大型公园密集人群应急疏散的模拟和对策研究

利用基于元胞自动机的计算机模拟技术对某大型公园人员疏散进行了案例研究.通过调研分析了该公园的客流量及游客游览特征,结合人员疏散软件对公园进行建模,构成了疏散的拓扑结构,利用此模型对人员紧急情况下的疏散过程进行了模拟,得到了疏散速率随时间变化规律.综合考虑公园出口的游客使用情况、人员流量及游客游览特征等的影响因素,模拟了疏散出口的熟悉度、人员容量和分区疏散3种情况下的人员疏散过程,获得了不同条件下的人员疏散状态,找到了人员疏散影响因素.     

中庭式建筑紧急情况下人员安全疏散性能研究

为研究公共建筑紧急情况下人员安全疏散性能,建立模拟中庭式建筑人员疏散的二维随机元胞自动机模型,在模型中考虑人员距出口的距离、出口吸引力、人员绕行、墙壁和障碍物的排斥力等因素;对局部人员疏散受限区域,引入局部吸引力增强疏导。以由9个房间和一个中庭构成的建筑为例,计算紧急情况下人员的安全疏散性能,考虑局部吸引力和不考虑局部吸引力的结果进行比较。研究表明:元胞自动机模型能较好地模拟中庭建筑的人员疏散,得到各时刻人员分布情况和平均疏散时间,能反映出疏散过程中的"瓶颈"效应;排斥力和局部吸引力为受限区域人员提供正确的方向,模拟了疏散人群避开障碍物的智慧行为。     

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。     

基于元胞自动机的人员疏散出口选择博弈模型

为提高人员出口选择行为的疏散效率，针对紧急情况下多出口房间的人员疏散过程，提出了一种结合博弈论方法和元胞自动机模型的出口选择优化模型。该模型基于博弈论中的最佳反应动力学概念，考虑了疏散人员之间的相互影响，其中每个人员通过对其他人的选择策略做出最佳响应。分析了影响人员出口选择行为的关键因素，包括人员的耐心坚定程度、出口可见性和出口熟悉度、出口布局以及最佳出口间距等。并将此模型与模拟软件Pathfinder的进行对比，验证了其高效性。结果表明，低耐心程度会导致人员犹豫徘徊行为，不利于疏散。对于单出口选择情况，出口位置分布在墙壁中间时人员疏散效率最高。对于多出口选择情况，当两个出口位于同一墙壁时，出口的最佳间距应设为所处墙壁长度的0.5倍。而位于不同墙壁时，出口对称设计下的人员疏散选择时间最短。     

出口条件对人员疏散的影响及其分析

采用社会力模型对紧急情况下(如火灾发生时)的人员疏散现象进行了模拟，重现了实际疏散中出现的典型现象，着重研究了出口宽度、出口厚度等建筑结构特征以及期望速度等人群特征与疏散时间之间的关系。结果表明，上述建筑结构特征对疏散时间的影响存在一个渐近关系；随着人群期望速度的变化，疏散时间存在一个最佳值。这些结果可望指导建筑物的疏散设计和建筑火灾等紧急情况下人员的安全疏散。     

浅谈大型地下商场安全岛的设置

目前大型地下商场出口难以满足安全疏散的要求。通过分析大型地下商场火灾和烟气的特点 ,提出了设置安全岛的构思 ,并分析了安全岛的功能及其设置要求。最后在地下扁平大空间实体火灾实验的基础上 ,应用安全岛对某大型地下商场安全疏散进行了性能化设计     

走廊-教室建筑结构人员疏散时间控制浅析

建筑物发生火灾后,人员能否从建筑物内安全地撤离,取决于疏散时间的长短。从疏散场所、疏散人员及疏散环境3个角度分析了影响人员疏散时间的因素。运用层次分析法分析疏散时间的影响因素,确定各因素对疏散时间的影响程度。然后,用人员疏散模拟软件并借助正交试验法对影响走廊-教室建筑结构下人员疏散时间的主要因素进行分析,最后提出人为可控度的概念。结果表明,人员密度和出口宽度对疏散时间影响显著,但出口宽度的人为可控程度最高,人员密度的人为可控度最低。     

复杂建筑结构人员疏散的元胞自动机模拟研究

为研究复杂建筑结构下人员疏散特征,依据元胞自动机理论建立了多障碍物多出口条件下的疏散模型。该模型结合"静态场+动态场"理论能反映真实场景中的人员疏散过程。利用该模型分别对教室内不同人员密度和不同人员初始分布的疏散过程进行模拟,并重点分析走廊宽度、出口宽度和出口间距对人员疏散效率的影响。研究结果表明:人员疏散时间随着人员密度的增加而增加;并且合理的人员分布可提高出口的利用率及疏散效率。此外,人员疏散时间随走廊宽度的增加呈指数衰减趋势,房间的出口间距较出口宽度对疏散时间的影响更为显著。     

海洋钻井平台火灾疏散仿真研究

为研究影响海洋平台火灾人员疏散的因素,以南海某钻井平台为例,应用火灾模拟软件(FDS)仿真模拟火灾场景,分析火灾情景下温度场、烟气层高度、能见度和热辐射等特征参数的变化;利用疏散模块(EVAC)量化分析出口熟悉度、反应时间和移动速度等因素对人员应急疏散的影响;利用Pathfinder软件分析人员疏散过程中各逃生梯道流率和使用量情况。结果表明:发生火灾时,下甲板东北侧梯道受火灾影响最大,西南侧梯道最安全;人员移动速度、出口熟悉率和反应时间对整体疏散效率影响较大;在疏散过程中东南侧梯道使用量最大,西南侧梯道次之。     

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。     

基于Pathfinder的商场人员疏散仿真

商场中的人员疏散是一个复杂的过程。运用人员疏散仿真软件Pathfinder 2012对某商场在紧急情况下人员的安全疏散进行研究,重点讨论借用防火分区防火门进行疏散对疏散效率的影响。模拟结果表明,借用相邻防火分区进行疏散可以有效提高单个防火分区的疏散效率,但如果在相邻防火分区防火门处出现相向流则会降低整体的疏散效率,并且随着人数的增多变得更加严重。因此,应定期针对商场员工开展疏散演练等相关培训,增强员工疏散引导的能力,避免疏散过程中出现行人相向流,最终提高商场人员疏散的效率。     

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。     

大型体育场馆行人分区疏散优化策略研究*

针对大型场所疏散出口通行能力不均衡现象,以某大型体育场馆为对象,建立Pathfinder疏散模型,通过不断改变行人出口选择,得到行人疏散分区优化模型。结果表明:通过对比优化前后疏散时间、疏散过程及疏散出口利用差异,得到疏散时间优化效率10.55%,各出口疏散时间标准差优化效率为90.78%。分区优化能够均衡各出口疏散时间,提高疏散出口利用效率,有效缓解大型场所拥堵问题,为实现大型场所安全疏散提供理论参考。     

基于模糊规则和BFS算法的行人疏散模型研究*

为建立更加真实的行人疏散模型,基于模糊规则和广度优先搜索（BFS）算法,利用元胞自动机,提出1种优化的行人疏散模型。引入动态模糊速度规则,建立移动速度与周边环境的模糊对应关系,从而模拟行人在不同环境下的运动速度;通过设定危险度规则,使用基于双端队列的BFS算法快速计算每个格子距离安全出口的“静态危险度”,并与出口处人群密度的“动态危险度”耦合,使元胞自发地向“总危险度”更低的方向移动;结合动态速度规则建立1种基于排队理论的出口疏散机制。结果表明:所建模型能够再现行人流自组织现象,真实地反应行人不同的移动方式以及疏散的具体过程;模型考虑了出口排队疏散机制对疏散时间的影响,使疏散效率得到提高,为行人疏散模型的建立以及公共场所的设施布局等应急疏散预案提供有效参考。     

人员密集场所突发火灾事故应急疏散能力分析

本文针对人员密集场所空间结构特征和火灾事故特点,从场所的疏散通道、疏散设施、人员聚集特性及应急疏散管理等方面辨识了突发火灾事故人员应急疏散能力的影响因素,给出了场所应急疏散空间的评估因素、评估指标以及以疏散路线、疏散照明和疏散标识为主的场所应急疏散能力检查表,提出以人员群集指数、人员群集流量系数来反映人员群集流动特性。在此基础上,根据火灾蔓延对疏散路径的影响状况将人员密集场所的应急疏散风险划分为较高、一般、较低三级。人员密集场所火灾应急疏散能力评估对于确保火灾中人员的生命安全具有重要的意义,对于场所的疏散优化设计、日常消防监管以及疏散应急预案的合理制定和日常疏散演练具有现实指导意义。     

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。     

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。     

生化恐怖袭击情境下引导疏散中行人行为仿真研究

恐怖袭击事件发生在人员密集、环境复杂的公共场所时,极易造成大量的人员伤 亡。为了研究行人行为特征对应急引导过程的影响,采集疏散行人行为特征数据以SPSS 统计软件分析,并将分析结果导入基于社会力原理建立的疏散模型进行仿真实验。研究 结果表明:行人的性别、受教育程度及疏散经验个体特征的差异对引导疏散的结果具有 直接的影响,关系到引导疏散过程的成功与否。应急管理方案制定中,应针对性的为各 类行人指定安全预案以及提供培训演练。     

人员非均匀分布条件下的疏散引导方向优化算法研究

在紧急疏散中,疏散引导标识或疏散引导人能够帮助人员快速找到最近出口,有效减少疏散时间。疏散引导标识或人的引导方向一般是根据建筑布局情况预先进行设计,当前位置的引导方向指向最近的疏散出口。本文综合考虑了建筑布局及人员分布情况,提出了人员非均匀分布条件下的疏散引导方向优化算法。该算法以Togawa疏散时间经验公式作为估价函数,通过多次迭代的方法,求解疏散引导方向的优化值。以双出口的疏散场景为例,利用疏散软件Legion对优化前后疏散引导方向下的疏散时间进行了比较分析。结果表明,优化后的疏散引导方向能够引导人员充分利用疏散出口,疏散时间较仅考虑建筑布局所设计的疏散引导方向的模拟值降低了近四分之一,大大提高了疏散效率。     

考虑人群拥堵的疏散出口选择行为研究及建模

出口选择是疏散过程中最重要和复杂的决策行为之一,受到空间结构、人群分布和行人认知等多方面因素的影响,为了使疏散仿真能够合理地模拟出行人的寻路和逃生过程,提出了考虑人群拥堵的出口选择模型。该模型基于多元Logit离散选择模型,考虑到影响个体疏散时间的因素以及对不同出口类型的偏好。研究发现个体的疏散时间随着拥堵人群位置的不同而有所差异,从而以决策者而不是出口的角度定义了一个计数区域来估计影响决策者排队时间的人数。并且研究出口重新选择的触发条件和程序。将出口选择模型和程序引入BuildingEXODUS软件进行疏散仿真,通过对比显示,仿真结果更符合真实情况,特别是在具有障碍物和人群分布不均匀的场景中更显优势。