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。     

考虑火场环境实时作用下的人群疏散仿真研究

在现行的性能化防火设计中,通常将火灾发展与人员疏散两个过程分开考虑,从而忽略了火场环境对人员疏散过程的实时作用。该方法与实际情况有很大差异。笔者借助火灾模拟程序CFAST和人员疏散仿真软件buildingEXODUS,以某地铁车站为例,进行了火场环境实时作用下的人群疏散仿真研究。结果表明,火场环境会降低人群的判断和活动能力,延长疏散时间并产生其他的不利后果。因此,在防火设计中考虑火场环境对人群疏散的实时影响是十分必要的。     

基于人群恐慌的地铁应急疏散仿真研究

为研究恐慌状态对地铁应急疏散的影响,分析了恐慌状态下的人群行为特征及地铁疏散过程中人群恐慌的影响因素,构建恐慌条件下的人群疏散模型,并将此模型运用Anylogic仿真软件进行模拟。结果表明,恐慌在一定程度上会延长疏散时间,恐慌状态下人群的疏散行为更符合实际情况,对地铁应急疏散具有指导性意义。     

考虑抢行行为的恐慌状态人员疏散研究*

为研究恐慌状态下人员抢行行为对整体疏散效果的影响,建立考虑抢行行为的恐慌状态人员疏散元胞自动机模型,基于恐慌情绪算法将人员分为恐慌者和非恐慌者,通过改变恐慌者抢行概率体现抢行行为,并模拟仿真分析初始人员密度、恐慌情绪转化、抢行概率对人员疏散影响,对疏散过程中特殊现象进行分析。研究结果表明:人员密度适中时,抢行行为能够减少恐慌者数量,加快恐慌者转换进程,疏散时间随抢行概率增加而减小,疏散过程中存在恐慌聚集和两端疏散现象。研究结果可为突发事件下人员紧急疏散提供理论支持。     

熟悉环境条件下的公共场所人员疏散仿真模型研究

建立能够准确描述熟悉公共场所环境人员真实疏散行为的仿真模型,用于指导编制开发具有较高仿真度的程序软件。该模型是在参考Helbing社会力模型建模思想的基础上,分析和量化影响熟悉环境人员疏散行为的主要因素,同时引入可翻越度概念区分不同属性障碍物对人员疏散行为的不同影响,并结合分子模拟原理建立,最后运用C#编程语言实现一个比较具有代表性虚拟场景的模拟,其仿真结果显示模型能够较为完整地体现熟悉环境人员的疏散轨迹及移动速度变化,适用于高铁客运站等公共场所。     

考虑恐慌情绪感染的CA疏散模型算法研究

为探究恐慌状态对行人疏散效率的影响,基于情绪感染等相关理论,在探讨了情绪感染影响因素的基础上,利用元胞自动机模型、A^*算法和SIS算法仿真了在有障碍物的情境下恐慌情绪对行人疏散的影响关系,使用MATLAB软件建模对情绪阈值、情绪衰减速率、行人密度等重要情绪因子进行仿真模拟。结果表明：在一定程度上恐慌情绪确实影响着正常的疏散行为,疏散时间随着情绪阈值的增加而逐渐缩短直至降低到某一值后基本不变;情绪衰减速率越大,感染者越能在短时间内降低恐慌值变为易感者,情绪衰减速率也是影响疏散的关键性因素;行人密度增大,则恐慌情绪在房间内反复传播进而不断加强,恐慌值增加会导致疏散时间更长。     

基于元胞自动机恐慌状态下人群疏散模型研究

为了研究恐慌情绪对疏散中人群行为的影响，结合决策理论和情绪感染相关理论，同时考虑恐慌情绪对行人决策的影响和恐慌情绪本身的动力学特性，如情绪感染和衰减等，采用元胞自动机方法，建立基于场域模型的恐慌状态下行人决策修正模型，采用该模型研究恐慌情绪对人群疏散行为的作用规律。研究发现:当处于优势疏散位置的行人，由于恐慌做出非理性决策，不仅降低了自身的疏散效率，而且会占据其他行人的最优疏散路径，因此导致整体疏散效率的下降；随着恐慌情绪阈值增加，同一时刻的恐慌人数减小，疏散时间减小，且存在某一临界值，使疏散时间最短；情绪自衰减速率是影响恐慌情绪的关键因素，且存在决定恐慌情绪的蔓延或者衰减的临界值；行人的恐慌程度随着行人密度的增加而增加，因为人群规模较大时，恐慌情绪的感染次数增加，并在人群中得到反复加强，从而使人均恐慌值增加。     

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。     

人员非均匀分布条件下的疏散引导方向优化算法研究

在紧急疏散中,疏散引导标识或疏散引导人能够帮助人员快速找到最近出口,有效减少疏散时间。疏散引导标识或人的引导方向一般是根据建筑布局情况预先进行设计,当前位置的引导方向指向最近的疏散出口。本文综合考虑了建筑布局及人员分布情况,提出了人员非均匀分布条件下的疏散引导方向优化算法。该算法以Togawa疏散时间经验公式作为估价函数,通过多次迭代的方法,求解疏散引导方向的优化值。以双出口的疏散场景为例,利用疏散软件Legion对优化前后疏散引导方向下的疏散时间进行了比较分析。结果表明,优化后的疏散引导方向能够引导人员充分利用疏散出口,疏散时间较仅考虑建筑布局所设计的疏散引导方向的模拟值降低了近四分之一,大大提高了疏散效率。     

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。     

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...     

人群疏散出口障碍物对疏散效率的影响规律研究

通常认为疏散出口应当保持畅通,避免障碍物阻碍通行进而降低疏散效率。但一些研究发现障碍物对疏散效率的影响可能并非完全负面,为了更全面、正确地认识障碍物对疏散效率的影响规律,在已有研究基础上,采用控制变量的方法,着重考虑障碍物位置和尺寸2个条件,通过构造不同条件的疏散场景,运用Pathfinder软件进行模拟仿真,分析获得障碍物位置和尺寸对疏散效率的影响规律:其他条件不变的情况下,障碍物距离出口由近到远变化,疏散效率呈现先降低后升高再降低的趋势;障碍物尺寸也对疏散效率有显著影响。效率曲线的趋势和极值为进一步的应急策略研究提供了参考和依据。     

地铁应急疏散恐慌程度模型研究

为研究地铁应急疏散情况下人员恐慌程度,建立地铁应急疏散恐慌程度模型。首先根据恐慌心理量表和调查问卷得到恐慌程度影响因素及其分类,并确定各影响因素权重值。在北京地铁军博站进行应急疏散模拟试验。根据试验数据修正模型中相关事故经历因素,得到地铁应急疏散恐慌程度最终优化模型。结果表明,地铁应急疏散恐慌程度受年龄、携带行李情况、接受安全教育程度、相关事故灾害经历等人员个体因素,以及人员密度、疏散环境复杂程度、事故灾害发生位置等环境因素影响。应急疏散恐慌程度模型计算结果和应急疏散模拟试验结果相近。     

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。     

考虑从众阈值和主体特征的人群疏散元胞自动机模型

为研究从众行为对人群疏散效率的影响,建立考虑从众阈值和主体特征的人群疏散元胞自动机模型,通过引入从众阈值反映人群中不同个体的从众选择程度,耦合每个主体不同特征属性、不同人员认知能力导致的疏散从众选择差异,利用元胞自动机模拟人群运动状态及动态演化过程,探究从众行为对人群疏散过程的作用规律.结果表明:人群疏散中选择从众行为...     

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。