基于群集动力学模型的密集场所人群疏散问题研究

密集场所人群疏散问题直接关系到大型公共场所的安全保障能力.应用群集动力学理论方法,在密集人群群体流动过程和个体流动过程分析的基础上,对已有的人群疏散数学模型进行改造,使之更加符合实际意义.以实际人群密集场所为例,进行数值仿真,寻求一定人流密度和疏散时间约束下的最佳疏散通道宽度以及关于开放疏散出口数量的最佳疏散策略,以达到最佳的疏散效果.为有效解决应急环境下密集场所人群疏散问题提供了理论依据,可用于指导密集场所建筑物的结构设计改进,以及疏散过程中的调度管理优化等.     

商场启动疏散预案的最大人流密度思考

通过对现行国内有关规范和设计资料中对人流密度的取值分析,提出了关于商场启动应急疏散预案的时机,即通过判断商场是否达到最大人流密度来确定启动疏散预案时机,为商场在节假日人流高峰时启动预案提供一点思路和方法。     

"鸟巢"演唱会人员疏散CA-BP仿真研究

针对现今大型活动中的人群踩踏事故频发问题,通过对"鸟巢"演唱会进行人流疏散仿真分析,研究紧急情况下人流疏散逃生规律及均衡疏散方法.通过设置人员速度、移动余值、出口逃生条件等因素扩展元胞自动机行人流模型,并借助Matlab语言实现可视化仿真模拟,以探究人流疏散逃生规律;引入疏散系数,并通过建立BP神经网络获取较优疏散系数,均衡各个出口所承担的疏散任务.结果表明,"鸟巢"演唱会在疏散过程中人群对通行出口的选择较为不合理,仿真疏散总时间长达455.5 s,与理想疏散曲线所得疏散总时间270.0s相比,存在40.7％的偏差,为减小此偏差引入出口疏散系数指导人群定向选择出口,通过仿真模拟得到的疏散总时间为312.0 s,减少约31.5％,出口选择不均衡现象被显著缓解.最后提出了针对疏散不平衡问题的相关措施.     

多出口场景下考虑动态出口选择的人员疏散

为使多出口场景下人员疏散情况与实际更吻合，基于元胞自动机(CA)建立考虑更换目标出口的动态出口选择模型。综合考虑行人到出口的距离和出口前的拥挤程度对其选择的影响；通过选择模糊度和出口保持率来模拟行人选择出口的犹豫和随机性；再根据疏散环境的变化计算各出口被选择概率，更新行人的目标出口。比较动态出口选择策略与静态出口选择策略的差异。结果表明：动态出口选择策略有低密度无效和高密度有效2个阶段，且在高密度下选择模糊度小更利于疏散。出口保持率的增加能否提高疏散效率与选择模糊度有关。出口区域半径的增加在一定程度上能降低疏散时间。与静态出口选择策略相比，该策略可以提高出口利用率，缓解各出口密度不平衡程度，提高疏散效率。     

某教学楼火灾中人员安全疏散时间的预测

文章分析了大型建筑物内人员疏散的特点,结合某幢教学楼的设定火灾场景人员的安全疏散,对该建筑物火灾中人员疏散的设计方案做出了初步评价,得出了一种在人流密度较大的建筑物内,火灾中人员疏散时间的计算方法和疏散过程中瓶颈现象的处理方法,并提出采用距离控制疏散过程和瓶颈控制疏散过程来分析和计算建筑物的人员疏散。     

基于Anylogic的某高铁客运站人群疏散设施优化研究

高铁客运站突发事件下人员疏散具有不确定性、复杂性等特点,为研究疏散设施如何优化才能满足人员疏散要求,本文基于某高铁站客流路线图绘制高铁站人流疏散模型,利用Anylogic仿真软件进行疏散时间与疏散人数、楼梯宽度、闸机数量关系的模拟研究,并且对疏散出口区域的人流密度和人流量进行统计分析.结果表明:随着楼梯宽度的增加,总疏散时间会逐渐减小,但当楼梯宽度增加到一定程度时,总疏散时间反而会增大然后趋于稳定;随着闸机台数的增加,总疏散时间刚开始减小,后逐渐趋于稳定;分散设置疏散出口,适当控制闸机与闸机之间的距离,可避免闸机出口处人流密度过高.最后根据模拟结果,给出不同状态下人员疏散设施优化的合理建议,疏散设施的优化在一定程度上可以避免出现人员拥挤踩踏的群死群伤事故.     

教研楼火灾逃生疏散最优通风方式数值试验研究

高校教研楼潜在火灾源与高密度人流共存,火灾逃生疏散是保障灾后人身安全的重要环节。为探索火灾逃生疏散最优逃生条件,应用流体动力学分析软件FLUENT,数值分析防火分隔导致多种通风方式的起火分区温度、烟气场分布规律,研究火场逃生疏散的最优通风方式。结果表明,火灾初期开启防火分隔设施更有利于人员逃生疏散;关闭防火分隔设施条件下,防排烟系统开启略优于关闭;研究背景条件下,开启防火分隔为逃生疏散最优方案;火灾后关闭防火分隔设施可以控制火灾蔓延,降低财产损失,但应在确保人员安全疏散后进行。     

基于地震与危化品突发事件耦合影响的人员转移安置点设置

通过对目前人员疏散转移安置点设置研究现状和问题及城镇化工园区集约发展安全隐患的分析,提出了突发事件耦合影响下人员转移安置点综合规划的必要性。首先分析了典型危化品园区内突发事件耦合的典型模式、影响特性,并基于突发事件耦合特性、影响区域提出了耦合突发事件下人员转移安置点规划的安全性、可达性、适宜性的14个关键影响因素,给出了各指标量化的标准。基于加权灰色关联法和事故影响评估方法,提出了一套安置点适宜性评估筛选、新增安置点规划的方法,给出了安置点规划的流程。利用改进的Voronoi图方法确定安置点的覆盖半径和责任服务区,进行安置点容量与责任区内核密度人口容量的对比分析,以确定安置点人口容量缺口。结合安置点可达性、安全性、适宜性进行叠加划分,确定新增安置点规划位置。最后以某区示范应用,阐述其规划应用方法和流程。以区域内安置点最大全覆盖原则,得到了在地震灾害影响下城镇人员可能受危化品泄漏威胁区域,以及区域安置点的缺口及规划方案。     

面向道路交叉口的疏散人群分流模型北大核心CSCD

为合理制定道路交叉口人流分配规则,考虑道路交叉口处人群聚散特点,建立疏散人群分流模型。根据人群疏散过程,构建带容量限制的人群疏散路网;耦合后序路段实时拥挤度和最短剩余路长,计算交又节点处的人流分配概率,分析疏散路段人流传递关系,厘定疏散路网人群移动规则;考虑路段实时拥挤程度,修正路段人流疏散速度,计算疏散路网人流疏散时间,表征分流人群疏散效率;以上海市某中学人群紧急疏散为例,对比分析疏散人群分流模型和传统基于最短路径人群疏散模型的应用效度。结果表明:与基于最短路径人群疏散时相比,在道路交叉口引导疏散人群分流使疏散时间减少13.34%,疏散效率更高,人群时空分布更加均衡,充分发挥了疏散路网的疏散能力。     

面向道路交叉口的疏散人群分流模型

为合理制定道路交叉口人流分配规则,考虑道路交叉口处人群聚散特点,建立疏散人群分流模型。根据人群疏散过程,构建带容量限制的人群疏散路网;耦合后序路段实时拥挤度和最短剩余路长,计算交叉节点处的人流分配概率,分析疏散路段人流传递关系,厘定疏散路网人群移动规则;考虑路段实时拥挤程度,修正路段人流疏散速度,计算疏散路网人流疏散时间,表征分流人群疏散效率;以上海市某中学人群紧急疏散为例,对比分析疏散人群分流模型和传统基于最短路径人群疏散模型的应用效度。结果表明:与基于最短路径人群疏散时相比,在道路交叉口引导疏散人群分流使疏散时间减少13. 34%,疏散效率更高,人群时空分布更加均衡,充分发挥了疏散路网的疏散能力。     

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。     

疏散规模对亚区域人群疏散过程影响的模拟研究

为了研究不同疏散规模对疏散动态特征的影响,基于矢量模型构建城市亚区域人员疏散模型,采用个体行为模拟技术和矢量二维连续空 间解析方法对城市亚区域疏散中的个体行为进行模拟。通过设置不同的疏散规模,在Legion平台模拟分析疏散人口数对疏散运动时间、疏散速 率、空间使用率人员密度等疏散动态特征的影响。结果表明,随着疏散人数的增加,总疏散运动时间变长,但其变化率远低于疏散人数变化率 ;最大疏散速率增大,但出现最大疏散速率的时间随之延后;空间使用率增加,沿小区次干路、主干路到小区出口变化明显;拥堵情况增加, 小区主干路、次干路与主干路交叉口及小区出口处拥堵较为严重。     

基于区域网络人员疏散模型的计算机仿真

在分析国内外已有安全疏散模型的基础上,结合区域模型思想,提出了以功能单元为基础的精细网格区域疏散模型(区域网格疏散模型).区域网格疏散模型根据建筑单元的功能设置各单元的人员密度,而疏散过程中人员运动速度受人员密度的影响.以MATLAB为开发平台,完成了界面窗口建立、各控件内部计算处理函数语句编程等工作,开发了区域网格疏散仿真程序(Zone Grid Evacuation Simulation Software,ZGESS).该程序可显示各楼层不同时刻的人员分布情况及整个建筑物人数随时间的变化.对建筑人员疏散的实例分析表明,区域网格疏散仿真程序能够模拟人员疏散的运动过程,并可将各单元及整个区域内的疏散全过程动态显示出来.     

不同楼梯布局条件下行人疏散效果仿真研究

为研究不同楼梯类型的行人疏散效果，改进传统社会力模型，模拟4种常见梯形中行人的疏散过程，并通过总疏散时间和平均疏散速度指标以及微观速度密度分布图分析其疏散效果中存在的内在物理机制。研究表明:从安全和高效疏散角度上看，在限定空间中，单跑无平台梯形布局有利于低密度人群下人员的快速疏散；在中、高密度人群中，双分梯形的分流特点更有利于人员安全、快速疏散。从微观密度、速度分布图可看到这4种梯形在人员疏散过程中均易造成人员聚集拥堵，但发生事故风险的位置不同。单跑有、无平台梯形在楼梯上端和下端均易发生拥堵，且此时速度值大，发生事故的风险高；双分与双跑梯形在楼梯与平台的转角处易发生拥堵。     

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.     

安全疏散中人群拥挤踩踏现象的理论和模拟分析

为研究出口宽度对人群拥挤踩踏事故发生的影响程度,以某礼堂为例,建立基于排队论的安全疏散模型,理论分析并数值模拟了出口宽度为2m和4m对人员疏散的影响。研究表明,在发生火灾进行人员安全疏散过程中,当平均服务率大于等于平均到达率时,人群疏散有序,疏散效率较高;然而当平均服务率小于平均到达率时,使得人流不畅,出口过于拥堵。并且理论计算和数值模拟获得的选取适当出口宽度结果一致。对于大型场馆的出口设计具有一定的参考价值。     

人员密集场所紧急疏散风险模型研究

为了定量描述人群疏散过程中的风险,采取有效措施对场所进行安全管控,建立了密集人群疏散风险分析模型。模型中将疏散过程中的人群密度、路径宽度、路径长度作为研究重点,分析得出疏散风险值与路径长度、宽度、人群密度的定量关系,并在实验室条件下对模型的结果进行验证。结果表明:疏散过程中的密度参量对疏散风险的影响较大,当疏散路径较短时,增加疏散路径的宽度将明显降低疏散风险。     

基于动态网络流的区域疏散分析模型与仿真

区域疏散分析是应急管理工作的重要内容。基于CBRN事故区域疏散的特点,引入疏散亚区域的概念,并运用运筹学中图论与离散时间动态网络流的理论和方法,建立CBRN事故区域疏散优化模型。采用RELAX算法求解该模型,并结合CBRN事故时期人员疏散过程详细介绍区域疏散分析的流程。最后将所建模型应用于具体实例,程序运算结果表明群众对紧急疏散通知的反应速度越快,被疏散人数越少以及尽早通知群众疏散时,人员疏散效率明显提高。CBRN事故区域疏散优化模型可为优化和改进CBRN事故区域疏散的方法提供依据。     

改进经验公式法计算隧道人员疏散时间

为评估隧道发生火灾时人员疏散安全,有必要准确计算隧道人员疏散时间。传统经验公式法的假设条件过于简单,而现有仿真模拟方法不能准确地模拟人的复杂行为。建立改进的经验公式法,通过随机输入计算参数来模拟隧道人员疏散的动态随机过程,将疏散时间计算分解为多个阶段,并考虑车辆及人员的随机分布、火灾探测及人员反应时间的计算、大客车乘客下车时间、人行速度的随机输入、以及随人流密度变化的横洞门通行能力等,使计算所得疏散时间更贴近实际。与其余方法对比分析表明,采用改进的经验公式法得到的计算结果与传统经验公式计算方法相比,计算精度有较大提高。     

基于元胞自动机的极端降雨下地铁疏散模拟*

为研究地铁系统在极端降雨灾害下的人员疏散过程,分析人员疏散过程影响因素和改善方法,将数值模拟方法与模糊逻辑理论相结合,在传统元胞自动机疏散模型中引入人员疏散行为选择机制,模拟地铁隧道遭受洪水侵入以及采取改善措施后的疏散情况。研究结果表明:引入人员疏散行为选择机制可以较真实地模拟极端降雨下受限空间中的人员疏散过程;采取改善方案后,人员被迫改变疏散行为的比例下降53.95%,人群疏散安全度由0.201提升至0.633;当采取与防洪能力不适应的疏散平台高度时,疏散安全度较采取合理设施时平均下降30%且差异较大;硬件设施满足安全度达到0.6为宜,按照最终安全度为1设计疏散方案,可使硬件设施设计与疏散方案制定更加合理配套。研究结果可为地铁系统防洪设计与管理提供参考。