"鸟巢"演唱会人员疏散CA-BP仿真研究

针对现今大型活动中的人群踩踏事故频发问题,通过对"鸟巢"演唱会进行人流疏散仿真分析,研究紧急情况下人流疏散逃生规律及均衡疏散方法.通过设置人员速度、移动余值、出口逃生条件等因素扩展元胞自动机行人流模型,并借助Matlab语言实现可视化仿真模拟,以探究人流疏散逃生规律;引入疏散系数,并通过建立BP神经网络获取较优疏散系数,均衡各个出口所承担的疏散任务.结果表明,"鸟巢"演唱会在疏散过程中人群对通行出口的选择较为不合理,仿真疏散总时间长达455.5 s,与理想疏散曲线所得疏散总时间270.0s相比,存在40.7％的偏差,为减小此偏差引入出口疏散系数指导人群定向选择出口,通过仿真模拟得到的疏散总时间为312.0 s,减少约31.5％,出口选择不均衡现象被显著缓解.最后提出了针对疏散不平衡问题的相关措施.     

大型购物中心人员疏散引导模拟优化研究

紧急情况下,大型公共场所人员在疏散过程中往往慌不择路,导致疏散设施使用不均、疏散路径拥堵、疏散难度加剧。针对该问题,以出口和楼梯等疏散资源得到充分利用为目标,提出疏散路径优化的基本思想,运用EVACNET4建立建筑网络疏散模型,并以某大型购物中心为实例对象,开展“无路径优化、无疏散引导”和“有路径优化、有疏散引导”2种情景下的疏散过程模拟及对比分析,通过引导疏散实现路径优化方案和疏散效率的提升。研究结果表明:有路径优化和疏散引导的方案可实现更短的疏散时间、更均衡的出口利用率。     

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。     

地铁车站人员安全疏散仿真理论分析与应用

地铁车站的紧急疏散对保障地铁运营安全应对突发事件至关重要。在对比分析人群疏散行为仿真的理论与方法后,针对上海市某地铁车站设计要求,采用疏散模拟软件,考虑在不同灾害场景对该车站的人员疏散问题进行仿真模拟分析。结果表明:车站内疏散人群的具体位置对疏散时间和出口的利用率影响较大;人群疏散过程中,是否采取工作人员的合理引导及指示等人工干预方法对人群疏散路线的选择、节省疏散时间、保障逃生安全等十分重要。     

某高校教学楼火灾烟气运动规律与避灾仿真研究

以某高校教学楼为研究对象,利用Pyrosim结合Pathfinder软件进行火灾烟气运动规律和避灾仿真研究,以期获得火灾发生后各层人员的最佳疏散路径,从而有效避险。结果表明:火灾产生的烟气会沿着走廊向外扩散,并沿着楼梯向相邻楼层蔓延,高层人员的生命安全受到威胁严重;该教学楼在此次模拟中最佳逃生路线为教学楼东紧急出口。研究结论对高校教学楼火灾的防控和人员的安全疏散具有指导意义。     

体育馆中人员安全疏散的仿真分析

针对现今公共活动中的人群踩踏事故频发问题,应用计算机仿真技术研究紧急情况下建筑物中人群逃生规律及设施优化方法。设置人员体质、移动余值、出口逃生条件等因素,扩展元胞自动机(CA)行人流模型。利用Matlab语言实现可视化模拟。对莱阳市某体育馆进行人流疏散模拟,分析得到其安全设施的最佳设定参数,实现优化目的。结果表明:该体育馆仿真疏散完成总时间为103.5 s,可引发踩踏事故的疏散危险期长达49.0 s,疏散危险期长度为判断踩踏事故发生可能性的重要指标;出口宽度、数量均与疏散时间呈负相关,且均存在疏散能力饱和点。据此提出将宽度改建为2.5 m、数量增加到6个的优化方案,此方案疏散危险期为9.0 s,疏散总时间缩短到33.5 s。     

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。     

开放型公共场所应急疏散标识优化设计方法研究

为优化设计开放型公共场所的应急疏散标识,根据最短疏散时间、出口匹配原则建立两步优化模型,利用计算机仿真技术及数学优化模型,对开放型公共场所的疏散方案进行优化,合理分配各出口的疏散人数,对区域进行划分并设置相应的疏散标识。以某广场为例,运用上述方法进行疏散标识的优化设计,验证了该方法的可行性和适用性。优化结果表明,各出口的疏散人数分别调整至为282、143、152和424人后,疏散时间较初始状态降低了45.3%。该优化设计方法不仅可为开放型公共场所应急疏散标识的设置提供支持,还可为其他场所制定疏散方案、设置疏散指引标识提供参考。     

基于数值模拟的某地铁车站人群紧急疏散研究

为了模拟分析地铁疏散影响因素,提出针对性应急疏散策略,达到提高疏散效率的目的。本文以某地下二层岛式车站为例,运用人员紧急疏散仿真软件Pathfinder,建立了车站紧急疏散仿真模型,研究了各区域人数变化情况、各连接处的通行速率以及疏散瓶颈位置。结果表明:现行条件下,该车站的疏散预警阈值为2000人,疏散时间约326s;疏散瓶颈出现在站台层疏散楼梯处,拥堵时间约为120s,且站台层人数越多,拥堵时间越长。因此,当超过2000人时,车站应限制人员进出比例,加强人员引导,提高出站效率,确保站内人员可安全、有序疏散。同时,针对疏散瓶颈位置,站厅层自动检票闸机数量的确定应结合楼梯的通行速率,减低人员疏散时间。     

楼房井道火灾的烟气运移-弥散中毒过程研究

为研究老式学生宿舍垃圾井底部起火产生的高温有毒气体的运移扩散过程,采用火灾动态仿真模拟软件FDS对其进行了仿真模拟,并提供应急预案参考.运用控制变量法并选择不同火灾工况对火灾危险形成规律进行分析,依据最不利原则和数值仿真模拟,探讨人体在有毒烟气热环境中的耐受时间及最佳安全疏散时间.结果表明:垃圾井起火时,走廊门与窗户均开启状态下人员逃生最困难;火灾发生后有毒气体CO蔓延使人丧失行为能力的时间为3.95 min,是主要危险因素;18 m垃圾井起火后产生烟囱效应,六楼(顶楼)受灾最严重,可用疏散时间仅为10 s;改造竖向垃圾井顶部为开口状态可降低疏散通道CO质量分数为原来的1/45～1/30,延长疏散时间到8 h,为人员安全疏散提供了保证.     

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。     

我国公共场所应急疏散技术和标准发展对策初探

分析总结了国外公共场所应急疏散技术和标准的现状和发展趋势,在结合我国公共场所应急疏散技术和标准现状的基础上,提出了我国公共场所应急疏散技术以及应急疏散标准发展的对策建议。在我国公共场所应急疏散技术方面,应加强在应急疏散人员行为特性汇总分析、应急疏散模型和应急疏散应用技术等方面的研究工作,同时国家应加大应急疏散技术研究的投入力度,并积极鼓励科研机构扩大与境外科研机构的交流与合作。另外,在公共场所应急疏散标准方面,主要应加强应急疏散管理和应急疏散产品标准的研究,为公共场所的应急疏散提供必要的指导和技术支撑。     

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。     

大型公共场所多源疏散的控制流模型研究

以现有的单源最快流控制算法为基础,考虑人员在大型公共场所中的实际分布状况,遵循最大限度利用各出口的原则,提出针对多源疏散的全局最优化算法。根据此算法可以得出各疏散源点经过各出口的疏散人员数量以及人员的行走路径、从源点出发和完成疏散的时刻。将算法应用于某百货公司的案例研究表明,在多源疏散的情况下,各源点依次按照单源最快流控制算法进行独立疏散,能够保证每个源点的最优疏散,但整体的疏散效率并非最优;而应用全局最优化算法进行疏散,可以充分利用疏散过程中不同出口的疏散时间差,取得减少整体疏散时间、提高疏散效率的效果。     

考虑熟悉度与恐慌效应的人群引导疏散仿真算法研究*

为研究紧急情况下人群疏散行为特点,结合势场理论和多出口选择模型,建立考虑引导、熟悉度和恐慌效应的PFT-LMES人群疏散算法。通过搭建有障碍和无障碍2种室内场景,研究不同环境熟悉度以及行人密度下引导作用对人群疏散效果的影响。研究结果表明:引导作用能够提高疏散效率,平衡各出口利用率,引导效果随行人密度增加更加显著;总体疏散时间随引导强度的提高表现为先减小后增大;当接受引导的人数占总数的42%时,2出口各自选择人数与出口通行能力比例基本一致,引导效果达到最优;相对于环境熟悉度较高的人群,不熟悉环境行人的引导效果更为显著。研究结果可为大型场所的紧急高效疏散提供参考。     

基于多因素出口选择的建筑疏散指示优化设计

建筑疏散指示标志关系到人们的生命安全,为了寻找一种更为有效的引导疏散的思路,实现紧急疏散时合理、有效地引导人员逃生,提出了以疏散人员到出口的距离、出口宽度和出口区域人员密度三个因素为基础的出口选择模式作为建筑疏散指示标志的设计规则;研究了仅考虑距离因素选择出口时疏散人员分配失衡的现象,展示了以人员到出口的距离、出口宽度、出口区域人员密度三个因素为基础的出口选择引导模式对建筑疏散的优化效果。研究结果表明:根据距离、出口宽度和出口区域人员密度三个因素来确定疏散指示标志设计的规则,避免了人员密集建筑场所“就近出口”带来的不利因素,实现了疏散资源的高效利用。     

地铁事故应急疏散模拟及优化研究

为探究如何提高地铁车站应急疏散的效率,以我国近十年来地铁常见事故类型统计为基础,在事故风险分析的前提下,利用风险矩阵和元胞自动机设定应急疏散等级,分析不同事故水平下相应疏散措施。以北京地铁西直门站为实例,使用疏散仿真软件Pathfinder构建模拟环境,对高峰时期下站内最短逃生路径进行疏散模拟;按照事故与疏散的响应过程,从预防次生事故角度出发,针对西直门站疏散过程中可能发生的踩踏事故的诱发因素进行优化;研究拥堵对疏散进度的具体影响,选取使用率较低的M通道设施,进行不同使用率下的多次模拟,得到最优的疏散方案,研究结果可为进一步提高疏散设施利用率、改善应急疏散效果提供技术支持。