视野受限定量控制条件下疏散人员运动特性研究

为探究视野受限环境对疏散人员运动速度和步态特征的影响，通过设计安全可靠的试验方法实现人员不同程度的视野受限状态及定量化测量，开展不同能见度条件下的个体疏散试验，提取行人高精度运动轨迹，分析视野受限条件对人员运动速度、步长、步宽和步进时间的影响。结果表明：在低能见度环境中，行人无法保持直行，身体摆动幅度较大。运动速度和步长随着能见度的增加而增加，而步宽与步进时间呈现相反的趋势。当人员视距大于8 m时，疏散速度并无显著差异，采用对数函数拟合获得能见度与运动参数间的定量关系。通过线性拟合速度与步态参数关系，发现步长随着速度的增大而增加，而步宽和步进时间与速度成反比。     

心理迫切因素对行人疏散动力学的影响研究

为更准确地描述行人疏散动力学特征,利用目前行人疏散模型对行人疏散进行模拟研究发现:疏散空间行人拥堵时,会出现疏散区域某些位置的行人一直处于竞争劣势而保持位置不动的现象,这与行人实际疏散运动不符.考虑到现实情况,行人在等待的过程中会积极寻找机会,实现成功疏散;基于此,在疏散模型中引入了心理迫切因素的概念,表征了行人等待过程中竞争能力的变化,完善了行人疏散模型.对新模型模拟研究发现,在考虑等待时的心理迫切因素后,该模型能够更好地表达行人疏散的动力学特征,可更为准确地再现行人的疏散运动轨迹和路径,同时研究发现,引入等待迫切因素后并不会影响总的疏散时间.     

考虑行为特征的人群疏散模拟研究*

为研究聚集活动中的行人在移动过程中所表现出的行为特征对人群整体移动过程的影响,通过实验观察与计算机仿真模拟的方法对人员移动进行研究。通过对实验视频的观察分析,在CTM模型基础上建立考虑人员跟随行为与保持距离行为特性的移动模型,并在简单无障碍和复杂多障碍的场景进行仿真实验。结果表明:模型能有效地描述行人的运动特征,而且拥挤程度和行人间排斥作用越大时行人移动越慢,整个疏散过程花费时间越长;障碍物的存在会影响人群在出口处的“成拱现象”,对理解人员的运动规律和防止拥挤踩踏事故具有一定理论和现实意义。     

考虑跨越障碍物行为的元胞自动机模型

为研究跨越障碍物行为对人员疏散进程的影响,建立考虑跨越障碍物行为的人员疏散元胞自动机模型。模型中引入危险度的概念,利用危险度区分可跨越障碍物与不可跨越障碍物;通过2种不同的邻域,实现行人的跨越障碍物行为;建立某地震后的疏散场景,对不同初始行人密度及跨越障碍物行人比例的疏散过程进行模拟,分析初始行人密度、跨越障碍物行为以及跨越障碍物行人比例对人员疏散过程的影响。仿真结果表明:行人跨越障碍物行为使得模拟过程更加符合实际行人面对障碍物的运动模式,消除了障碍物路口行人必须绕过障碍物引起的某些阻塞;与不存在行人跨越障碍物行为相比,初始行人密度增加对存在行人跨越障碍物行为的场景影响更小;行人在面对可跨越障碍物时,跨越障碍物行人比例越高,疏散所需时间越短。     

基于行人恐慌情绪解析的改进社会力模型

为深入研究行人恐慌情绪对突发事件下群体疏散效率的影响特性,首先,考虑滞留时间、局部密度、行人与出口的距离、周围人员密度以及行人恐慌情绪传播等因素,解析并构建由自恐慌和恐慌传播2部分组成的行人恐慌情绪量化模型,并将其引入社会力模型中进行改进优化;然后,采用与经典现象对比的方法验证模型的有效性;最后,运用Anylogic软件进行仿真分析。结果表明：改进后的模型能够较好地反映行人在恐慌情形下的疏散运动特性;适度的恐慌情绪,如当恐慌度小于0.3时,可以加快人群的疏散速度;较高的恐慌情绪,如当恐慌值大于0.3时,则会加剧瓶颈现象,出现所谓的“快即是慢”现象,从而降低疏散效率。     

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。     

一种多格子模型的实现及其对单室疏散过程的分析

采用一个多格子模型,针对一个正方形的大厅对人员疏散过程进行了模拟.通过与传统格子气模型的比较,发现多格子模型模拟的人员疏散特征与紧急情况下的人员疏散相符,所以多格子模型更适于模拟紧急情况下的人员疏散.对多格子模型,疏散过程存在人员整齐排列和杂乱排列两种状态,行人单个时间步运动的格子数决定了两种状态的分配,导致在疏散时间与单个时间步运动的格子数的关系中会出现疏散时间局部最小现象.采用多格子模型对具有多种速度的人群的疏散进行模拟还发现多速度人群中不同速度人之间的扰动会使得疏散更多地处在人员杂乱排列状态,此时的疏散效率低于单速度人群.     

考虑导向标志影响的行人疏散模型研究

量化行人对导向标志的认知作用,不仅有助于分析疏散过程中导向标志对行人疏散的影响,也对人员密集场所安全设施的规划建设具有重要意义。在深入分析行人对导向标志认知过程的基础上,确定了行人对导向标志认知过程的影响因素,并将这些因素引入人员密集场所行人疏散过程建模中,利用元胞自动机提出基于导向标志可见域的行人疏散模型。通过Matlab编程对模型进行实现,并以商场超市作为模拟场景算例进行仿真。结果表明:导向标志的设置有助于减少行人总体疏散时间、个体疏散时间和行人平均疏散距离,提升整体疏散性能。导向标志的设置数量和设置位置对于疏散性能具有一定的影响。     

九曲桥行人运动实验与模拟研究

公共场所中的人群疏散是行人疏散动力学研究中的重要内容。基于九曲桥行人运动观测实验对转角区域的行人运动特征进行研究,并利用人员疏散模拟软件Pathfinder模拟了因激励作用所导致的行人速度提高对通行效率的影响。结果表明,由于行人的停留、拍照行为导致转角内区域出现了明显的行人变换走道现象;行人在转角内区域出现的停留、超越行为导致行人速度出现大幅度波动,最低速度约为0.2 m/s,最高速度约为0.7 m/s;与转角后区域相比,行人密度变化对转角内区域的行人速度的影响更小,单位流量的影响更大;由于观测实验中行人停留、拍照等行为的存在,相同密度下转角后区域行人运动速度、单位流量均低于P&M平直通道模型;适当的激励作用有助于减轻行人拥堵,提高通行效率,当行人速度达到较高水平后效果不再显著。     

基于组合模型的地铁车站行人疏散仿真优化研究

为提高疏散情况下地铁车站内行人运动行为仿真的准确性与高效性,提出采用社会力模型中的行人间排斥力、出口吸引力和障碍物排斥力理论,优化元胞自动机(CA)模型环境,构建基于组合模型的行人疏散仿真模型;采用移动残差计算法,优化元胞在网格中的移动规则;最后通过仿真试验标定行人疏散路径决策参数(静态吸引场参数、障碍物排斥场参数、力场耦合参数)。结果表明:基于组合模型的行人疏散仿真模型能够依据不同行人速度变更的移动规则,模拟出行人受障碍物、其他行人影响作用下的行人流动情况,更真实地反映疏散情况下行人流动情况,提高城市轨道交通运营安全决策水平。     

通道中障碍物布局对行人运动影响的多格子模型研究

传统行人疏散运动模型对障碍物环境下的个体运动行为关注不足,而且未较好地讨论不同障碍物布局下的行人运动特性。通过改进多格子模型建立了考虑障碍物布局影响的行人运动模型,并与实验结果对比验证了该模型的有效性。利用该模型对不同障碍物布局下的单、双行人流进行模拟,探究不同障碍物布局对行人运动的影响。模拟结果表明,合理的障碍物布局有助于提高行人流的运动速度。丰富了传统多格子模型在障碍物环境下的运动规则,能够为行人交通设施设计及科学管理提供理论与技术支持。     

面向实时人群动力学分析的深度基本图网络

当前行人疏散实验中基本图计算方法通常是通过对每个行人进行跟踪实现的.但这种跟踪方法难以实现实时人群动力学分析.针对这一问题,提出了深度基本图网络.实验提出的网络框架由两个模块组成,即多尺度递归卷积神经网络(MSR-Net)和光流模块,分别对行人密度和行人速度进行估计.具体来讲,MSR-Net学习了输入图像与行人密度图之...     

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。     

Observation study of pedestrian flow on staircases with different dimensions under normal and emergency conditions

Compared with horizontal motion, there were several characteristics in staircase movement. This study focused on the movement characteristics in staircases of typical student crowds and the quantitative relations of flow rate-speed-density in different dimensions of staircases and different circumstances were obtained. Basic data concerning daily movement when classes were over and an evacuation drill for college students was collected through analysis of video observation. From the analysis, the following conclusions can be given: some typical characteristics of pedestrian movement in staircases were found, such as queuing behavior at platform, merging flow at staircase entrance, and subgroup behavior. Movement on stairs was markedly slower than the horizontal motions. In normal condition, the number and initial speed of students entering the staircase affected observably the pedestrians flow, and the impact of staircase attributes (riser, tread, slope, etc.) cannot be neglected. In different conditions, the characteristics of pedestrian movement were quite different, and the influence of the speed on the density was more significant in the emergency condition. The study highlighted the amassment phenomenon at the bottom of the staircase and the potential influence of stair widths to evacuation efficiency in evacuation drill.     

监控完全遮挡场景下火焰特征分析方法*

为解决监控完全遮挡场景下火灾原因认定面临的问题,探究火焰的视频特征分析方法。利用油盘火、垃圾桶火焰和短路火花3种实体火焰模拟室内火灾,布置普通彩色CCD监控摄像头使之被完全遮挡,收集火灾视频进行预处理,利用视频分析技术提取、对比、分析油盘火焰、垃圾桶火焰和短路火花的HSV颜色、火焰面积增长、质心变化、Harris角点变化、火焰频闪等特征,并总结对应特征变化规律。结果表明:在监控完全遮挡场景下,提出的火焰视频特征分析方法可以较为精确地定量表征火焰动静态特征,为火灾调查工作的顺利开展提供有力的工具。     

不同入口位置的行人进入流实验研究

为了研究行人进入流运动规律,寻找合理的入口位置,对不同入口位置(中间、右侧)进行了不同人数(10人、20人、30人、40人)的可控实验。分析了行人进入流的时间、速度和空间分布,并统计了空间分布影响因素——入口避让、边界吸引、分布角度和空间关系的规律。结果表明,入口位于中间的设计更好,进入时间和稳定时间较短,速度更快,空间分布更合理。这些影响因素的统计,也为行人进入流的模型建立提供了实验基础。     

基于Pc-Crash软件的人-车碰撞事故仿真规律研究

以Pc-Crash软件为平台,仿真分析两例实际的人-车碰撞试验。通过对比仿真结果与试验的吻合情况,并结合其他学者所提及的现象,总结了仿真中人-车接触部位、行人终止点位置及抛距、行人被车辆抛出后的运动情况等与实际情况的耦合程度的规律。发现利用Pc-Crash软件实现对人-车碰撞事故仿真时,人-车接触部位与实际情况可以耦合得很好,行人终止点位置一般总体抛距与实际情况差不多,而行人被车辆抛出后的运动情况则与实际不符,针对这些现象提出一些建议。对更好地利用Pc-Crash软件实现对人-车碰撞事故的仿真分析有一定的意义。     

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。