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。     

房间开门形式对人员疏散的影响分析

采用计算机数值模拟软件FDS+Evac,对房间开门形式对人员疏散的影响进行分析。建立疏散模型,房间人员密度设置3种情况,着重研究了7种开门形式条件下人员疏散过程。研究表明,房间开门总宽度一定时,只设置一道门,疏散效率最高。当房间需要满足设置两道门时,门应尽量设置在房间的两对边墙上,这样疏散效率较高。两道门设置在房间相邻边墙上时最不利于人员疏散。研究结果为房间开门的设计提供了参考依据。     

考虑行人跨越障碍物能力的元胞自动机模型

为深入研究不同类型的行人跨越障碍物行为,建立改进的元胞自动机模型,利用Dijkstra算法计算静态场,根据跨越障碍物能力不同将行人分为强跨越能力、弱跨越能力和无跨越能力3类,通过调查大型商场出入口相关尺寸参数和障碍物分布情况,构建商场疏散通道的疏散场景,分析可跨越障碍物的摆放方式与长度、行人密度和在障碍物可跨越条件下出...     

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。     

房间开门形式和走廊转角条件对人员疏散规律影响的实验研究与数值模拟分析

为了研究房间开门形式和走廊转角条件对人员疏散规律的影响,通过一系列实验并采用计算机数值模拟相结合,对比分析了不同开门形式和走廊转角条件下的人员疏散规律。结果表明:房间开门总宽度一定且出口出现拥堵条件下,只设置一道门,疏散效率最高。当房间需要满足设置两道门时,门应尽量设置在房间的两对边墙上,这样疏散效率较高。两道门设置在房间相邻边墙上时最不利于人员疏散。走廊转角角度从0°增加到90°,疏散时间先增长然后缩短最后又增长。同条件下,圆角疏散能力优于折角。圆角半径大小对人员疏散没有显著影响。研究结果为建筑房间开门形式和走廊设计提供了参考依据。     

紧急疏散路径选择行为的实验研究

通过可控的人群疏散实验来分析紧急情况下的人群疏散规律。实验选取了建筑物出口位置、出口宽度设置作为实验变量开展。主要关注的参数有疏散时间和疏散速度。疏散人群在实验中自行选择认为最合适的路线。实验结果指出,在紧急情况下出口的距离和宽度共同影响了疏散的整体效率和疏散过程中的拥挤程度。女性的疏散行为值得关注,并且行人在疏散过程中,是分阶段决策疏散路径的,在仿真模型中可通过局部路径规划算法实现。疏散场景的布局对疏散效率的提高有较大影响,单纯增加局部出口的宽度以及缩短疏散路径对于提高整体疏散效率帮助不大。本研究成果对疏散模型的改进以及建筑设计有一定的指导意义。     

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。     

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。     

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。     

考虑结伴行为的双出口超市元胞自动机模型

为研究结伴行为以及障碍物对疏散过程的影响,建立考虑2人结伴行为的双出口元胞自动机疏散模型.模型在静态场中引入危险度模拟行人路径选择,设置个体和2人结伴疏散人群,研究不同行人密度下二者的疏散过程,比较疏散效率;分析相同密度下不同结伴比例的行人疏散过程,得到最优比例;设置横向、竖向和横竖3种障碍物排列方式,模拟个体疏散和结...     

考虑绕行效应的人员疏散元胞自动机模型研究

在传统的元胞自动机疏散模型中,行人只考虑临近的4个网格状态以做出运动决策,而在实际疏散过程中,每个人会从更大的感知范围内收集信息,并会主动避开障碍物,从而选择更合理的路径。针对此问题,建立考虑绕行行为的元胞自动机模型（DCA模型）,模型引入行人感知范围参数,用于反映行人对障碍物的反应程度或绕行倾向;通过建立单门疏散场景,研究绕行效应对疏散的影响。研究结果表明:考虑绕行效应时,行人能够更好地绕过障碍物,在出口前形成典型的拱形聚集形态;感知范围越大,拱形聚集形态形成的越快;通过将DCA模型与经典的无后退的有偏随机行走模型和场域模型分别进行比较,DCA模型可以减少不必要和不合理的后退运动行为,这与实际更为一致。     

基于结构重要度的地铁人员疏散瓶颈识别方法

为了提出一种新的量化人员疏散瓶颈的识别方法。以某地铁站为例,运用EVACNET4模型软件,模拟该地铁站发生火灾等事故时,人群的疏散情况,采用网络结构效益与结构重要度结合的方法查找疏散过程中的瓶颈所在,通过计算疏散瓶颈的结构重要度,将各瓶颈按其对车站安全疏散的影响程度排序,找出瓶颈制约点。结果表明:地铁站内的自动扶梯的开闭状态对疏散时间的影响很大,在发生火灾等特殊事件时应将自动扶梯停止运行,当作楼梯使用。同时,闸机的开闭状态也会影响疏散时间,但只要保障疏散过程中闸机可用,人员均能在规定的时间内完成疏散。通过对比分析门扉式闸机和三杆门式闸机的优劣,在建设地铁时,主要应以门扉式闸机为检票通道。     

人群疏散出口障碍物对疏散效率的影响规律研究

通常认为疏散出口应当保持畅通，避免障碍物阻碍通行进而降低疏散效率。但一些研究发现障碍物对疏散效率的影响可能并非完全负面，为了更全面、正确地认识障碍物对疏散效率的影响规律，在已有研究基础上，采用控制变量的方法，着重考虑障碍物位置和尺寸2个条件，通过构造不同条件的疏散场景，运用Pathfinder软件进行模拟仿真，分析获得障碍物位置和尺寸对疏散效率的影响规律:其他条件不变的情况下，障碍物距离出口由近到远变化，疏散效率呈现先降低后升高再降低的趋势；障碍物尺寸也对疏散效率有显著影响。效率曲线的趋势和极值为进一步的应急策略研究提供了参考和依据。     

多层建筑楼梯疏散宽度组合仿真研究

为探究事故发生时楼梯宽度对多层建筑疏散效率的影响,结合多层建筑楼梯疏散特点,建立多层建筑楼梯疏散模型。基于多层建筑疏散过程,以社会力模型为基础,分析多层建筑行人疏散方式,构建楼梯疏散汇流模型;计算各楼层行人汇流时间以及楼梯汇流疏散效率;以某多层教学楼为仿真案例,构建不同楼梯宽度组合疏散场景,仿真多层建筑物疏散过程,获取各楼层汇流时间及楼梯疏散效率。结果表明:楼层平台汇流持续时间与楼层所在位置正相关,楼层所在位置越高,汇流持续时间越长;低楼层楼梯宽度增加有利于优化中间楼层行人汇流作用,提高多层建筑疏散效率,而高楼层楼梯宽度增加则会加剧中间楼层行人汇流对疏散的不利影响,降低多层建筑疏散效率。     

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。     

人员疏散拥堵问题的博弈分析

从经济学的角度,应用博弈论中经典的"公共地悲剧"理论,分析疏散出口、安全通道等没有排他性所有权的稀缺性资源供给与需求之间的矛盾,提出了人员疏散过程中的博弈数学模型,揭示在理性的疏散人员追求自身收益最大化和没有有效约束与管制的前提条件下,疏散出口等公共资源会被过度使用的现象,即人员疏散过程中的"公共地悲剧"——人员拥堵,并在所提出的博弈模型基础上,从设计与管理的角度,给出一些解决拥堵问题的建议和对策。     

超市火灾烟气蔓延及人员疏散的模拟研究

针对某大型超市的实际建筑结构以及人员分布情况,利用计算机模拟设定了几种不同情况下的火灾场景,研究了火灾情况下影响人员疏散的因素,并根据烟气运动和人员疏散模拟的结果,对该超市人员疏散楼梯的数量、宽度以及位置分布进行评估.指出了实际超市火灾过程中人员疏散应该注意的一些问题,给出了合理的防火分区划分以及疏散楼梯的分配方式,对超市建筑人员疏散具有一定的指导意义.     

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。     

基于格子气模型的宿舍火灾人群疏散研究

为在宿舍发生火灾时给疏散人员提供最优的人群疏散方案,提高抢险救灾能力,将疏散过程分为两个阶段--学生发现火灾离开宿舍向走廊疏散,再由走廊向两端的出口疏散.综合考虑社会力因素,将优势方向权重算法与偏向随机行走格子气模型结合建模,对宿舍不同人数进行模拟,并通过Anylogic进行仿真计算.结果表明,格子气模型和优势方向权重算法能够真实模拟宿舍火灾疏散场景.     

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。