基于脉冲需求模型改进的突发事故应急物资调度方案研究

针对突发事故应急物资需求随事故的动态演变不断变化,且单一需求模型预测精度较低的问题,在利用时空转换法将具有汇聚能力的单突发事故出救点问题转化为具有特殊性的确定多突发事故出救点资源调运问题的基础上,利用脉冲需求波动函数和需求预测式,构建以不同的应急需求点物资未被满足需求累积之和最小为目标的物资调度模型。通过对模型进行求解,得出突发事故应急物资调度的最优方案,其目标最优值比仅考虑脉冲需求的最优值小11%。     

面向行为触点的地铁空间疫情传播风险模型研究

为准确辨识地铁空间疫情防控的关键节点,构建了一种基于PageRank算法的地铁空间疫情传播风险模型.通过划分地铁空间与乘客行为样态,以乘客通行行为触点为节点,以乘客行为为边,构建了地铁空间乘客行为轨迹网络;分析初始时刻乘客运动到某空间节点(行为触点)的概率,通过迭代法计算概率的收敛值,即为该空间节点的PageRank值;通过各空间节点PageRank值的排序,划分地铁空间疫情传播风险等级.以汉口火车站地铁站为例进行疫情传播风险分析,结果表明,楼梯、扶梯、站台换乘等空间节点的疫情传染风险较高,站台等待、购票等空间节点的疫情传染风险一般,入站厅、出站厅、安检口、检票口等空间节点的疫情传染风险较低.     

突发洪涝灾害中考虑心理焦虑影响的多周期应急物资调度研究

在突发洪涝灾害背景下,综合考虑应急物资短缺率、动态降雨量预报,以及物资供应周期时长等因素对灾区群众心理焦虑的影响作用并建立相应的心理焦虑量化函数。在此基础上以最小化物流成本和心理焦虑成本为目标,构建突发洪涝灾害背景下的多周期应急物资调度模型,并通过快速非支配排序遗传算法对模型进行求解。最后,以2021年7月河南省暴雨事件为案例进行实例验证分析,结果表明：1)相比于基础应急物资调度模型,本文提出的考虑心理焦虑成本的模型会增加20.09%的物流成本,但焦虑成本降低了93.57%;2)对供应周期时长的敏感性分析表明,当供应周期时长由72 h降至48 h,物流成本提高29.00%,焦虑成本下降43.70%;周期时长由48 h降至24 h,物流成本增加49.81%,焦虑成本下降51.41%。研究结论有助于应急管理部门更好地制定适用于洪涝灾害的应急物资调度方案。     

一种基于社会力的行人-自行车混合疏散模型及模拟研究

当公共安全事件发生时,借助自行车进行疏散是一种重要方式。针对这种情况,开展了行人-自行车混合疏散建模和模拟研究。为了更好量化自行车的超越行为,引入了临时期望运动方向,改变自行车的自驱力,实现对自行车避让超越行为的细致描述;修改了单车模型来更新自行车的运动,建立了一种多层次的自行车运动子模型。将该模型与行人社会力模型相结合,得到一种基于社会力的行人-自行车混合疏散模型“MixSF”。模拟发现,MixSF能够较好地再现混合疏散中的超越行为。在实验条件下,发现个体密度小于0.548人/m²时,自行车占比的增加能加快疏散;相对密度大于0.81时,自行车失去疏散速度优势。     

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。     

考虑新冠疫情扩散规律的医疗物资动态配送优化

为了满足新冠疫情防控的应急性需要,基于传染病扩散模型提出了一种物资配送方案周期滚动优化模型。该模型结合医疗物资外源补给和点对点运输的特点,考虑疫区医疗物资数量和物资配送时间对新冠疫情扩散的影响,以最小化感染人数和使用车辆数为目标,联合决策配送中心物资补给数量、疫区物资配送时间及配送量。根据所提出的多目标模型的特征,提出了两阶段优化方法,分别采用同步扰动随机逼近算法与大规模邻域搜索算法对模型进行求解,并结合具体算例将所提方法与其他配送策略进行了比较分析。结果表明,相较于其他策略,所提优化模型可有效减少13.9%～40.0%的感染病例和17.6%～30.0%的调度车辆,优化后的周期滚动决策方法,在节省人力物力的同时,有效避免了配送中心出现“爆仓”现象,为后续研究和实践提供参考。     

航天发射场液体推进剂的泄漏扩散模型研究

为了实现对有毒推进剂泄漏扩散浓度的快速估算,对液体推进剂偏二甲肼在发射场泄漏蒸发扩散的实际情况进行理论分析,建立扩散模型,并从泄漏源、沉积效应、地面反射、大气稳定度等方面对扩散模型进行完善;应用数值模拟方法进行仿真,将数值模拟结果与实验数据、理论计算结果进行对比分析。研究结果表明:气体扩散模型与数值模拟及实验结果基本一致,但扩散模型计算结果偏小,这是由于推进剂进行了燃烧和氧化反应,扩散区域温度上升,大气稳定度降低,实际浓度更大。     

考虑年维护费用的多目标规划城市应急疏散中心选址研究

通过考虑城市应急疏散中心的"通达性"与"经济性"原则,提出城市应急场所选址的多目标规划模型,利用NSGA-Ⅱ算法对模型进行算法求解,从而得到应急疏散中心选址模型的最优解群。最后以某地区应急疏散中心选址为例,验证了该模型与NSGA-Ⅱ算法的合理性与实用性。     

考虑导向标志影响的行人疏散模型研究

量化行人对导向标志的认知作用,不仅有助于分析疏散过程中导向标志对行人疏散的影响,也对人员密集场所安全设施的规划建设具有重要意义。在深入分析行人对导向标志认知过程的基础上,确定了行人对导向标志认知过程的影响因素,并将这些因素引入人员密集场所行人疏散过程建模中,利用元胞自动机提出基于导向标志可见域的行人疏散模型。通过Matlab编程对模型进行实现,并以商场超市作为模拟场景算例进行仿真。结果表明:导向标志的设置有助于减少行人总体疏散时间、个体疏散时间和行人平均疏散距离,提升整体疏散性能。导向标志的设置数量和设置位置对于疏散性能具有一定的影响。     

氯气泄漏扩散模型的初步研究

根据京沪液氯泄漏的一些数据,选取液氯泄漏的瞬间为研究范围,设定液氯泄漏的瞬间为2 min,大气压力为10.132 5 kPa,温度为15℃,风速为6m/s,假设液氯泄漏后全部变成蒸气,重气云团半径为10 m,利用重气云扩散模型--盒子模型,对氯气云团扩散后果进行定量计算,得到氯气泄漏瞬间的伤害范围分别是致死区0.042 9 km2,重伤区0.0979 km2,轻伤区1.067 km2.据此判断,氯气泄漏事故后果非常严重.提出了该模型的不足和需要改进的地方.     

Observation study of pedestrian flow on staircases with different dimensions under normal and emergency conditions

Compared with horizontal motion, there were several characteristics in staircase movement. This study focused on the movement characteristics in staircases of typical student crowds and the quantitative relations of flow rate-speed-density in different dimensions of staircases and different circumstances were obtained. Basic data concerning daily movement when classes were over and an evacuation drill for college students was collected through analysis of video observation. From the analysis, the following conclusions can be given: some typical characteristics of pedestrian movement in staircases were found, such as queuing behavior at platform, merging flow at staircase entrance, and subgroup behavior. Movement on stairs was markedly slower than the horizontal motions. In normal condition, the number and initial speed of students entering the staircase affected observably the pedestrians flow, and the impact of staircase attributes (riser, tread, slope, etc.) cannot be neglected. In different conditions, the characteristics of pedestrian movement were quite different, and the influence of the speed on the density was more significant in the emergency condition. The study highlighted the amassment phenomenon at the bottom of the staircase and the potential influence of stair widths to evacuation efficiency in evacuation drill.     

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。     

考虑环境熟悉度与引导的人员疏散元胞自动机模型研究*

为研究环境熟悉度及引导作用对行人疏散影响,建立考虑环境熟悉度及引导作用的行人疏散元胞自动机模型。模型引入环境熟悉度参数,将行人分为熟悉环境行人与不熟悉环境行人,不同的行人具备不同的运动方式;基于引导标志的有向引导作用构建引导场,使行人能跟随引导移动;以某超市为例,研究其环境熟悉度、引导作用及引导有效性对行人疏散的影响。结果表明:行人疏散时间随着环境熟悉度的增加而减少;在相同的环境熟悉度下,不熟悉环境行人选择跟随引导移动相比于随机移动及跟随行人移动疏散效率更高;环境熟悉度较低时,行人疏散时间随引导有效性提高呈现先减少后增加的趋势。     

基于个体能力差异的人员疏散微观模型研究

在人员疏散过程中,个体能力的差异会对疏散结果造成影响.本文引入个体的竞争能力、个体的承受能力和个体的承受极限等与个体能力相关的概念,在Agent建模思想指导下,建立一种人员疏散微观模型,并对疏散情形和不同能力个体的疏散差异进行仿真分析.     

通道中障碍物布局对行人运动影响的多格子模型研究

传统行人疏散运动模型对障碍物环境下的个体运动行为关注不足,而且未较好地讨论不同障碍物布局下的行人运动特性。通过改进多格子模型建立了考虑障碍物布局影响的行人运动模型,并与实验结果对比验证了该模型的有效性。利用该模型对不同障碍物布局下的单、双行人流进行模拟,探究不同障碍物布局对行人运动的影响。模拟结果表明,合理的障碍物布局有助于提高行人流的运动速度。丰富了传统多格子模型在障碍物环境下的运动规则,能够为行人交通设施设计及科学管理提供理论与技术支持。     

The effect of overtaking behavior on unidirectional pedestrian flow

We present a model of overtaking behavior that can be used to simulate unidirectional pedestrian flow in routine. All pedestrians have the ability to determine whether or not to overtake other pedestrians according to their desired velocity and position. Although existing models such as cellular automata models, lattice gas models, social force models, etc., can be used to predict evacuation performance, most of these models are either computationally inefficient or do not account for some crucial elements of human behavior in a moving crowd. Furthermore, these models use either empirical equations developed from experiments or mechanical system analogies to determine movement decisions. The pedestrian flow patterns simulated by these models may deviate significantly from reality. In reality, pedestrians walk at different velocities and pedestrians with a higher walking velocity are accustomed to overtaking other pedestrians with a lower walking velocity and this paper aims to mimic this behavior as the original social force model developed by Helbing et al. does not reflect this pattern of collective pedestrian behavior. In this paper, we propose modifications of the social force model that reflects how overtaking behavior operates in routine. The comparison of the pedestrian flow pattern between the original social force model and the modified social force models with the real data collected by the camcorder is also performed in order to demonstrate our modified social force model can be used to achieve reasonable simulations of overtaking behavior among pedestrians.     

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...     

Simulation of pedestrian contra-flow by multi-agent DEM model with self-evasive action model

A pedestrian contra-flow can be seen frequently in urban spaces such as a pedestrian crossing, an open space and a concourse. A pedestrian simulation with taking a pedestrian contra-flow into account will be a rational tool for designing urban pedestrian facilities. The objective of our research is to develop a microscopic model for a pedestrian contra-flow. Although we have been developing a DEM (Distinct Element Method)-based microscopic model of crowd behavior, this conventional crowd behavior model does not necessarily provide satisfactory agreement with an observation in a pedestrian crossing with heavy commute traffic. In this paper, we newly develop a self-evasive action model, which can describe either a collision avoidance or an alignment behavior between adjacent pedestrians. The multi-agent DEM model with the self-evasive action model shows good predictions of the characteristics of pedestrian contra-flow.     

面向核应急响应的S-BOX集成模型

核事故引发的应急任务往往需要集成多个部门应急资源和能力来协同响应。这些海量核应急信息、知识汇聚于网络,其固有异构性限制了跨部门核应急集成的能力。为解决此问题,基于语义X列表理论提出核应急集成框架;以“事件-任务-资源”为主线构建本体结构列表和集成推理规则;给出假定核事故场景和资源、任务信息,搭建S-BOX模型和响应决策推理实验,验证了本方法可有效表达异构核应急信息与知识,实现按需集成。     

基于脆弱性的地铁网络事故蔓延模型构建研究

为了解决地铁系统事故中应急方案的合理制定问题,针对网络化条件下的事故蔓延机理进行研究。首先,通过对脆弱性进行内涵分析,明确脆弱性概念在安全管理和安全评价中的特点,阐明脆弱性作为事故蔓延扩散特征参数的合理性;其次,以脆弱性为依托,分析地铁事故沿网络拓扑的蔓延机理并据此构建地铁网络事故蔓延引力模型;最后,以北京地铁为例对建立的模型进行测算,验证模型的有效性。结果表明:西直门发生事故时,车公庄、新街口、积水潭和平安里是4个一级应急响应站点。