能正常通行的情况发生。针对此情况下的应急疏散问题,以待疏散人员全部完成疏散所需时间最短为目标,以结合疏散路径的通行能力合理分配待疏散人员为原则,运用Dijkstra算法对网络中的最短路径进行求解,并结合网络流控制的方法实现疏散人员的合理分配,建立了疏散路径受阻情况下的人员疏散模型,并提出了该模型的算法思想及算法步骤,最后结合算例进行了验证。验证结果表明,该模型及算法可行、有效,既可较好地避免因大量人员选择相同疏散路线而造成的拥堵,还提高了疏散网络的整体使用率,又有效缩短了人员的疏散所需时间。     

A transportation-location problem model for pedestrian evacuation in chemical industrial parks disasters

A successful emergency management for chemical industrial parks (CIPs) accidents includes the route and shelter selection. Both of them are based on the collection of chemicals, atmosphere, geographic and population databases of CIPs. This decision process can be considered as a kind of transportation-location problem (TLP). In this paper, a conceptual model of emergency decision system for TLP of CIPs has been reported and a new multi-objective TLP model of pedestrian evacuation has also been proposed. The model includes sub-criteria, and the affected areas are categorized into a priority hierarchy based on human vulnerability model (HVM). The model can be used to design shelter places and guide the evacuation of the affected people. Besides, it can maximize the total time satisfaction level of evacuees combined with the routes passable probabilities. Finally, a case study shows that this model is flexible and applicable to various scenarios and risk measures.     

单洞双线铁路隧道火灾人员疏散安全性分析

为了分析单洞双线铁路隧道火灾人员疏散安全性，基于单洞双线铁路隧道结构特点，分析不同火灾场景下人员疏散模式，利用火灾动力学模拟软件FDS，建立隧道火灾模型，分别研究火源位于车头和列车中部车厢内时可用安全疏散时间。利用Pathfinder软件，模拟人员折返路线与不同疏散口间距下人员疏散过程，分析必需安全疏散时间及其影响因素。研究结果表明:隧道发生火灾时，人员可用安全疏散时间与火源位置有关，必需安全疏散时间受疏散总人数、疏散口选择、疏散口间距等因素影响很大。在设计隧道疏散系统时，可通过减小疏散口间距和设置明显的疏散设施指示标识，减少人员疏散所用时间。     

人员位置固定的公共场所分区疏散研究

通过将分区疏散转化为分配问题(Allocation Problem),并采用启发式的A*优化算法,对人员位置固定的公共场所分区疏散进行研究。进一步利用基于元胞自动机模型的大型公共场所人员疏散行为模拟仿真系统,在充分考虑公共场所中每个人员的状态、人员之间以及人员与周围环境的相互作用的前提下,对疏散分区的效果进行模拟;通过与未分区的模拟结果相比较,可以认为,分区疏散有助于人员快速疏散,大大缩短整体避难时间,而且基于移动路径搜索的分区更加切合实际。     

火灾场景下民机客舱人员疏散仿真及优化

为研究民机撞地后燃油泄漏引发的火灾对客舱人员疏散的影响,采用PyroSim建立B737-800客舱火灾模型,综合分析客舱烟气蔓延、温度、CO浓度和能见度的变化,得到CO浓度直接影响各出口的可用安全疏散时间;用CabinEvacu仿真工具设置3种人员疏散方案,得到ASET约束下各出口的疏散人数;考虑客舱乘务在民机紧急事件下的引导作用,提出CabinEvacu的优化模型。研究结果表明:仿真结果有效提升客舱的疏散人数和出口逃生率,但依旧无法确保人员的全部撤离。该研究结果可为火灾场景下民机客舱人员疏散提供参考依据。     

基于模拟疏散的连体型宿舍楼预先分区引导疏散策略研究

为研究人员密集的连体型宿舍楼安全疏散问题，通过调查提出预先引导疏散的人员接受度原则，制定3种预先引导疏散策略，采用Pathfinder软件模拟某高校连体型宿舍楼的安全疏散情况，得出不采取预先引导疏散策略和采取不同预先引导疏散策略时，模拟疏散结果存在的差异。结果表明:人员可接受的预先引导疏散路径为最近距离路径或无视线阻碍的第2近距离路径；在不进行预先引导疏散时，疏散过程中各楼梯和出口的利用率差异较大；在进行预先引导疏散时，得出采用按楼梯宽度比例分区划分人数策略可有效提高建筑物的疏散效率。     

开放型公共场所应急疏散标识优化设计方法研究

为优化设计开放型公共场所的应急疏散标识,根据最短疏散时间、出口匹配原则建立两步优化模型,利用计算机仿真技术及数学优化模型,对开放型公共场所的疏散方案进行优化,合理分配各出口的疏散人数,对区域进行划分并设置相应的疏散标识。以某广场为例,运用上述方法进行疏散标识的优化设计,验证了该方法的可行性和适用性。优化结果表明,各出口的疏散人数分别调整至为282、143、152和424人后,疏散时间较初始状态降低了45.3%。该优化设计方法不仅可为开放型公共场所应急疏散标识的设置提供支持,还可为其他场所制定疏散方案、设置疏散指引标识提供参考。     

办公楼疏散演练综合评估方法研究

我国每年进行数以万计的办公楼疏散演练,迫切需要科学有效的评估方法,以评估应急演练所体现出的应急准备能力,提高管理方和员工的疏散安全意识和能力。从疏散人员行为表现、组织实施疏散的指挥体系、疏散程序及相关保障条件等多方面综合考虑,将应急疏散组织体制机制分析、参演人员疏散行为观测及对其主观感受调查、计算机模拟分析三者有机结合,提出了一种办公楼疏散演练综合评估方法。运用该方法对一栋高层办公楼的疏散演练的策划、组织实施、疏散人员行为和主观感受等进行了全过程跟踪评估,系统描述了该方法的使用过程。     

地铁火灾应急疏散路线规划与对策

为有效控制地铁内灾难发生、避免重大伤亡和损失,预先对地铁火灾进行模拟并制定相应疏散方案是必要的。首先,通过大量地铁案例分析,得出火灾发生概率、类型和部位。其次,对研究对象的数据进行收集,测绘形成图纸,并建立模型。最后,以北京地铁西直门站为例,在确定火灾情景后,利用PyroSim模拟地铁火灾,分析火灾发生时地铁内的环境温度、烟气浓度及可见度等因素对疏散的影响;根据测量所得人员参数,利用Pathfinder模拟疏散情况,分析疏散过程中的时间点、拥挤度和疏散瓶颈等不利因素;在火灾和疏散结果对比和分析中,提出地铁火灾疏散路线的规划及对策,建立多套消防救援方案,分析合理的救援路线,并对地铁内部的应急防控能力提出建议。