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.     

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。     

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。     

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。     

基于声学引导的元胞自动机疏散仿真研究

为了提高大型公共建筑人群疏散效率,采用广度优先搜索算法(Breadth First Search, BFS)建立“静态场强”,以声学引导、心理行为特性等信息建立“动态场强”,构建基于声学引导的疏散模型,并利用此模型研究不同声源特性对疏散的影响。结果表明,通过声学引导可以有效改变人的行为,使区域内的人员快速选择最优路径,大幅提高疏散效率。声源信号引导人员朝着同方向移动,在狭窄区域内易产生瓶颈现象。当背景噪声过高或声源频率与材料的最大吸声系数频率相近时,声学引导对疏散效率的提升较为有限。     

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。     

考虑环境熟悉度与引导的人员疏散元胞自动机模型研究*

为研究环境熟悉度及引导作用对行人疏散影响,建立考虑环境熟悉度及引导作用的行人疏散元胞自动机模型。模型引入环境熟悉度参数,将行人分为熟悉环境行人与不熟悉环境行人,不同的行人具备不同的运动方式;基于引导标志的有向引导作用构建引导场,使行人能跟随引导移动;以某超市为例,研究其环境熟悉度、引导作用及引导有效性对行人疏散的影响。结果表明:行人疏散时间随着环境熟悉度的增加而减少;在相同的环境熟悉度下,不熟悉环境行人选择跟随引导移动相比于随机移动及跟随行人移动疏散效率更高;环境熟悉度较低时,行人疏散时间随引导有效性提高呈现先减少后增加的趋势。     

基于微观仿真的同站台换乘站客流疏散研究

旨在对同站台换乘站的客流行为和规律,以及对车站乘客疏散时的情况进行分析和研究。通过建立同站台换乘站的微观疏散仿真模型,利用微观仿真软件VISSIM对某即将建成使用的同站台换乘站的仿真模拟,直观地对客流的疏散过程和疏散人群分布状况进行动态观察,通过改变模型的参数设置,考察不同情况下换乘站的换乘效率,得出提高换乘效率的措施和建议,并最终为换乘站的设施设计和运营管理提供辅助设计与决策支持。     

基于信息传播系统的人员疏散模型探讨

笔者提出了紧急疏散中狭义和广义信息传播原理,并在此基础上建立了一种基于信息传播系统的人员疏散计算机模型。狭义信息,即能被人员本身接受和作出反应可感知的信号,它的产生和传递对疏散过程有直观而显著的影响。而广义信息则是其进一步延伸,包括了疏散过程中各种具体行为和作用结果。为了更全面地模拟和再现疏散过程中人员行为,使用的模型引入了狭义的信息传播原理。该模型由4个子系统构成,即人员模型、信号模型、建筑模型和特殊场景模型,较为充分地考虑了火灾疏散中的关键因素。运用该模型不但可以对疏散中的人员特殊行为进行理论研究,而且可以为实际工程(如地铁站、体育场馆、教学楼、医院等高风险场所)进行疏散安全论证提供帮助。     

基于元胞自动机的弱视条件下群体疏散的仿真研究

根据人在弱视情况下的行为特征,建立基于元胞自动机的逃生模型,对弱视情况下的人群疏散进行了模拟。模拟过程中考虑了人的学习能力及人与人之间的相互作用等因素,模型加入吸引子使模拟人的疏散行为更为灵活。基于人能通过熟悉周围环境作出合理判断的学习能力,引入了"积累步长"的概念,使人的沟通判断能力(走过的路径、边界和出口位置通过交流能够获取)在模型中得到体现。获取足够信息的人可以避免多余的寻找,降低了逃生时间,体现了"人多力量大"的互助行为。通过大量的模拟实验,并讨论不同的环境条件对人群疏散的影响。     

地铁火灾人员疏散的研究

利用网络优化计算方法建立地铁火灾人员安全疏散的模型,结合南京地铁的具体情况进行了疏散模拟分析,并将模拟结果与南京地下铁道有限责任公司组织的站台实地火灾演练进行了比较、分析,从而验证了疏散模型的有效性。该模型的建立为地铁性能化防火设计提供了参考,也为地铁防火救灾工作提供科学依据。该模型与地铁火灾数值模拟相结合可以评估地铁火灾疏散设计的安全性。     

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.     

铁路客运站人员疏散安全风险模拟研究

通过分析乌鲁木齐站疏散安全状况,对铁路客运站的应急疏散能力进行评价,为客运站紧急疏散设施设计、疏散管理方法提供有效的建议与改善措施。本文利用疏散仿真软件Pathfinder构建了乌鲁木齐站模型,进行人员疏散仿真模拟分析,评估乌鲁木齐站疏散安全风险。结果表明:在设计高峰小时发送量8200人情况下,乌鲁木齐站整体疏散时间为393.8s,超出相关规范的车站疏散时间要求。     

基于安全性等价概念的人员疏散评价方法研究

本文采用确定性研究和随机性研究相结合的方法．在人群耐受能力和人员疏散准备时间服从正态分布规律的基础上．推导出了综合反映火灾发展过程、人群耐受能力以及人员疏散行为三类随机性的人员安全疏散的概率模型。应用安全性等价概念．建立了一种定量评价方法．可以判定人员安全疏散的性能化防火设计采用的替代性技术措施．是否和它所替代的“规格式”规范规定的技术措施的安全水平等价。最后利用该方法对某实际工程案例进行了安全等价性分析．选择了合适的设计方案。     

商业区与轻轨站厅开口处防火分隔失效时人员安全疏散评估

针对相连接部位开口处的防火分隔失效时人员能否安全疏散进行评估,研讨人员安全疏散评估过程中所采用的定性分析和定量分析方法。以某商场与轻轨站相连接开口处为例,考察当防火分隔耐火性能失效后,商场内人员和轻轨站的人员能否从火灾中得以安全疏散;通过火灾模拟的方法,采用BuildEvac和FDS软件分别对火灾时人员疏散状况和火灾烟气的蔓延情况进行人员疏散模拟和火灾烟气运动模拟。根据模拟计算结果,对商场内人员和轻轨站人员的安全性进行详细分析和讨论,从而得出实例评估结论:当排烟系统正常工作时,即使防火分隔(防火卷帘)失效,火场环境对商业区和轻轨站的人员生命安全在整个疏散过程中均不会构成威胁,所有人员都能安全疏散到安全地点。     

残疾人疏散安全研究现状与发展趋势

从残疾人类别、个体疏散能力与群体影响以及疏散环境3个方面汇总分析了目前国内外残疾人疏散安全研究现状,认为今后该研究方向应重点研究和解决以下6个问题,即残疾人的分类、对各类别进行系统研究、扩大样本量、残疾群体与健康群体在疏散过程中的相互影响、残疾人运动能力与运动距离的关系以及疏散环境对残疾人疏散能力的影响。