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。     

基于用户均衡理论的疏散人员出口分配方法

为解决突发事件下大型公共场所因出口利用不均导致整体疏散效率低下的问题,提出一种基于用户均衡理论的疏散人员出口分配方法。在复杂障碍物分布的多出口公共区域中,考虑不同疏散出口的宽度和远近情况,采用用户均衡分配方法,将待疏散人员分配到不同的疏散出口,通过模拟仿真计算疏散时间与效率,并与最短路分配方法进行对比研究。结果表明:2种情况下采用用户均衡分配方法的疏散时间均明显小于最短路分配方法,疏散效率分别提高了38%和65%,出口被均衡利用。     

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。     

大型购物中心人员疏散引导模拟优化研究

紧急情况下,大型公共场所人员在疏散过程中往往慌不择路,导致疏散设施使用不均、疏散路径拥堵、疏散难度加剧。针对该问题,以出口和楼梯等疏散资源得到充分利用为目标,提出疏散路径优化的基本思想,运用EVACNET4建立建筑网络疏散模型,并以某大型购物中心为实例对象,开展“无路径优化、无疏散引导”和“有路径优化、有疏散引导”2种情景下的疏散过程模拟及对比分析,通过引导疏散实现路径优化方案和疏散效率的提升。研究结果表明:有路径优化和疏散引导的方案可实现更短的疏散时间、更均衡的出口利用率。     

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。     

人员疏散出口布置对城市地下环路疏散效率的影响研究*

为研究城市地下环路疏散出口对疏散的影响，优化疏散出口布置，应用Pathfinder软件对城市地下环路的人员疏散进行研究。调研分析城市地下环路的人员类型与紧急状况下的行动速度，分析不同疏散出口距离、宽度、类型对疏散时间及疏散速率的影响。结果表明:随着疏散出口距离的增加，人员的疏散时间呈线性增加趋势；疏散出口宽度大于1.0 m时，对人员的疏散时间影响较小，反之影响较大；地下环路内人员的疏散，不仅与疏散出口有关，还与疏散人员的肩宽以及车辆与防撞侧石的距离有关；借用车库出口疏散可增加疏散的效率，但确保疏散楼梯前畅通对疏散更有利。     

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。     

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。     

多条件约束三维动态行人疏散路径优化方法

针对约束环境下的行人疏散路径选择问题,提出了三维动态行人疏散路径优化方法。通过元胞自动机模型的拓展建立了三维行人疏散网格模型和三维解空间,在此基础上,综合考虑行人视域、路径距离、行人空间分布等多条件约束。引入路径寻优方法(Ant Colony Algorithm)、改进的社会力模型、更新的启发函数和信息素,构建了新的行人路径选择与优化机制。仿真结果符合实际路径优化需求,模型算法平衡了各出口利用率,提高了行人整体疏散效率,为三维空间下的行人疏散路径优化问题的解决提供了新的思路和方案,生成的疏散路径信息有望反馈到地标系统中并有效指导突发情况下行人的路径选择。     

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.     

大型公共场所多源疏散的控制流模型研究

以现有的单源最快流控制算法为基础,考虑人员在大型公共场所中的实际分布状况,遵循最大限度利用各出口的原则,提出针对多源疏散的全局最优化算法。根据此算法可以得出各疏散源点经过各出口的疏散人员数量以及人员的行走路径、从源点出发和完成疏散的时刻。将算法应用于某百货公司的案例研究表明,在多源疏散的情况下,各源点依次按照单源最快流控制算法进行独立疏散,能够保证每个源点的最优疏散,但整体的疏散效率并非最优;而应用全局最优化算法进行疏散,可以充分利用疏散过程中不同出口的疏散时间差,取得减少整体疏散时间、提高疏散效率的效果。     

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。     

地铁枢纽车站大客流疏散性能评估及策略优化研究*

为分析大型地铁枢纽车站人员疏散通过能力、疏散瓶颈位置和车站疏散策略优化方案,利用数值模拟研究某大型整体式站厅枢纽换乘车站人员疏散过程。研究结果表明:楼扶梯和出入口是车站疏散过程中的关键瓶颈,当疏散通过能力较大的出入口E或楼扶梯组8停止使用时,导致站厅疏散时长和站台疏散时长大幅增加;采用引导乘客均匀使用各楼扶梯疏散以及站厅增加应急出口等优化措施,可显著提高车站疏散效率。     

基于Pathfinder的高校教学楼出口人员疏散仿真研究

针对高校教学楼出口人员疏散问题,基于现场观测数据,运用Pathfinder2015软 件平台设置建筑物和人员运动参数,对某高校教学楼进行人员疏散模拟仿真。通过设计 调整教室排课疏散场景,仿真不同场景下各楼梯出口的疏散时间、累计疏散人数和平均 人流量变化情况,利用Origin9.1数据图形可视化对比分析教室排课调整使用前后教学 楼的人员疏散情况。结果表明:充分利用低楼层教室排课,适当将人数较多班级分散安 排至靠近楼梯出口教室,疏散时间从609.3 s缩短至591.6 s;5楼可疏散人数由410人减 至187人,且部分楼层楼梯出口人群分布均匀;4、5楼楼梯出口平均人流量降低且小于1 人/s。因此高校应该对各班级合理安排课程,适当控制学生人数,调整教学楼的人群分 布,提高低楼层教室使用率,且充分利用各楼梯出口,缩短较高楼层人员疏散时间,提 高疏散效率。     

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。