危险品泄漏事故后动态路网应急疏散研究

在建立以最短车辆总疏散时间为目标的应急车辆疏散模型过程中,考虑路网上的车流是时变的,以动态交通流分配理论对应急车辆流进行优化分配。基于计算的复杂性和粒子群算法(PSO)的优点,采用PSO对模型进行求解。算例试验结果表明,优化后的方案能够减轻整个疏散车辆的拥堵程度,为应急管理部门决策提供理论支持。     

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。     

某地铁站突发事件乘客疏散行为分析研究(1)——统计分析

为了掌握突发事件下,乘客疏散速度,疏散时间等数值;基于某地铁站突发事件区间隧道乘客紧急疏散事故案例,采用统计分析突发事件下乘客在列车车厢、区间隧道平均疏散速度、平均疏散时间、触发列车设备等数据;结果表明:突发事件地铁运营公司反应时间为3分39秒;乘客在列车车厢内总体平均疏散速度0.08m/s,总体平均疏散时间3.31s/人;乘客在区间隧道疏散总体平均疏散速度0.145m/s,总体平均疏散时间4.10s/人等数值。为地铁设计人员、地铁安全评估、仿真模型、地铁运营安全管理、应急疏散预案的编制提供参考。     

考虑人-环因素的地铁站疏散速度修正模型与仿真

为提高地铁站突发事件人群疏散效率,构建融合人-环特征的地铁站人群疏散速度修正模型。首先从人员、环境2个方面,分析地铁站突发事件疏散设计要求及人群疏散影响因素,选取地铁结构、携带行李等8个速度影响因子,建立速度影响指标体系;然后采用未确知测度理论,计算速度指标熵值,确定速度修正量值;最后以某地铁站火灾事故为例,修正人员移动速度,设置疏散个体参数,仿真地铁站火灾疏散过程。结果表明:速度修正前地铁站疏散仿真总时间为264.0 s,修正后疏散总时间为337.0 s,仿真修正后的疏散时间更长,人员危险性更大。     

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。     

小群体行为作用下的地铁站疏散模型研究

为研究小群体行为作用对地铁站突发事件人群疏散效率的影响，基于社会力模型理论和智能体技术，构建地铁站人群疏散模型。分析小群体趋向性、协调一致性等行为特征，运用社会力模型理论，计算小群体成员移动速度；量化小群体行为对群体内部成员作用大小，修正成员期望速度，确定人群疏散速度；以某地铁站火灾事故为例，分别模拟单人疏散场景和混合疏散场景。研究结果表明:混合疏散场景仿真时间比单人疏散场景仿真时间延长12.29%，平均绕行距离比单人疏散增加38.8%，小群体行为降低了地铁站突发事件人群疏散效率。     

柔性时间约束突发事件交通疏散规划研究

柔性时间约束突发事件是对疏散时间强制程度较小的突发事件。为有效处理城市中这类突发事件下的人员疏散问题,在分析柔性时间约束突发事件特点的基础上,提出完整的突发事件交通疏散规划框架。根据我国现阶段国情,以总的疏散时间最少为决策目标,同时面向私人汽车和公共汽车2种方式,综合考虑成本费用、车辆保有量、道路容量等资源约束条件,建立求解突发事件交通疏散方案的整数线性规划(ILP)模型,并给出有效的求解算法。最后通过算例,演示应用模型及算法求解交通疏散规划方案的详细过程。结果表明,应用研究成果求解得到疏散交通工具选择及其路线安排方案,可以实现在一定资源约束下总的疏散时间最少。     

磁悬浮车辆中人员紧急疏散的仿真研究

为了对研制的八达岭低速磁浮试验列车人员疏散安全性进行评估,考虑从磁浮车辆的空间布局和人员紧急疏散的特点,在现有的元胞自动机模型和行人流模型基础上,通过人员动态调整自身速度、动态修正人员行为等技术,建立了一种基于车辆环境约束以及人员行为特性的元胞自动机模型。该模型具有人员速度可变、能以自组织现象修正人员行为的特点,经过比较验证,模型的仿真过程更加接近真实情况,仿真结果与一般经验公式得到结果相吻合。以我国正在研制的八达岭低速磁浮试验列车为仿真对象,对车辆布局对其人员的安全疏散的影响进行了计算机仿真和分析,找出了影响人员疏散效率和时间的关键因素,为设计改进提供了依据。     

井场作业人员应急疏散仿真研究

为了研究石油天然气开采作业过程中发生井喷或一氧化碳和硫化氢泄漏等突发事件时井场作业人员的应急疏散规律,以压裂作业为例,采用社会力模型,建立压裂井场模型,将压裂作业中压裂队、试油队和射孔队等作业人员按照常规工作区域分为5组,模拟了井喷失控时压裂井场作业人员撤离至应急集中区域的应急疏散过程。研究结果表明:仿真计算可以间接反映作业人员的真实疏散水平,可评估应急疏散效果;砂罐车附近的作业人员疏散用时最短,液灌附近的作业人员疏散用时最长,在通过狭窄区域时出现了拥堵现象。仿真计算结果可为井场设施摆放、临时房屋建设、应急集中区域选择等井场布置工作提供参考,可用于指导合理应急疏散方案的制订。     

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。     

多出口条件下应急疏散路径优化模型

为减少拥堵发生概率,考虑多出口条件下疏散人群路径选择特点,建立应急疏散路径优化模型。首先以疏散通道布置方位为基础,建立疏散网络,确定可行疏散路径集合,考虑人群流量与排队时间动态关系,计算人群雍滞时间,表征路径当量长度,迭代可行路径集合;然后以疏散总时间最短为目标,修正Dijkstra算法目标函数,全局搜索时间最优路径,分配疏散方案;最后通过某多出口疏散案例,对比传统最短路径和优化最短时间疏散方案疏散总时间,验证模型的有效性。结果表明:优化后的疏散方案排队总时间与疏散总时间均小于传统疏散模型,疏散出口利用率更高,人流分布更为均匀,疏散路径重叠概率较小,有效提升了疏散效率。     

单室人员疏散模型及仿真分析

为实现对单室人员疏散时间的精确计算,通过对单室人员疏散过程的分析,揭示单室疏散时人员运动的规律,建立了有、无障碍条件下单室人员疏散的计算模型,得到疏散门处发生拥堵的临界条件,并将计算模型的计算数据与相同条件下社会力疏散模型的仿真数据进行比较,以评价计算模型的准确性。结果表明,计算模型计算简单,数据可靠,能够用于计算单室人员疏散的时间。     

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.     

基于不同时段人群特征的地铁疏散仿真研究

针对地铁不同运行时段人群特征对疏散的影响,对每小时进入地铁站人数进行观测,将地铁运行时段分为高峰时段、平峰时段与低峰时段,并对各时段某一时刻列车到站数量进行记录。对不同运行时段的年龄、携带行李情况、速度等人群特征进行观测记录,根据各时段人群特征对地铁站进行Pathfinder疏散仿真建模。从疏散用时、拥堵点、人员疏散路径、出口利用率等方面对各运行时段人员疏散仿真结果进行分析,得到高峰时段两列列车同时到站时,疏散拥堵现象明显,且两列列车到站与1列车到站两种情况下的人员疏散存在一定差异;平峰与低峰时段两列列车同时到站疏散拥堵点明显,出口利用率情况较为一致。最后,对提高地铁疏散效率提出几点建议措施:注重时段差异性的地铁疏散管理;增强拥堵点的疏散引导;缩短列车行车间隔。     

事故车辆影响下的城市道路交通仿真研究

为研究事故车辆影响下城市道路交通的特征，构建考虑车辆抢道行为的元胞自动机交通流模型，研究给定冲突区域长度下不同进车率和不同事故持续时间对城市道路交通流的影响。研究结果表明:事故车辆会诱发交通瓶颈，对城市交通产生显著干扰并形成拥堵带，且拥堵带向事故车辆上游传递。不同事故持续时间下交通流演化存在差异，道路平均车流量、车流平均密度随着事故持续时间的增加而增加，车辆平均速度随之减小。当道路中车辆较少（pin=0.3）且事故持续时间达到15 min时，交通处于严重拥堵状态；当道路中车辆较多（pin=0.5）、事故持续时间达到5 min时，交通即处于严重拥堵状态。研究结果可为优化城市交通事故处理机制提供依据。     

基于协助比的特殊人群疏散时间影响研究

为探究救援人员数量对特殊人群疏散的影响，根据疏散时特殊人群行为模式，运用Pathfinder仿真软件，对某特殊人群居住建筑建立基于协助比的疏散仿真模型，模拟不同特殊人群协助比参数，分析不同协助比对于疏散时间的影响；结果显示，楼梯间为影响疏散时间的主要区域，因此，根据原模型中的参数变化情况，建立不同人群疏散速度的楼梯间局部疏散模型，研究不同工况下楼梯间人员疏散速度随协助比的变化情况。研究表明：疏散时间与特殊人群协助比呈“U”型曲线相关，先随协助比升高而降低，在40%(2∶5)时达到最小值，之后随协助比增加而上升；不同协助比时，疏散时间主要受楼梯通过速度影响，低协助比时，楼梯通过速度受楼梯间速度降低系数影响显著，高协助比时，受正常人协助时自身速度下降影响显著。     

基于路网脆弱性的紧急情况下交通疏散诱导模型

为提高紧急情况下交通疏散速度,实现对疏散交通流的诱导,需要建立紧急情况下的交通流诱导模型。根据紧急情况下路网特性,提出路网脆弱性指标,并将其引入交通流诱导模型,对常态交通流诱导模型进行改进,得到基于路网脆弱性的紧急情况下交通疏散诱导模型,并用实测数据求解模型参数。分别用常态交通流诱导模型和文中的改进模型进行实例计算,结果表明,经过改进模型诱导之后,高流量和低流量路段相对减少,交通流在路网中的分布更均衡、达到系统最优的效果。对紧急情况下的交通流进行有效诱导,可提高疏散路网利用效率,加快应急交通疏散。     

北京地铁1号线A站乘客疏散行为实测研究

地铁作为人员密集场所,一旦发生突发事件,如何在突发事件下合理快速的组织地铁乘客疏散至安全区域,是地铁运营部门急需解决的重大问题。通过对北京地铁1号线A站常态下人员疏散情况的实测,分析研究不同人群在不同地点的疏散速度及乘客在疏散路径选择上的差异等行为特征,并通过实测,统计出乘客从站台疏散至地铁各出入口所需的时间。研究结果为地铁乘客疏散行为特征研究及疏散计算模型边界条件的设置提供支撑。     

基于涟漪扩散算法的元胞自动机人员疏散模型研究

为探究大型公共场所内应急疏散调控策略的合理性、有效性和安全性，开展了2类场所的应急疏散调控策略的仿真研究，记录疏散时间、疏散拥堵时间和路径拥堵程度作为衡量应急疏散调控措施的指标，建立以多对多涟漪扩散算法为核心的线性元胞自动机模型。结果显示，与原有的疏散路线相比，使用算法规划的应急疏散路径可以缩短疏散时间；与仅仅使用算法规划应急疏散路径相比，考虑单一的路径拥堵情况或路网结构而增加的调控措施可能与疏散初衷相悖；但在使用算法规划路径的基础上，综合考虑路径拥堵情况和路网结构而增设的调控措施，其疏散效果是最好的。研究结果可为应急疏散管理者提供紧急情况下的调控策略，避免疏散过程中出现的拥挤、踩踏等二次事故的发生，进而保障人群的疏散安全。     

基于OREMS的城市应急交通疏散研究

以天津奥林匹克中心地区在突发事件下的疏散为例来研究城市中的应急交通疏散。由GIS提供天津奥林匹克中心地区的道路和人口数据,利用美国国家橡树岭实验室为美国联邦公路局开发的应急交通疏散仿真软件OREMS(Oak Ridge Evacuation Modeling System)对该地区的路网进行建模,并对人为交通控制策略下的疏散进行仿真模拟,得出疏散过程中疏散车辆数随时间的变化、瓶颈节点和路段以及完成疏散所需的时间等疏散效能参数,从而为制定应急策略提供相应的参考。