潜意识效应的人群应急疏散研究

从行为建模思想出发,在Tajima格子气模型基础上,考虑不同空间环境下行人的潜意识行为,建立了具有潜意识效应的人群应急疏散格子气模型,用以刻画行人疏散过程中的偏向选择及决策行为。数值模拟研究了大厅内人群疏散的动力学行为,并探讨了潜意识行为作用空间大小、潜意识行为偏向强度、出口宽度、系统大小及人员密度等因素对人群疏散效率的影响。结果表明:拓展的格子气模型能够真实地再现疏散过程中出现的"成拱"现象;潜意识行为能够有效地提高人群的疏散效率;饱和流量和疏散时间对出口宽度具有确定的标度关系。     

基于元胞自动机的行人流疏散模拟研究

根据二维元胞自动机的Moore邻居确定行人运动规则,建立基于元胞自动机的行人流疏散模型,对房间内人员疏散过程进行模拟研究,得到了疏散时间与房间出口宽度、人员密度之间的变化关系.该模拟结果对紧急情况下的人员疏散具有一定的指导意义.     

多房间中人员在走廊疏散的元胞自动机模拟研究

引入格点吸引度的概念建立了人员疏散元胞自动机模型,对走廊内的人员疏散过程进行了模拟研究.研究表明各房间内的行人疏散时间有明显的差异,越靠近走廊出口方向的房间平均疏散时间越短.房间出口宽度对整个疏散的影响较小,而房间出口位置、走廊宽度对疏散的影响较大,且疏散时间Tc与走廊宽度W之间的关系满足Tc∝W-0.872.     

基于元胞自动机和SIS传染算法的恐慌状态下行人疏散模型

为了研究人群在恐慌状态下的疏散行为特征,基于元胞自动机和SIS传染算法提出了一种用于恐慌状态下的行人疏散模型.通过场域模型给出了行人的移动收益公式,并利用SIS传染算法来研究恐慌情绪在人群中的传播规律及对疏散行为造成的影响,同时,给出了恐慌情绪量化公式.然后,通过仿真实验对疏散时间、行人密度、恐慌情绪比值和平均速度等参数进行了分析和讨论.仿真实验结果表明:行人密度与恐慌人数之间为正相关,人群到出口的距离与恐慌人数比例、恐慌因子W_p之间为正相关;恐慌情绪比值与疏散时间、恐慌因子Wp之间为负相关,人群平均速度与行人密度之间为负相关.     

一种元胞自动机与类电磁法相结合的行人流模型

针对室内空间的行人流疏散过程,在元胞自动机的基础上,利用类电磁法和模糊神经网络建立了一种新的行人流优化模型.该模型首先基于静态影响因素和动态影响因素给出了行人移动概率的计算公式,以及行人流演化过程.同时,结合疏散时间、系统平均速度、出口处流率给出了目标优化函数,并通过类电磁法和模糊神经网络对上述目标函数进行求解.最后,利用仿真平台进行实验,深入分析了疏散时间、出口宽度和初始行人密度之间的关系.结果表明,疏散时间与出口宽度呈现负相关,并且适当提高系统平均速度有利于降低疏散时间.     

二维反应扩散方程的格子Boltzmann方法模拟

建立了二维反应的散方程五速四方格子模型的格子Boltzann方法，进行计算机模拟演化，分析模拟结果，并与SChen利用七速六方格子模型得到的结果进行比较，得出在模拟求解流速为零情况下的反应扩散方程时，这两种格子模型是一致的结论。     

十字出口宽度与人员阻塞的依赖关系及其模拟和分析

在开放边界条件下,采用无后退有偏随机走动者格子气模型对十字路口的人员疏散动力学进行了计算和模拟,结果表明,当经向和纬向边界人员密度同步增大时,纬向和经向通道上的人员疏散流将有阻塞相变产生. 对不同的经向和纬向通道宽度进行人员疏散模拟,可得到一系列反映阻塞相变的纬向和经向临界阻塞密度值. 尽管体现经向和纬向临界阻塞相变的曲线具有相近的特性,但通道宽度对两个方向堵塞相变的影响程度并不相同. 通过相应的变量代换,可以得到不同通道宽度情况下临界边界密度与比通道宽度之间的归一特性. 模拟结果对于疏散通道的设计具有指导意义.     

一种考虑人数分布特性的人员疏散格子气模型

紧急情况下（如火灾等）的人员疏散研究可以为减少人员伤亡提供科学指导,同时也可以为建筑设计提供实用的依据和方法．但是在实际的疏散分析中,往往不知道准确的待疏散人数,而只能得到一个大概的估计值．如何考虑人数不定带来的不确定性是人员疏散模型所关注的一个难点问题．文中基于格子气模型框架,结合平均场模型提出了一种考虑人数分布特性的人员疏散模型．该模型的特色在于：首先它可以根据人数估计值,通过一次模拟得出疏散人数的区间估计值,以及疏散出一定人数所需时间分布的区间估计,从而可以得到疏散人数与疏散时间的定量关系．其次该模型还可以分析人员的空间分布对疏散结果的定量影响,并分析其不确定性．     

十字型出口人员疏散的堵塞研究

在开放边界条件下,采用无后退有偏随机走动者格子气模型对十字路口的行人疏散动力学进行了计算和模拟。结果显示,当纬向边界行人密度保持恒定时,经向和纬向通道行人堵塞现象的出现取决于不同的经向边界行人密度;当纬向通道宽度保持不变时,发生堵塞的临界边界行人密度取决于不同的经向通道宽度,纬向和经向的行人堵塞动力学演变具有不同的特征。模拟结果对于疏散通道的设计具有指导意义。     

改进的大型场馆看台区行人疏散时间模型

为改进传统Togawa行人疏散模型无法描述行人动态疏散特性的不足,在行人疏散动态交通特性分析的基础上,基于迭代思想和离散计算方法对传统Togawa模型进行改进,建立了改进的看台区行人疏散时间模型.以陕西省体育场大型活动为例,在行人交通特性分析的基础上,运用改进的疏散时间模型计算看台区行人疏散时间,并将改进的疏散时间模型、传统Togawa模型、Vissim行人疏散模型的仿真结果与实际计算结果进行对比分析.结果表明:改进的疏散时间模型的计算结果与实际调查结果的相对误差为4.4%,精确度最高;同时,改进的疏散时间模型充分考虑了行人疏散过程中的交通流特性,得到的疏散人数随疏散时间变化关系曲线更接近实际疏散过程.因此改进的行人疏散时间模型可以应用于大型体育场馆看台区行人疏散时间的计算.     

螺旋型隧道火灾蔓延规律及人员安全疏散规划

为研究特殊线型的螺旋隧道中火灾蔓延规律,提出人员安全疏散规划,基于数值模拟软件FDS(fire dynamics simulator),以典型螺旋隧道——咪的村隧道为例,模拟20 MW火灾模式下,临界风速通风时螺旋隧道上行、下行隧道发生火灾后的火灾蔓延情况,重点分析螺旋隧道内温度和烟气浓度的纵向分布。根据模拟结果提出螺旋隧道火灾模式下人员安全疏散规划,进行咪的村隧道人行横通道设计校验。结果表明,螺旋隧道发生火灾时,人员的逃生方向与隧道上、下行及人员所处位置有关,应按照火灾蔓延烟气流动规律,有序的向更易撤离方向逃生;根据模拟结果,建议以900 s作为螺旋隧道人员可用安全疏散时间,经校验咪的村螺旋隧道人行横通道设计距离满足人员安全疏散要求。     

基于FDS和Pathfinder的地铁车站人员疏散研究

为减小地铁火灾对人员生命财产所造成的损失,基于对地铁火灾的特点和危险因素,以及人员疏散仿真中主观和客观影响因素的分析结果,提出基于FDS(Fire Dynamics Simulator)和Pathfinder的地铁车站人员疏散决策分析方法,并以武汉市轨道交通五号线司门口地铁车站为研究背景,建立了FDS火灾仿真模型和Pathfinder人员疏散仿真模型。在FDS火灾仿真中,分别从烟气温度、CO浓度和能见度三个方面确定了各危险位置的可用安全疏散时间。在此基础上基于Pathfinder进行人员疏散仿真,主要从人员逃生率、可用安全疏散时间利用率等方面对其结果进行分析。通过改变仿真中的待疏散人员数量和火源功率,探究了该车站的人流量容纳能力和火源功率容纳能力,对地铁火灾疏散具有一定的参考价值。     

基于元胞自动机的火灾场景行人流疏散仿真研究

基于元胞自动机的场强模型在二维平面行人流疏散问题的研究中已得到了广泛应用.已有模型主要描述行人基于出口位置并跟随其余行人进行疏散的行为特征,未充分考虑火灾蔓延和局部拥堵对行为选择的影响,难以准确模拟这些情景下的疏散过程.实际情况下,火灾环境将显著影响行人的移动方向,周边行人流的拥堵程度则影响行人的移动需求.提出基于火灾场景的移动方向,考虑火灾导致的恐慌对移动方向的影响;基于行人流场景的期望速度,考虑行人流中局部拥堵对移动需求的影响,对已有场强模型进行修正.参数分析表明:考虑基于场景的移动方向和期望速度规则后,疏散时间和平均死亡人数均呈现变化;不考虑移动方向和期望速度的行为特征将低估疏散总时间,并高估火灾导致的平均死亡人数.     

行人流综述

近十年以来,人们对行人流给予了越来越多的关注.这并不仅仅是这一理论对自身不断完善的要求,更是人们对公共安全有着要求,并希望行人流理论能揭示人群运动的普遍规律.本文回顾了在行人流领域中的一些经典模型及其基本结论.叙述了来源于麦加朝圣的行人流实测结果.鉴于行人在逃生时,具有类似于动物的集体行为,因此,介绍了描述集群运动的Vicsek模型,并将此模型中的视野半径引入行人流模型.重点讨论了行人数量、视野半径和逃生时间三者之间的相互关系.利用元胞自动机模型较简要地论述了行人在逃生时,门前障碍物对行人的影响.     

双出口房间人群疏散的出口选择行为

采用基于背景场的元胞自动机模型研究双出口房间的人群疏散. 为了刻画行人的出口选择行为, 引入了衰减背景场, 其中考虑了出口处拥堵的影响. 出口区域内人数的变化导致衰减背景场随之动态改变. 在疏散过程中, 行人根据变化的背景场来选择出口. 数值模拟结果显示, 在衰减背景场的作用下, 多数行人选择大出口, 少数行人选择小出口. 从两个出口离开的人群几乎同时完成疏散, 因此疏散时间明显缩短, 两个出口都得到了有效利用. 背景场衰减系数可以作为衡量行人对出口拥堵状况变化敏感程度的标志, 但衰减系数并非越大越好. 当衰减系数较大时, 会出现振荡流并导致疏散时间变长. 确定了临界衰减系数, 当衰减系数取临界值时, 疏散时间最短, 出口利用率最大. 模拟结果表明, 采用衰减背景场可以很好地描述多出口人群疏散的出口选择行为.     

人群聚集过程的定量分析与计算机模拟

采用群集流动理论对密云事故中的人群聚集过程进行了分析,并采用BuildingEX-ODUS疏散软件研究了相向流对群集系数的影响,通过分析得出了达到不同聚集程度需要的时间。同时根据事故发生的实际情况采用BuildingEXODUS对聚集过程进行计算机模拟,模拟结果与数学分析基本一致。研究结果可用于疏散通道的群集速度及安全容量的确定,为避免拥挤踩踏事故提供理论依据。     

Simulation Modeling on Emergency Evacuation in High-Speed Railway Stations in China

A simulation study on occupant evacuation in high-speed railway stations(HSRSs) was presented in China.Pathfinder was employed as the simulation platform and a typical HSRS in a medium-sized city in China was selected for model development.The model was carefully calibrated and validated by comparing simulation results with field data.Evacuation efficiency could be improved with the increased door width while such effect decreased when the door width reached a marginal value.And the marginal value varied under different occupant densities.An exponential function between evacuation time and occupant density was fitted,indicating that occupant density significantly affected evacuation efficiency.A set of different evacuation strategies were compared,in terms of their evacuation performances.It was found that a balanced door usage would result in more efficient evacuations in HSRSs.Thus occupant flows were suggested to be managed considering door capacity.To avoid potential safety issues caused by such strategy(e.g.,more occupants could be evacuated from a smaller area designed with higher door capacity),occupants needed to enhance their awareness of following evacuation guidance instead of panic escape in emergencies.Moreover,such safety issues could also be avoided during the design phase that the evacuation capacity was designed to be proportional to the room capacity for each floor.The results of this study provide valuable information for HSRS design and flow management in China.     

Occupant evacuation model based on cellular automata in fire

By applying the rules set in traffic flow and pedestrian flow models, a basic cellular automata model is presented to simulate occupant evacuation in fire. Some extended models are introduced to study the special phenomena of evacuation from the fire room. The key of the models is the introduction of the danger grade which makes the route choice convenient and reasonable. Fire not only influences the emotional and behavioral characteristics of an individual but also affects his physical constitution, which reduces his maximal possible velocity. The models consider these influence factors by applying a set of simple but effective rules. It is needed to emphasize that all rules are established according to the essential phenomenon in fire evacuation, that is, all the occupants would try to move to the safest place as fast as possible. Some simulation examples are also presented to validate the applicability of the models.