双出口疏散吸引区域模型建立与模拟分析

为研究建筑体内人员疏散的出口选择行为,提出基于元胞自动机的人员疏散模型。以学校常见的双出口教室为例进行研究,建立双出口疏散吸引区域模型,得出人员密度较低和较高时疏散吸引区域边界的函数表达式,指出人员密度较高时,边界函数基本满足边界到出口距离的平方之比等于出口的宽度之比;通过对出口宽度、人员数量和出口位置等参量进行仿真分析,充分验证了提出的双出口疏散吸引区域模型的合理性;研究结果有助于合理分配疏散人员,充分发挥建筑疏散的潜在能力。     

基于大面积网格法的商场疏散时间预测

为了准确预测商场人员疏散时间,文中结合群集流动规律及离散法建立新的大面积网格算法,将时间离散为微小单元Δt,空间离散为大面积网格,利用人员流动速度—密度公式,计算每一Δt时间内网格中人员流动速度,迭代累计各单元时间得到疏散时间。以某商场人员疏散演练为例进行分析,结果表明,大面积网格算法预测的人员疏散时间与实际疏散演习时间基本吻合,其相对误差为3.4%,预测精确度较高。     

复杂建筑人员密集区域疏散模型

为有效评估复杂建筑人员密集区域发生突发事件时的人员疏散能力,结合人员疏散的移动速度、疏散时间、人群密度等3个方面的动力学控制方程,构建复杂建筑人员密集区域的人群疏散数学模型;以某商场突发事件为例,分别用该模型和Pathfinder软件模拟的方法,计算该商场人员疏散时间。结果表明:移动速度、疏散时间、人员密度等三者相互影响、控制,最终影响疏散效率;人群疏散数学模型与Pathfinder软件仿真模拟的疏散时间相符,并且该模型的计算结果反映出疏散时间主要与建筑物的楼层数目、人群移动速度、人群密度以及楼梯的物理参数等有关;该模型预判出疏散人员在楼梯口易发生堵塞且最占用疏散时间。     

基于改进Togawa模型的人员疏散时间预测模型研究

为解决传统疏散模型在计算人员疏散时间时参数不确定的问题,采用离散算法和Fruin模型对传统的Togawa疏散模型进行改进,先将时间离散为多个微小单元,假设各时间单元内人流密度不变,然后通过Fruin模型确定Togawa模型参数值,并运用迭代法累计各单元时间得到疏散时间,提高了计算的精确度.以辽宁工程技术大学博雅楼紧急情况下人员疏散为例进行分析,结果表明,改进的Togawa疏散模型预测的人员疏散时间与实际疏散时间相对误差为3.6％,预测精确度较高.     

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.     

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。     

基于多因素出口选择的建筑疏散指示优化设计

建筑疏散指示标志关系到人们的生命安全,为了寻找一种更为有效的引导疏散的思路,实现紧急疏散时合理、有效地引导人员逃生,提出了以疏散人员到出口的距离、出口宽度和出口区域人员密度三个因素为基础的出口选择模式作为建筑疏散指示标志的设计规则;研究了仅考虑距离因素选择出口时疏散人员分配失衡的现象,展示了以人员到出口的距离、出口宽度、出口区域人员密度三个因素为基础的出口选择引导模式对建筑疏散的优化效果。研究结果表明:根据距离、出口宽度和出口区域人员密度三个因素来确定疏散指示标志设计的规则,避免了人员密集建筑场所“就近出口”带来的不利因素,实现了疏散资源的高效利用。     

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。     

航空器内人员应急疏散仿真模型研究

详细分析了航空器内人员应急疏散模型中人的行为和运动过程、事故场景的危险性对人的行为影响、机组和舱内设施对人员疏散的影响等方面的特点,并全面讨论了这些模型的仿真与事故场景和全尺寸实验的验证对比结果。提出了航空器内人员应急疏散模型应该包括航空器几何模型、人员特征模型、人员行为模型、火灾模型和人员运动模型等5个子模型,以及各子模型的研究内容。同时,提出了人的行为描述和人的运动过程的计算机实现方法是影响紧急状况下人员疏散模型准确性的两个关键问题。研究结果表明:模型仿真在航空器的辅助设计、乘客的疏散优化和机组的应急程序开发等方面有应用价值,但模型的有效性验证困难限制了其更进一步的应用。