智能疏散指示标志诱导系统优化设计与人流控制研究

为改善疏散指示标志在紧急情况下的疏散引导效果,基于逃生者的信息感知等因素,开发智能疏散指示系统的疏散路线优化算法。将安全疏散的基本原则、智能疏散指示系统的设置位置、建筑空间结构及典型火灾场景相结合,综合考虑路径长度、出口宽度、人员密度以及疏散人群分布等因素,针对特定场景,改进智能疏散指示标志。结果表明:改进后的指示标志能指引人员迅速找到疏散路线,有效地缩短疏散时间;将指示标志的控制作用纳入人群分布预测模型,可得到更接近真实情形的疏散人群分布预测模型。     

基于改进CPT的矿工HVB变化分析

为探究矿工习惯性违章行为(HVB)的变化路径,从演化博弈的角度,基于改进的累积前景理论(CPT),构建矿工与安全监管人员间的收益感知矩阵;在综合考虑双方利益的基础上,引入薪酬激励作为变量,构建奖酬变动对矿工HVB变化的影响模型;以王庄煤矿为例,运用Matlab仿真软件模拟验证改进措施。结果表明:以改进的CPT为基础的演化博弈能有效探究矿工HVB的变化过程;只有当4个约束不等式同时被满足时,安全程度才能达到最高;在一定条件下,薪酬激励程度越高,矿工违章行为发生概率越低。提高薪酬水平和矿工风险感知能力有利于降低矿工HBV的发生概率,提升煤矿安全管理水平。     

煤矿安全氛围的溢出效应研究

为研究煤矿安全氛围溢出效应,采用文献研究和主成分分析方法,辨识煤矿安全氛围,将其划分为8个因素24项测量指标;辨识煤矿安全氛围溢出效应,主要包含3种方式12项测量指标;对分属于安徽和山西的4个煤矿中的220位矿工展开问卷调查,以安全氛围包含的8个因素为内在潜变量,以溢出效应包含的3种外溢方式为外在潜变量,从矿工工作、生活整合视角,构建煤矿安全氛围溢出效应结构方程模型(SEM),剖析煤矿安全氛围各要素对矿工生活影响的外溢路径,挖掘煤矿安全氛围外溢效应中各要素作用机理。结果表明,安全氛围不仅影响矿工工作能力和安全水平,而且显著影响矿工的生活行为、技能和价值观。     

基于改进蝴蝶算法和社会力模型的多出口疏散模型研究*

为提高多出口场景下行人疏散效率和精度,基于蝴蝶算法和社会力模型,提出一种新的应急疏散仿真路径规划方法。在原有社会力模型中,考虑距离出口远近及行人所处位置拥挤度对运动过程中期望速度的影响,引入速度调节因子,描述行人在疏散中的期望速度变化;针对蝴蝶算法中后期收敛速度慢和易陷入局部最优的缺陷,提出自适应感知概率参数以增强局部搜索和全局搜索之间的平衡;在每轮迭代结束时引入迭代局部搜索策略,扰动局部最优解获得中间状态,并重新搜索上述中间状态得到全局最优解。研究结果表明:提出的应急疏散仿真路径规划方法在多出口环境下能够更有效地利用出口资源,提高疏散效率。     

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。     

公路隧道火灾发生位置与人群疏散通道仿真研究

利用EXODUS建立隧道的仿真场景,确定疏散人群仿真参数,并将出口工效OPS作为评价疏散效率的指标,分析不同火灾发生位置对疏散时间的影响。采用K-means算法分别对火灾发生位置和人群疏散通道位置进行聚类,并建立基于两者影响下的出口工效模型,通过对该模型求偏导,得出隧道火灾发生位置和人群疏散通道选择之间的关系。研究结果表明:火灾发生位置越接近人行横通道,疏散时间波动越大,人行横通道和隧道入口的疏散时间随人群疏散区域分界线变化,当火灾发生距人行横通道20~110 m时,变化明显,当距140~350 m时,变化平稳;出口工效OPS总体呈现不稳定的阶梯状变化趋势;火灾发生位置和人群疏散通道的最优位置呈线性递减关系。研究结果可应用于隧道应急指挥中心管理人员制定有效疏散路径和采取诱导分流人群措施。     

模式搜索算法在毒气泄漏中的源强反算

基于泄漏源下风向的浓度监测数据并结合大气扩散模式建立反算模型,以确定泄漏源的位置和强度。以扩散模式仿真的浓度数据与监测数据的匹配度作为目标函数,将反演问题转化为优化问题,利用模式搜索算法迭代优化。以高斯模型为例验证了算法的可行性,结果表明利用探测器提供的测量浓度值,模式搜索算法能够在较短时间内搜索到最优解,在计算复杂性或时间上较梯度型算法和智能优化算法有一定优势。该算法能够及时而准确地反算出泄漏源强度和位置,为事故的应急响应与救援提供依据。     

智慧城市背景下的火灾实时疏散系统

为尽可能减少火灾给城市居民带来的生命威胁与财产损失,首先提出基于物联网(IoT)技术的智慧城市火灾实时疏散系统构建思路;该系统由感知层、数据处理层和应用层组成,其中,感知层主要通过窄带物联网(NB-IoT)技术、超宽带(UWB)技术,实时采集并传输建筑内的火情信息和人员位置信息;数据处理层主要基于Floyd算法和建筑拓扑图规划人员最优疏散路径;应用层则根据疏散路径规划结果指导人员疏散。然后以天津市智慧城市建设示范区域中的学术交流中心为例,选取人员密集区域分析UWB基站布置原则,将建筑平面结构拓扑化;并结合建筑内火灾危险源位置,利用Floyd算法规划疏散路径,同时利用三维模型展示疏散路线;再借助Pathfinder软件模拟优化前后的人员疏散情况,对比所用疏散时间和疏散距离,结果表明：人员自由疏散选择的路径距离较长,算法优化后的疏散距离为34.9 m,缩短了11 m,疏散用时为30.9 s,减少了9.7 s,提高了疏散效率。     

水网地区危化品应急资源优化配置模型

我国水网地区航道纵横交织成"网状",具有联通性、聚集性及应急救援路径选择多元性等特殊性,对水网地区危化品应急资源进行优化配置,能够对事故作出快速响应,减小事故损失,提高应急救援服务效率和水平。首先利用K-Means聚类算法对事故点进行聚类,确定应急资源点位置,完成选址模型;然后在此基础上,以最小化应急资源数量为目标,建立基于随机规划的应急资源分配模型,并利用遗传算法求解。将某水网地区作为算例进行验证,结果表明,该模型能够很好地满足实际配置需求。     

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。     

翼身融合客机应急撤离建模与仿真方法研究

为研究翼身融合(BWB)客机的应急撤离流程及问题，以我国自行设计的BWB客机布局方案为对象，利用智能体建模方法搭建了该客机舱内应急撤离仿真试验模型，进行仿真试验研究。通过4因素3水平正交试验研究了主过道宽度、引导模式、隔板状态、出口数量等因素对该型客机应急撤离效果的影响，并对仿真试验模型进行了优化与验证。结果表明，主过道宽度在区间[48.26, 55.88] cm变化时会显著提高撤离效率；引导因素对撤离效果影响最显著；舱门引导与区域引导相结合的模式下撤离效果最优，撤离时间为108 s。研究形成了基于社会力模型的智能体在BWB客机应急撤离仿真研究中的应用方案，为其改进设计和制定更优应急撤离方案提供了建议和数据依据。     

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。     

航站楼恐怖袭击情景下疏散过程仿真研究

为应对恐怖袭击的威胁,本文以某大型机场航站楼为环境,应用模拟仿真工具构建刀斧砍杀情景下航站楼内的人员疏散过程模型,分析该情景下人员疏散和伤亡情况;然后利用正交实验对该情景下人员疏散及伤亡的影响因素进行定量对比研究,提取显著的影响因素。实验数据表明,人员数量A、砍杀工具类型B、恐怖分子位置C、恐怖分子数量D4个因素P<0.05,均对被袭击总人数、死亡人数、疏散时间有显著影响;高风险水平组合为A_(3)B_(3)C_(3)D_(1);D、B为关键影响因素。该模型能够展示刀斧砍杀恐怖袭击情景的演变过程,为机场预防及应对该类事件的发生提供改进建议,也为应急预案制定提供数据依据。     

高速公路隧道与互通出入口小净距路段行车风险评价方法

为评价隧道与互通出入口小净距路段的行车风险,提出了基于交通流仿真的行车风险预测模型。首先,在明确小净距路段长度的基础上,定性分析其行车风险,从非交通流和交通流的角度选取风险影响因素;其次,通过实地调研采集的视频数据对交通仿真模型进行标定,结合风险与影响因素的关系,将交通冲突率作为风险评价指标;然后,通过单因素和多因素试验量化了风险影响因素和风险评价指标间的关系,揭示了小净距路段的风险成因,利用多元非线性回归法构建了风险度量方程,并采用K均值聚类算法将风险评价标准划分为5个等级;最后,选取某些山区高速公路隧道与互通出入口小净距路段对风险预测模型进行验证。结果表明：净距长度、主线设计速度、交通量、大车型比例、转向交通量比例、车道数对出入口路段的行车风险具有显著性影响;对于出口路段,“指数函数+幂函数”组合形式的拟合度较好,R²=0.896,对于入口路段,“二次多项式+指数函数”组合形式的拟合度较好,R²=0.855,模型评价结果与实际事故数的趋势基本一致,可适用于小净距路段行车安全风险评价。