视野受限时行人疏散模型分析与仿真研究

阐述了视野受限时的行人疏散理论模型,估算了有、无出口指示标志时疏散时间的关系。利用计算机仿真从疏散时间和出口利用率两个方面研究影响疏散的因素,得到:出口指示标志有助于行人快速有效地疏散;疏散时间随视野距离、出口指示标志的可视范围的增加均逐渐减少,对应的出口利用率则呈相反的变化趋势;疏散时间和出口利用率均随出口宽度的增加而逐渐降低。研究还发现,必须同时考虑疏散时间和出口利用率两个因素才可得出疏散的最佳条件,即在满足较短的疏散时间基础上,应具有较高的出口利用率。     

考虑出口选择因素的行人疏散模拟研究

为准确地描述行人的出口选择问题,通过建立出口选择模型、并程序模拟仿真的方法,讨论了决定行人出口选择的三个关键因素:距离、密度和出口宽度。以两出口为例研究表明:只考虑距离作用时,等宽度的两个出口的疏散行人数量由对应的疏散区域决定;进一步考虑密度因素作用后,可有效平衡两个出口的疏散行人,实现了疏散的动态优化;出口宽度不相等时,必须同时考虑3个因素对出口选择的作用,才能更合理地描述疏散过程。该出口选择模型可有效地描述行人动力学特征,适用于非单一出口的一般情况。     

社会力模型中行人的心理因素和随机行为对人群疏散过程的影响

对人群的集体运动进行模拟在基础研究和辅助交通设施设计方面都有重要意义。基于流行的社会力模型,改进的社会力模型考虑了行人的心理因素和行人运动随机性对人群运动行为的影响,可以更真实的模拟人群的实际运动行为。人群疏散行为是一个典型的人群运动问题。利用改进的社会力模型对人群疏散行为进行了模拟,结果表明,在行人密度较大,行人间距离较小的竞争性或恐慌性的疏散模式下,心理因素和随机因素对人群的运动行为有明显的影响。在疏散过程中,行人一定程度的焦虑会提高疏散效率,但是过高的焦虑程度反而不利于人群的疏散;行人随机行为也可以明显的缩短疏散时间,但是随机因子在一定范围内的选择并不会明显影响行人疏散的效率。     

考虑避让行为的人员疏散元胞自动机模型研究

为研究避让行为在疏散过程中起到的作用,建立了一种考虑避让行为的元胞自动机模型。模型把疏散人员分为避让者和被让者,通过改变人员的被选概率体现避让行为;通过仿真分析避让行为在不同人员比例、不同人员初始位置分布等情况下,避让行为对疏散效率及疏散进程的影响。研究表明:避让行为能够优化人员的疏散顺序,提高疏散效率,并减少疏散过程的危险性;避让概率超出临界值时疏散时间明显减少,且人群密度越大临界值越小;被让者比例较小时,避让行为的效果较好,且避让概率越大效果越显著;避让行为在被让者初始位置分布不同的情况有不同的影响。     

基于有限理性约束的自适应人群疏散仿真模型

为有效提高人群拥堵时的疏散模拟精度,基于社会力模型和有限理性约束,提出一种自适应人群疏散仿真模型。该模型改进了传统社会力模型中行人自驱动力的期望方向和期望速度,对避障情况下行人的最优运动方向和速度进行自适应计算,同时引入有限理性路径决策机制,更为准确地描述行人在拥堵状态下的路径选择行为。结果表明：所提出的模型是可行有效的,行人的有限理性约束在人群密度较大的时候表现出疏散优势,更加符合真实情况下的人群疏散过程。     

风浪影响下的客轮人员疏散模型及仿真

论文针对风浪影响下客船人员的疏散问题,对人的调整性动作、停顿现象以及线速度对行人速度的影响做了深入研究.基于海上救助模拟系统,设计了船舶在不同横摇角度下的单人行走实验,采集分析了乘客的运动行为信息,获得了横摇影响因素下角度和人员疏散速度的关系,建立在此环境下符合海上逃生人员的速度模型,以渤海翠珠轮第7层乘客甲板为仿真实验环境,在甲板满载的情况下,对客轮人员疏散进行仿真模拟,获得客轮人员在不同风浪等级影响下的疏散参考时间及不同时刻的疏散效果,有助于对海上疏散过程进行评估、借鉴.     

多出口条件行人疏散的元胞自动机模型

在行人疏散元胞自动机模型的基本框架下,提出了一种针对多出口条件的静态场计算方法,该方法能成功解决疏散空间中存在障碍物的问题,在此基础上设计了满足多出口条件行人疏散仿真需要的模型更新规则。之后通过对行人出口选择行为的影响因素进行分析,将行人出口选择行为的影响因素归结为行人主观因素、客观因素和随机因素。根据随机效用理论,用效用描述了行人出口选择行为,建立了行人出口选择行为的多项Log it模型,并以此为基础完善了模型更新规则中的出口选择规则。最后通过计算机编程仿真研究了行人疏散时的理性程度、影响因素的敏感性系数等模型参数对仿真结果的影响。通过仿真表明,该模型能有效地显现多出口条件行人疏散特性。     

多出口场景下考虑危险信息传播的人员疏散模拟研究

并非所有人员在疏散初期便获取危险信息,为研究多出口场景下考虑信息传播的行人出口选择行为,基于元胞自动机构建考虑到出口的距离、出口前的拥挤程度和对危险信息的了解程度的出口选择模型.该模型包括固执行人、易感行人和理智行人三类行人信息处理差异及状态转换.通过仿真模拟分析信息影响力、危险传播范围、各类行人占比和危险源位置对出口利用率和疏散时间的影响.结果表明,信息传播力的增加可以促进行人改变出口;而危险传播范围增加会抑制行人更换出口;理智行人占比变化对不同场景影响出现显著差异,理智行人的增加可能会加重出口利用率的不平衡.     

基于改进蚁群算法的建筑火灾疏散路径规划研究

针对综合建筑火灾中人员疏散路径动态规划问题,以待疏散人员所需逃生时间最短为目标,考虑火灾产物和人群密度对人员逃生速度的影响,构建基于改进蚁群算法的人员疏散路径规划模型。建立由障碍物顶点栅格构成的疏散网络数据模型,改进蚁群算法的启发函数、死锁处理策略,引入烟花算法中的爆炸算子优化蚂蚁路径,以某综合建筑为例进行仿真实验。结果表明：该模型不仅能够避免疏散路径经过危险区域,还可根据建筑环境状况和人员分布情况实时调整疏散路径,提高了人员疏散路径安全性。     

突发事件对隧道行人疏散时间的影响

当前的研究少有关注不同的突发事件对行人安全疏散的影响，依据突发事件的类型将其分为静态突发事件和动态突发事件，并建立了行人流多智能体仿真模型。模型依据行人离出口的距离以及单元格的拥挤程度定义行人获得的效用，采用贝叶斯纳什均衡，找出每个行人预期效用最大的单元格并作为其移动的目标。以某隧道行人流为背景，对模型有效性进行验证。最后，通过多场景仿真实验，得出：突发事件发生之前，要关注隧道中部的人群状况，防止突发事件；突发事件发生之后，要根据实际情况引导行人做出一致的响应。研究结论可为隧道等场所的行人流管理提供决策依据。     

Multi-agent based modeling and simulating for evacuation process in stadium

A multi-agent evacuation model is proposed in this paper to simulate the pedestrian evacuation process in stadium with or without obstacles. The authors give a multi-agent individual decisionmaking framework, in which the action direction of each pedestrian （called agent） is affected by the distance of the agent to the exits and the occupant number and density within the view field of the agent. Different from the existing results, the authors divide all the pedestrians in the stadium into four classes： Young male, young female, old male, and old female. In evacuation process, the weighting that affects individual decision-making between each class of agents is different. In the simulation, the authors present the effects of obstacles, crowd distribution and the exit position in evacuation process. Simulation results show that the proposed model can reproduce exactly the real evacuation process in stadium. Therefore, this method might be useful to assess public buildings design.     

基于危险源影响的地铁车站乘客疏散仿真模型

为研究地铁车站在危险源突发事件条件下乘客主观能动性和外界环境对疏散过程的影响,结合危险源场景特征对乘客疏散过程进行社会力分析,建立基于危险源的社会力模型.模型考虑了乘客的主观能动性,调整自驱动力中期望速度大小和方向的确定方法及更新规则,并针对外界环境的影响,引入危险源对乘客的排斥力.以上海地铁某车站站台层为场景进行算例应用及分析,仿真结果表明:模型能较好地模拟危险源突发事件下乘客疏散过程.为减少疏散时间,车站疏散组织工作要安排乘客合理绕行,控制危险源范围,当车站密度小时,要提高乘客期望速度,而车站密度大时,则要提高瓶颈的通行效率.     

斜坡通道双向行人流安全疏散行为研究

斜坡通道中双向行人流的行为动态是研究人群安全疏散的基础.人群密度增加时,行人之间的挤压、冲突作用均增强,加之,斜坡倾角越大,行人行走的稳定性越差,易引发推挤倒地的安全隐患.本文建立斜坡通道中双向行人流的势函数场元胞自动机模型,考虑行人之间作用力和通道倾斜度影响.该模型用于模拟行人流动态和倒地现象.模拟结果得出:当通道坡度、行人入流密度增加时,上坡人群的倒地概率达40%,而下坡人群的倒地概率高达60%.在此基础上,考虑到我国行人偏向右边行走的习惯,以及人群的跟随效应,通过划分两个方向人群的入流位置,将两向行人流分为两股互不干扰的行人流,从而解决行人之间的挤压与冲突,并通过模拟验证该策略可避免倒地现象发生.     

基于小波神经网络的多楼层疏散模型

多楼层环境下室内人群疏散问题是社会关注的热点,而传统的社会力模型在模拟多楼层环境时容易出现停滞等待现象.基于小波神经网络来改进社会力模型,建立一种新的多楼层疏散模型.该模型利用场域模型来获得行人的运动方向,以此作为社会力模型中行人的自驱力方向.同时给出了多楼层环境下出口拥挤度、路径拥挤度和平均速度的评价指标,并利用小波...     

基于蚁群算法的人车混合疏散优化及混合比例分析

为解决紧急情况下的人车混合疏散问题, 以人车混合疏散的总时间最短、混合道路利用程度最高为目标,建立了一种人车混合疏散的多目标优化模型, 针对该模型设计了多目标蚁群优化算法及其改进算法,并应用于大型体育场及其周边路网集成环境中进行了仿真实验, 分析了不同人车混合比例下的疏散性能,结果表明:该模型及算法对人车混合交通流疏散问题具有良好的效果, 尤其是当行人所占比例为 50%-80% 时,人车混合疏散效果在两个目标上较优.该模型和算法有助于为大型公共场所人车混合安全疏散预案的制定提供决策支持.     

地铁车辆安全疏散性能的仿真研究

从正在运行的北京地铁某型号车辆的空间布局特点出发,在现有的元胞自动机模型和行人流模型基础上,运用人员动态调整自身速度、动态调整自身运动方向等技术,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、能复现人员自组织现象的特点。论文以北京地铁某型号车辆为仿真对象,对车辆不同布局对车辆人员安全疏散性能的影响进行了计算机仿真并加以分析,提出改进建议。     

考虑结伴行为的行人流场域元胞自动机模型

与行人流疏散情景不同，在行人流聚集过程中，行人动力学特性具有一些显著的特点，如对目标位置的选择相对模糊不清，结伴同行的行人组凝聚力明显，组内行人存在着明显的跟随行为. 论文以行人流聚集过程为研究对象，分析结伴行为对行 人流聚集动力学的影响，扩展场域思想，提出一种扩展的行人流场域元胞自动机模型. 模型运用感知区表示行人对周边环 境的感知能力，提出用组内场对同伴间彼此凝聚、相互牵制的结伴行为进行建模. 行人转移概率的计算新添了组内场因子并 考虑了行人忽略场值的微小变化而保持原地不动的情景. 模拟实验成功再现了行人对独立空间领域的需求和结伴行人的聚簇 成团现象，讨论了行人组尺寸对聚集时间、行人间平均间距的影响.     

一种运动学形式的人员疏散仿真微观模型研究

从疏散群体中的人员个体角度出发研究人员疏散规律,提出一种运动学形式的离散时间仿真微观模型.每个个体的运动完全由其运动方向及速度大小所确定,将个体的运动姿态用两个笛卡儿坐标和一个方向角表示,进行运动学近似,个体运动过程由速度的两个"瞬时"值描述,即平移线速度和偏转角速度.进而考虑影响个体运动方向及速度大小的主要行为原则,建立综合这些行为影响因素的模型方程,允许通过调节各种参数,研究环境及个体心理状态对疏散的影响.     

基于元胞自动机的地铁火灾疏散动态分析

在元胞自动机基本模型基础上,结合地铁人员疏散特征,开发一种扩展元胞自动机模型。模型采用危险度的概念来反映人员对地理位置的认识,以及火情对主观选择的影响作用,并引入附加危险度来实现人与人,人与障碍物之间的摩擦和排斥效应,该附加危险度随乘客运动实时调整。根据人行特征,采用八方向运动规则,结合人员密度确定乘客疏散速度,体现快即是慢的疏散规律。通过站台和站厅两幅总危险度图的布置,模拟整个地铁建筑中人员的逃生过程,以广州地铁二号线某中间站为例,分析了乘客高峰期和非乘客高峰期,以及地铁环境正常运行状态和火灾紧急运行状态下的疏散动态特征。仿真结果显示进入紧急模式下,即使乘客满员,楼梯和闸机的疏散能力能够满足地铁疏散要求。当预警滞后或控制不动作时,逃生所需时间有明显增加,整个疏散通道上,楼梯和站厅检票闸机处形成两处瓶颈,而且闸机疏散能力明显不足。