Modification of Evacuation Time Computational Model for Stadium Crowd Risk Analysis

The complexity of the evacuation process is associated with the flow of occupants through various egresses available inside the building. Several methods and algorithms are now available to analyse the problem related to evacuation. In the present paper an algorithm, evacuation discrete time model (EDTM) has been presented to analyse the building egress evacuation time problem with previous works. The algorithm is based on the crowd flow theory and uses discrete computational approach to identify various widths of egresses available for movement of the people, which is more accurate and practicable because the crowd flow rate is variable. The developed model has been compared with an existing model to show the capabilities of the developed algorithm. A case of stadium stand egress is chose for the validity of EDTM, and a comparison of EDTM, previous model and computer simulation indicates that both the EDTM and the simulation curves were found to give better predictions than the previous model. Based upon the comparison analysis with stranded crowd and evacuation crowd at a certain time, EDTM shows great value in explaining the cause of stampede-trampling and crushing incident of egress or narrow passage zone.     

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。     

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。     

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。     

体育赛场人群疏散过程滞留人数定量模型研究

体育赛场历史事故统计分析表明,出口堵塞为导致人群拥挤踩踏事故发生的主要原因.滞留人群是疏散过程最常见的一种人流形式,同时也是拥挤踩踏事故风险的主要承载体.基于人群流量与人群密度关系建立了体育赛场时间维变量的滞留人数定量模型.体育赛场看台不同宽度出口人群疏散计算结果表明,滞留人数不仅对人群疏散时间有直接影响,而且与事故发生概率之间存在一定的关系.该模型可用于指导体育赛场出口设计,疏散路线选择及应急预案的编制等.     

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.     

The effect of an ageing and less fit population on the ability of people to egress buildings

The functional capability of building occupants to egress from buildings is likely to change as populations age and become less fit. A review of the current health literature suggests obesity can be used to determine the likely reduction in walking speed and also as a marker for other egress related factors such as the risk of falls. This paper examines the possible effects of gender, age and obesity and uses a Monte Carlo network evacuation model to examine whether these changes will significantly increase the total evacuation time from an exemplar high-rise building. Modelling results suggest that total evacuation times may increase by up to 20% when comparing historical data from Canada in 1971 with a future New Zealand scenario for 2031.     

超高层建筑人员电梯辅助疏散及其影响参数研究

针对传统疏散方式很难在短时间内有效地将人员疏散至室外安全区的难题,研究分析了超高层建筑中人员疏散策略以及电梯作为辅助人员疏散方式的可行性。首先,对人员疏散速度进行了研究,对电梯运行特性进行了分析;然后,利用数值模拟的方法,对影响电梯辅助疏散的参数进行研究,以对超高层建筑人员疏散以及疏散电梯的设计提供理论参考。结果表明,电梯与疏散楼梯相结合的疏散方式能够快速地完成高层建筑内部人员疏散。该组合疏散方式中决定总疏散时间的主要因素是疏散人数、电梯运行速度、电梯容纳人数、电梯疏散人员比例。当电梯疏散人数占总体疏散人数的40％时,疏散总时间最短。     

人员疏散准备时间及其对火灾风险评估结果的影响

火灾时人员的有效避难评估是火灾风险评估中的重要组成部分.作为人员疏散时间中重要组成部分的疏散准备时间服从概率分布,而通常计算中往往将其简单取为常数.将人员疏散准备时间简单取为常数时,有可能产生模拟计算结果比实际偏差大、疏散情形与真实情况不符的情况.以一座办公建筑为例进行了计算,将人员疏散准备时间简单取为常数时与人员疏散时间服从正态分布的情况进行了比较,并分析了对火灾风险评估结果的影响.     

公众聚集场所人群疏散基础数据的分析

针对直接利用国外的人群疏散基础数据进行我国公共聚集场所人群疏散的模拟将会产生不准确的预测结果、导致这些场所人员安全得不到保证的问题,通过对大量国内外相关数据的搜集、整理和分析,确定了6种基础数据是建立疏散模型和开发疏散模拟软件的必备基础,包括:人员类型和人群的组成、人员水平投影面积和形状、人员密度、人员行走速度、边界效应宽度和预动作时间;总结出获取基础数据的4种主要方法,即直接观测和录像观测、人群疏散演习、个体试验和问卷调查;并确定了可在现有资料中直接获得并使用的数据以及仍需要进一步研究确定的数据。研究结论为公共聚集场所人群疏散问题的研究提供了参考和依据。     

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。     

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。     

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。     

行人和疏散动力学研究现状及进展

行人和疏散动力学的研究在步行设施的设计,人群的安全疏散,城市规划及计算机疏散软件开发等方面具有重要意义.对国内外的研究现状进行了评述,对研究内容、研究方法进行了分类,对研究成果及应用进行了总结,同时指出了目前研究中存在的问题,对这一领域中研究发展提出了建议.     

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。     

地下商业建筑人员疏散时间理论计算与软件模拟分析

采用理论计算和软件模拟的方法对地下商业建筑人员的安全疏散时间进行研究,并对两种研究方法进行了对比分析.分析结果显示:对于待疏散人数较大的地下商业建筑人员疏散行动时间主要受疏散出口宽度影响;理论计算与数值模拟两种计算方法误差仅为8.5s,两种方法均可对地下商业建筑人员疏散时间进行预测,但数值模拟能够更直观的反应人员的疏散过程、安全出口和疏散通道拥堵和瓶颈现象,更适用于地下商业建筑人员疏散方面消防优化设计.     

考虑结伴行为的双出口超市元胞自动机模型

为研究结伴行为以及障碍物对疏散过程的影响,建立考虑2人结伴行为的双出口元胞自动机疏散模型.模型在静态场中引入危险度模拟行人路径选择,设置个体和2人结伴疏散人群,研究不同行人密度下二者的疏散过程,比较疏散效率;分析相同密度下不同结伴比例的行人疏散过程,得到最优比例;设置横向、竖向和横竖3种障碍物排列方式,模拟个体疏散和结...     

基于互相关算法的人员密集场所人群运动速度特征研究

研究人群密集场所的人群运动速度特征可以预测人群的运动趋势,在大型活动组织过程中可以对异常人群运动做出预警,避免过度的拥挤及踩踏事件的发生,保证大型群体性活动的安全顺利开展。利用国内某重要城市核心区公共场所人群运动的视频图像,通过互相关算法提取该场所人群的运动速度,并进一步比较通往景区的四条不同路径上人群运动速度的差异性,分析其人群运动特征。分析结果表明单向通道的人群运动速度较大且运动方向基本与通道的两侧边界平行,而双向通道中由于人群中阻尼效应的影响,人群运动速度的大小和方向都发生了不同程度的改变。分析结果可为核心区管理者进行大型群体性活动的组织、人群疏散与引导提供建议,进而为人群拥挤踩踏事故风险防控、拥挤踩踏事故专项应急预案制定及人群聚集活动安全方案编制提供理论支持。     

基于社会力模型的三维阶梯教室行人疏散仿真研究

为研究三维阶梯教室内座位布局及单双门对行人疏散效果的影响，改进社会力模型，模拟单双门情况下4种常见座位布局的行人疏散过程，从宏观和微观2个层面分析行人的疏散效果及内在的物理机制。结果表明:在限定门口宽度下，单开后门的平均总疏散时间均小于单开前门，而双门情形下的平均总疏散时间最小；从微观密度图来看，无论是单开前门、单开后门，还是双门均打开，4种座位布局中发生人员拥挤的位置相似。但单开后门情况下高密度区域的峰值高于单开前门，而双门情况下行人承受拥挤的压力最小，发生事故的风险小。