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。     

出口条件对人员疏散的影响及其分析

采用社会力模型对紧急情况下(如火灾发生时)的人员疏散现象进行了模拟，重现了实际疏散中出现的典型现象，着重研究了出口宽度、出口厚度等建筑结构特征以及期望速度等人群特征与疏散时间之间的关系。结果表明，上述建筑结构特征对疏散时间的影响存在一个渐近关系；随着人群期望速度的变化，疏散时间存在一个最佳值。这些结果可望指导建筑物的疏散设计和建筑火灾等紧急情况下人员的安全疏散。     

基于图论与排队论的人员疏散优化模型研究

以办公楼火灾事故为场景,着重对人员疏散运动时间进行优化,主要考虑缩短应急疏散过程中的人员反应时间及疏散运动时间,通过选择图论理论对疏散最短路径进行优选,对壅滞时间的优化则选用排队论理论,提出了防止人群排队壅滞的安全判据,构建了一个基于图论与排队论的疏散优化模型。以某办公楼建筑为例进行疏散模拟,研究了其在火灾场景下的出口宽度,疏散通道长度,分支入口数、宽度以及人员移动速度等对疏散时间的影响。结果表明,建立的基于图论与排队论的疏散模型,对于合理设计疏散路线和优化建筑物的出口和通道结构具有一定的实用价值。     

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。     

高校宿舍建筑火灾场景人员疏散模拟研究

采用Building Exodus 4.0模拟软件,研究了某校园宿舍建筑火灾场景下的出口宽度,可用出口数目,可用疏散楼梯数目以及人员对出口的熟悉程度等对疏散的影响规律.结果表明,在出口宽度到达某一阈值前,所需疏散时间随其增加而减少,超过该阈值之后,继续增加宽度对所需疏散时间影响甚微;随着可用出口和疏散楼梯数目的增加,所需疏散时间逐渐减少;人员对出口越熟悉,所需疏散时间越短.     

人员疏散时间预测与分析

由于大量火灾事故的不断发生,火灾防范和安全疏散成为一个重要的研究课题。为了探讨人员疏散规律,笔者应用排队论知识及结合“社会力”模型,并综合考虑到建筑结构特征、人员密度及个体的作用和差异,建立了人员疏散模型。通过计算机模拟确定人员疏散时间,结合实例阐述了出口宽度等建筑结构特征、人员密度与疏散时间的关系,结果表明,该模型得到的结果与实际基本相符。通过对人员疏散规律的研究,可以帮助人们优化建筑物的内部结构,特别是门宽,疏散通道的个数,从而加快紧急情况时的疏散速度,减少人员的伤亡;还可以帮助人们设计出正确的管理措施,保证大规模的群众集会时的人员的安全。     

不同房间结构下人员疏散的CA模拟研究

采用元胞自动机模型分别对不同房间结构中的人员疏散进行了模拟,重点研究了人员密度和出口条件对疏散时间的影响.结果表明,疏散时间随着人员密度线形增加;根据建筑结构的不同,采用多出口对疏散时间有不同程度的减少.该模拟结果对于出口的设计和人员的安全疏散具有一定的指导意义.     

障碍墙对人员疏散影响的数值模拟研究

为了研究出口前障碍墙对人员疏散的影响,采用数值模拟的方法分析了不同人员密度以及不同障碍墙设置条件下的人员疏散过程。结果表明,障碍墙的存在增加了疏散距离,从而增加人员疏散时间,且人员密度越大,疏散时间的延滞越严重;障碍墙与出口的距离不宜小于出口宽度,两者距离小于出口宽度时会严重降低出口的流量系数,增加人员疏散时间,两者距离达到出口宽度时对人员疏散的影响较小;障碍墙的长度不宜超过出口宽度,长度不超过出口宽度的障碍墙对出口的流量系数影响较小,长度大于出口宽度的障碍墙严重降低出口的流量系数,增加疏散时间。随着出口宽度增加,疏散时间减少,障碍墙会降低出口的有效宽度。研究结果为实际工程设计及应用提供了一定的参考依据。     

基于元胞自动机的人员疏散出口选择博弈模型

为提高人员出口选择行为的疏散效率，针对紧急情况下多出口房间的人员疏散过程，提出了一种结合博弈论方法和元胞自动机模型的出口选择优化模型。该模型基于博弈论中的最佳反应动力学概念，考虑了疏散人员之间的相互影响，其中每个人员通过对其他人的选择策略做出最佳响应。分析了影响人员出口选择行为的关键因素，包括人员的耐心坚定程度、出口可见性和出口熟悉度、出口布局以及最佳出口间距等。并将此模型与模拟软件Pathfinder的进行对比，验证了其高效性。结果表明，低耐心程度会导致人员犹豫徘徊行为，不利于疏散。对于单出口选择情况，出口位置分布在墙壁中间时人员疏散效率最高。对于多出口选择情况，当两个出口位于同一墙壁时，出口的最佳间距应设为所处墙壁长度的0.5倍。而位于不同墙壁时，出口对称设计下的人员疏散选择时间最短。     

公路隧道人员疏散时间计算模型及应用

为精确计算隧道人员疏散时间并为疏散通道合理设计提供理论依据,综合人员疏散距离、运动速度、隧道宽度、出口流量以及交通量等参数对人员疏散时间的影响,提出一种新型公路隧道人员疏散时间计算经验模型,全面考虑出口处发生交通堵塞的临界条件、堵塞开始时间及堵塞持续时间;基于该模型,以某水下隧道为例,分析隧道设置不同横向/竖向疏散通道时,隧道人员荷载密度、人员运动速度对人员疏散时间和出口堵塞状况的影响,提出横/竖向通道等效设置间距基本关系。结果表明:在隧道横/竖向通道不同疏散方式下,人员疏散时间受行走速度影响程度不同,而与人员荷载密度关系极大;同等条件下隧道横通道疏散能力明显大于竖向疏散通道。     

基于行人疏散模型的建筑出口设计优化研究

研究了元胞自动机人员疏散模型,在疏散模型中考虑了行人间的竞争斥力和相互摩擦作用,并利用疏散模型对行人疏散进行了数值模拟研究。结果发现:竞争斥力和摩擦力均对行人疏散造成阻碍效果,延缓了疏散进程,且疏散人员越多影响作用就越明显;分析指出多出口分流能够有效地抑制竞争斥力和摩擦力的消极作用,通过最大限度的减少人员聚集,减弱作用力的影响。因此,在出口宽度确定的情况下,可以通过双出口或多出口设计提高疏散效率,增加逃生机会。     

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。     

应急引导人员对地下商业街安全疏散的影响研究

地下商业街群死群伤事件表明,当火灾等突发事件发生时,被困人员的疏散延迟是造成大量伤亡的主要原因。应用Building EXODUS模拟软件,对哈尔滨市西城汇地下商业街一个分区内人员疏散情况进行模拟,比较了无组织疏散与设置应急引导人员两种情况下的安全疏散方式,在时间上后者能节约10%-30%。提出了在不增加出口数量及改变出口宽度的情况下,运用应急管理手段增加应急引导人员,能够减少出口拥堵情况,更有利于安全疏散。在地下商业街事故状态下,合理组织配置应急引导人员,能够起到减少事故损失的作用。     

人员密度和出口宽度的不确定性对疏散行动时间的影响

基于Kikuji Togawa所提出的常用人员疏散行动时间经验公式，使用拉丁超立方抽样法，研究房间人员密度和出口宽度的不确定性对疏散行动时间的影响。得出二者服从均匀分布和正态分布条件下，疏散行动时间的概率密度直方图和累积概率曲线。结果表明，人员密度和出口宽度的不同分布形式对疏散行动时间都有显著影响，二者服从正态分布时，计算得到的疏散行动时间范围比服从均匀分布小，且较为集中。而服从均匀分布时，计算得到的疏散行动时间在其范围内则较为均匀、分散。在小概率0～0．1区间范围内，人员密度和出口宽度服从正态分布时，计算得到的疏散行动时间累计概率值明显较均匀分布小，说明二者服从正态分布得到的疏散行动时间值偏于保守。二者均为不确定参数时，假定人员密度服从均匀分布，出口宽度服从正态分布时计算得出的疏散行动时间值偏于保守。     

考虑儿童运动特性的小学教学楼楼梯间人员疏散研究

为研究小学教学楼楼梯间人员运动行为以及影响人员疏散的因素,开展人员疏散实验并构建疏散模拟场景。基于疏散实验研究不同实验场景的出口流量和人员运动速度,通过疏散仿真模拟,分析不同人员运动速度、人员数量及疏散策略对疏散的影响。结果表明:排队下楼的人员运动速度比紧急疏散人员低22.7%,自由上楼人员运动速度比排队上楼人员高8%;人员总疏散时间随人员运动速度的增加而降低,但总疏散时间随速度增加而降低的幅度变小;加入分层疏散策略会增加人群疏散总时间,但整个疏散过程人员分布均匀,在建筑瓶颈不易产生人员过度拥挤现象,因而在疏散过程中应适当采用分层疏散策略。     

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。     

烟雾场景下的人员疏散仿真研究

针对人员疏散时受烟雾扩散实时动态变化影响较大的问题,建立一种改进的元胞自动机模型,用于烟雾场景下的疏散仿真。首先,在动态参数模型基础上提出烟雾场景下疏散人员视野半径的变化规则,以描述烟雾环境变化对人员行为的影响;同时,建立区域从众行为的运动规则;然后,利用该模型对单双出口场景下的人员疏散过程进行数值模拟研究;最后,分析烟雾场景下视野变化、从众行为及出口宽度对于疏散的影响。研究表明:从众行为在部分情况下对疏散作用具有不确定性,引导员的存在可使疏散效率极大提高;视野范围的变化对疏散时间有一定影响,疏散人员数量较少时影响较大;增加出口宽度能够提高疏散效率,但当出口宽度达到一定程度时效果提升不明显。     

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。     

大型公园密集人群应急疏散的模拟和对策研究

利用基于元胞自动机的计算机模拟技术对某大型公园人员疏散进行了案例研究.通过调研分析了该公园的客流量及游客游览特征,结合人员疏散软件对公园进行建模,构成了疏散的拓扑结构,利用此模型对人员紧急情况下的疏散过程进行了模拟,得到了疏散速率随时间变化规律.综合考虑公园出口的游客使用情况、人员流量及游客游览特征等的影响因素,模拟了疏散出口的熟悉度、人员容量和分区疏散3种情况下的人员疏散过程,获得了不同条件下的人员疏散状态,找到了人员疏散影响因素.     

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.