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。     

磁悬浮车辆中人员紧急疏散的仿真研究

为了对研制的八达岭低速磁浮试验列车人员疏散安全性进行评估,考虑从磁浮车辆的空间布局和人员紧急疏散的特点,在现有的元胞自动机模型和行人流模型基础上,通过人员动态调整自身速度、动态修正人员行为等技术,建立了一种基于车辆环境约束以及人员行为特性的元胞自动机模型。该模型具有人员速度可变、能以自组织现象修正人员行为的特点,经过比较验证,模型的仿真过程更加接近真实情况,仿真结果与一般经验公式得到结果相吻合。以我国正在研制的八达岭低速磁浮试验列车为仿真对象,对车辆布局对其人员的安全疏散的影响进行了计算机仿真和分析,找出了影响人员疏散效率和时间的关键因素,为设计改进提供了依据。     

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。     

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。     

考虑主动避让行为的养老场所人员疏散研究

为明确主动避让行为对养老场所人员疏散的影响,建立考虑主动避让弱势群体行为的元胞自动机模型,模型分别考虑避让弱势群体前方行走区域、斜前方行走区域、前方和斜前方行走区域对人员疏散的影响;分析不同避让方式下弱势群体比例、行人密度、弱势群体位置分布对整体疏散结果的影响.结果 表明:主动避让弱势群体行为能够降低疏散时间,增加疏散...     

基于元胞自动机的火源威胁下人员疏散模型*

为研究火源对人员疏散的影响,在现有场域模型的基础上进行扩展,结合元胞自动机提出1种考虑多出口吸引、人员从众行为与火源威胁3者耦合作用的场域疏散模型。此模型综合考虑心理和环境等因素,定量描述人员之间、人与环境之间的相互影响,将出口吸引、从众心理与火源威胁3个影响行人疏散决策的元素归一化,以静态场和动态场耦合作用确定的转移概率作为行人移动的准则。采用此模型,分别对火源位置、火源威胁范围扩散速度在疏散中的影响进行模拟研究。结果表明:模型在一定程度上能够反映火源威胁下行人的疏散过程,再现了行人躲避和趋众行为,能为火源威胁下行人疏散提供理论借鉴。     

人员疏散的二维元胞自动机随机模型研究

用自主研发的二维元胞自动机(CA)随机模型模拟人员疏散过程,不仅给出了疏散时间,还可观察到疏散过程中的一些典型现象,如门口集结或堵塞.进一步分析了初始人员密度对疏散的影响,结果表明,人员初始密度越大,疏散过程中的出口平均流量越低,即疏散效率越低.在基本模型的基础上,建立了人员疏散二维元胞自动机扩展模型,用以模拟人员倒地行为对疏散过程的影响.结果表明,人员倒地数目增加,疏散时间成非线性增加;若某条疏散路径上有人员倒地,其后续人员可能"舍近求远",改变疏散路径的过程导致疏散时间增加.模型着眼于模拟人的行为细节,从而为以后的细致研究打下了基础.     

公共场所人员应急疏散引导研究

在公共场所应急疏散的过程中,应急疏散人员往往需要更多地依靠自身经验,而非传统的完全理性决策。为解决这一问题,提出一种具有引导者的多主体系统人员应急疏散交互模型,对模型中的Agent进行分类,建立单独Agent、结伴Agent和引导者Agent三类群体Agent,对疏散人员在引导者的指挥和控制作用下进行模拟。仿真结果表明在应急管理中设置引导者,可以在疏散初始阶段引领疏散人员快速明确疏散目标,减少迂回现象;疏散过程中合理疏导人群利用疏散出口,避免某一出口过度拥堵;引导者在疏散过程中进行密度控制,可以使整个疏散过程更合理有序,整体提高疏散效率。     

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。     

BuildSGEM在体育场馆人员疏散模拟中的应用

文章简要介绍了BuildSGEM软件的原理和该软件的应用现状,并以某体育馆为例,运用BuildSGEM软件,在该体育馆中,对设定火灾场景下人员的安全疏散进行了模拟和分析,从而得到人员疏散完毕所需要的时间。结合FDS模拟所得人员疏散的可利用时间,文章根据安全疏散判据,得出该体育馆所设置的出口满足人员安全疏散的要求这一结论。文中详细阐述了运用BuildS-GEM进行模拟计算时,从初始条件的设置到结果分析并最终得出结论的过程,从而很好阐释了BuildSGEM的应用方法及其特点,不仅为该体育馆作了安全疏散分析,同时也为实际工程提供了实用参考及宝贵建议。     

基于元胞自动机的复杂建筑物中人员逃生模型研究

针对复杂建筑物中人群安全疏散问题,在原有的元胞自动机行人流模型基础上,利用不同人员行进速度、不同方向行进速度的差异以及疏散连续性等特征优化该模型,使其在模拟逃生规律和疏散时间方面更加合理、可靠。通过多组人群行进速度测定试验,利用曲线拟合方法,获取不同属性人群向不同高度的台阶行进的速度,并制定台阶等级划分规则,优化人员速度计算方法,结合累积位移量,构建复杂建筑元胞自动机模型。利用Matlab软件建立原有疏散模型及复杂建筑元胞自动机模型,分别模拟某海豚表演馆疏散情况。结果表明,复杂建筑元胞自动机模型的模拟数据与实际演习数据相比,在疏散总时间方面存在5%~8%相对偏差,相比原有疏散模型,在模拟复杂建筑疏散问题中更具说服力。     

地铁高架车站火灾时人员疏散的性能化设计

地铁高架车站的人员安全疏散设计的原则是首先需要满足《地铁设计规范规》的要求,同时也要满足火灾工程学的安全疏散要求。本文首先介绍了地铁高架车站人员疏散通道的性能化设计过程和方法。选取广州地铁四号线典型高架车站,采用火灾场模拟和人员疏散动力学模拟的方法,计算模拟高架车站的站厅火灾时的烟气蔓延过程,以及高架车站的人员疏散过程。研究指出现有的通道设计能够确保在火灾时人员能够安全疏散。计算过程和方法可为国内地铁高架车站的人员疏散设计提供参考。     

地下大型商场火灾时期人员疏散计算机模型

地下商场的火灾危险性决定了地下商场的防火设计应以保护人员的生命安全为首要目标。为此,开发了火灾时期人员疏散计算机模型FEgress,该模型可以计算在建筑物内不同位置处发生火灾时,从火灾发生到人员疏散结束所需的时间,与火灾模拟软件相结合,可以评价火灾时期人员生命的安全性。本文详细阐述了模型的有关概念及计算原理,并简单介绍FEgress的应用。     

基于Pathfinder软件的飞机人员疏散模拟

为弥补飞机适航审定过程中难以大量开展人员疏散演习的缺陷,使用Pathfinder软件对飞机人员疏散模拟开展了研究.根据波音777-200飞机的疏散设施结构,按CCAR-121-R4部要求的标准人员组成,以及实际中的可信不利的人员组成,分5个场景分别进行疏散模拟.根据模拟结果,对影响飞机人员疏散的疏散出口使用率和人员组成进行了分析.结果表明,标准人员组成的疏散模拟结果超过90s,对疏散出口使用率进行优化后,疏散时间才满足90 s的要求.合理的疏散出口使用比例能够减少11％疏散时间.相同人员数量不同人员组成时,疏散时间变化较大.在老年人占80％的疏散场景2中,疏散时间达到107 s;在青少年占50％的疏散场景5中,疏散时间达到96.52 s.通过设置不同人数的疏散场景,并对结果进行曲线拟合,确定了不同人员组成时满足90 s要求的最大允许容纳的人员数量.疏散场景2、3、4和5在满足疏散时间为90 s时飞机所能承载的最大人数分别为310、316、321和329.     

元胞自动机在矿山地质灾害预测中的应用

本文根据复杂性科学理论,论证了地质灾害系统是一个复杂大系统。元胞自动机（Cellular Automata,CA）是一种重要的复杂性科学研究工具,本文阐述了元胞自动机的基本原理和方法,总结了其基本特点,认为元胞自动机在安全科学与技术领域有着广阔的应用前景,并探讨了其在滑波预测、地下水渗透、岩爆预测等几种矿山地质灾害预测中的应用。     

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。