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。     

超速行为对交通流扰动影响的仿真研究

超速行驶是引起交通事故的主要原因之一,会造成巨大的人员与财产损失,基于元胞自动机对高速公路上的超速行为进行了研究.首先详尽分析了超速行驶特性,然后在现有的元胞自动机交通流模型基础上,构造了符合超速车辆特性的行驶规则,使之成为更符合现实道路状况的元胞自动机模型.该模型中的多种类型个体间交织影响,再现了现实交通流的非线性特点.运用新模型进行数值模拟仿真,发现超速行为将会降低交通流的平均速度,并且最终危害交通流的系统安全.     

元胞自动机在细菌通讯演化模型研究中的可行性

根据细菌的群体感应机制,采用元胞自动机研究方法,建立了细菌信息通讯的演化模型,并利用计算机仿真细菌通讯的演化过程,比较直观地反映了细菌通讯的演化行为.仿真结果发现,模型中细菌的初始密度及细菌的移动特性对演化的效果有很大的影响.     

水利工程施工运输系统元胞自动机模糊仿真模型研究

针对水利工程施工运输系统存在的模糊性以及传统的仿真方法难以将时间、空间和系统行为有机地结合起来的缺陷 ,提出了基于元胞自动机模型的施工运输系统的模糊仿真方法 .用离散型模糊分布取代传统的概率分布以适应实际数据较少或系统参数概率分布难以确定的场合 ,并充分利用现场知识和经验 ,用元胞自动机模型描述水利工程施工运输系统 ,将运输系统的时间、空间和系统行为有机地联系在一起 ,形象、直观、精确地完成运输系统的仿真.     

基于元胞自动机的多出口人员疏散模型的研究

在对多出口场所紧急疏散过程的研究中着重考虑个体在决策时的主观智能作用,通过引入目标方向密度概率,出口影响因子概率,移动方向校正因子,建立了基于元胞自动机的多出口人员疏散模型.通过对教室中学生的疏散行为的模拟仿真,表明所建模型在考虑上述三个因素时,模拟疏散的过程和结果更加合理,模型具有较好的实用性.     

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。     

函数优化的元胞蚂蚁算法

蚂蚁算法是一种源于大自然中生物世界的新的仿生类算法,已在一系列困难的组合优化问题求解中取得了成效;元胞自动机作为一种离散的动态模型在大规模的仿真计算能力方面为研究系统的行为提供了有效的虚拟实验室.基于蚂蚁算法和元胞自动机的原理,提出了一种元胞蚂蚁算法及其数学描述,可用于求解连续系统的优化问题.算法在MATLAB环境下实现,并对一些难题实例进行了验证和测试,获得了较好的效果.     

基于蚂蚁元胞自动机的地铁通道双向行、流仿真

通过对北京市地铁通道内行人走行特性的观测,分析了对向行人具有右侧行走、跟随行走、右侧避让对向行人、对后方信息缺乏关注、与对向行人的位置互换以及行人趋于选择最短路径等行为特性及交通特性.结合蚂蚁在走过的路径上留有信息素的思想,提出了反映双向行人走行特性的元胞自动机更新规则,建立了基于蚂蚁算法的元胞自动机模型,并研究了信息素挥发系数对仿真结果的影响.仿真实例表明,该模型能有效显现双向通道内的行人走行特性.     

一种时变的随机马氏移动对象行为仿真模型

在随机环境虚拟构建基础上,提出了基于马氏随机过程的时变移动对象行为仿真模型构建方法。针对随机路径网、移动对象速度可变、路径选择随机的复杂随机行为建立了新模型,在分析移动对象运动方程和时间采集关系的基础上,模型可以良好实现移动对象在二维路径网上的马氏随机游动过程。仿真数据结果表明,新模型能够正确地反映移动对象的随机变化,同时对移动对象运动轨迹和时间采集是有效的。     

包含错误恢复的软件可靠性仿真研究

基于结构的软件可靠性分析模型虽然能够在构件可靠性、系统结构、系统可靠性三者之间建立联系并分析,但由于其模型中大多使用可靠性常量来刻画构件可靠性,忽略了实际软件开发过程中错误恢复对系统可靠性的影响.为此,利用离散事件仿真手段对构件失效行为、系统失效行为和错误恢复进行仿真,给出一种包含错误恢复的软件可靠性仿真分析方法,该方法在软件测试阶段能够反映构件可靠性增长对于系统可靠性的影响,同时具有软件可靠性增长模型和基于结构的软件可靠性分析模型的优点.通过对两个软件系统的可靠性仿真分析验证了该方法的有效性.     

基于Agent的单车道交通流仿真

基于Agent的交通仿真能够细致的刻画交通实体的决策逻辑和微观行为。本文分析了驾驶员-车辆Agent的三层结构，提出了单车道交通流中驾驶员纵向运动决策树，以及操作层的加速度计算公式，建立了基于Agent的空间连续、时间离散的一维交通流仿真模型。采用周期性边界条件仿真，再现了真实交通流的流量-密度关系和速度-密度关系；针对头车四种典型的速度剖面，对由10辆车组成的车队进行了仿真，后车都能实现安全、稳定跟驰。表明该模型既能再现交通流宏观特性，也能再现微观特性。     

并行Agent仿真研究综述

作为一种研究复杂系统的有效途径,基于Agent的建模仿真方法得到了广泛应用,但随着应用规模和复杂度的增加,仿真运行速度成为制约其应用的一个重要因素。并行Agent仿真通过将Agent模型分配到多个处理单元上同时运行来减少仿真运行时间,是提高仿真运行速度的一个直接手段。根据基于Agent的建模仿真的基本思想,分析了并行Agent仿真区别于传统的并行离散事件仿真的新特点,着重从时间同步协议、负载均衡、通信优化三方面阐述了并行Agent仿真的研究现状,并对基于通用目的图形处理器的并行Agent仿真进行了讨论。最后对并行Agent仿真未来的研究方向进行了展望。     

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.     

城市地铁火灾专用消防车空间配置优化研究

城市地铁发生火灾极易造成重大的人员财产损失,配置地铁专用消防车具有迫切需求.为此,面向城市地铁发生火灾时调度消防车救援的过程,基于排队论、条件概率定理及随机过程构造了求解消防车工作强度的简化方程组及其求解算法,从而将以往的未知数个数从2~N个(N为消防车辆总数)简化为N个.在此基础上,以地铁消防车的响应时间最小化为目标,提出了城市地铁消防车空间配置优化模型及基于遗传算法的模型求解算法.利用某市地铁网络进行了上述模型及其求解算法的案例验证.结果表明,地铁消防车工作强度简化求解方法不仅克服了以往消防车数量较多时(大于15辆)计算机内存储器溢出而无法求解的困难,极大地缩短了求解时间,而且其求解误差随着消防车辆总数增加而缩小;在不增加消防车配置总数的情况下,城市地铁消防车空间配置优化模型能降低消防车的跨区消防出警率,显著降低地铁消防车的响应时间.     

基于智能粒子群优化算法的人员疏散问题研究

针对建筑物内发生火灾时人员疏散的逃逸行为进行了研究,将智能粒子群优化算法应用在人员逃逸的过程中,提出了一种智能粒子群逃逸模型。将行人群比拟为粒子群,并将粒子赋予一定的维能力,此时的智能粒子将会具有类似行人的一些特征如行为特征和心理特征。智能粒子在受灾害模型与自身思维特征模型的影响下,确定其逃逸的速度包括速度的大小和方向,然后改变自己目前的位置。在建模的过程中,还考虑了智能粒子间的碰撞及建筑物内诱导信息的作用。最后通过应用智能粒子群优化算法对某一建筑物内发生火灾时人员逃逸行为的二维仿真实验来验证模型的有效性及算法的可行性。

Abstract：

The escape behavior of people’s evacuating in the fire disaster was researched.The Intelligent Particle Swarm Optimization （IPSO） was applied in the processing of escaping.A novel IPSO escape model was proposed.The pedestrians were assimilated as the particles.All particles were endowed with thoughts like human being.These intelligent particles will have some characteristic such as behavior and psychology characteristic at present.Their velocity included the direction and the magnitude under the influence of the disaster model and thinking characteristic model was determined.Then the particles positions were changed.The collision of particles and the effect of elicitation information in building were also considered.Most importantly,the simulated results demonstrate that method is feasible and efficient to simulate the escape behavior in fire disaster,especially to drilling.     

基于虚拟现实技术的居家火灾逃生系统的研究

火灾逃生教育具有重要的现实意义,但在现实生活中,面向公众的火灾逃生演练通常花费很大。虚拟现实技术也能模拟火灾场景,可以增强逃生教育的效果,同时能大大降低训练的费用。建立了面向火灾逃生训练的虚拟现实原型系统,我们编制了集粒子动画和声音于一体的游戏风格图形界面,用户可以控制替身在虚拟火灾场景中逃生,替身的运动采用骨骼动画实现,我们使用面部表情图片来描述替身的情绪状态。初步的实验结果表明,该演示系统能够使火灾逃生演练变得更形象。     

基于元胞自动机的地下矿火灾蔓延仿真方法

提出了基于元胞自动机模型的地下矿火灾发生时火灾在巷道网络系统中蔓延的可视化仿真方法。在该方法中,用元胞自动机模型描述地下矿巷道网络系统,用元胞来描述火焰蔓延能量单元,该单元用火焰温度、蔓延速度、烟雾浓度和有毒气体浓度等状态参数来描述。在仿真过程中,可以获得大量关于火灾蔓延、灾害动态、灾害严重程度及其可行的调控方法。该方法将时间、空间和系统行为有机地结合起来,在形象、直观、真实的条件下完成火灾在巷道系统中蔓延的仿真。     

一种基于离散事件系统规范的复杂产品行为模型描述方法

基于离散事件系统规范(discrete event system specification,DEVS)的多分辨率形式化描述具有层次化、结构化的描述能力,但对模块内部智能行为描述相对匮乏,而基于Agent的建模可以刻画个体的感知行为、通信协作和学习进化.在多分辨率建模框架下,结合DEVS和Agent模型描述以提供对事件...     

战斗平台火力运用马尔可夫链模型

针对定量分析战斗平台火力运用问题,根据该过程所具有的马尔可夫性特点,将其描述为状态离散、时间离散的马尔可夫链,由此研究了一对一格斗、仓促突破战斗、对密集目标群射击等情况下的马尔可夫链模型。在建立系统状态空间的基础上,将战斗平台火力运用行动转化为系统状态间的转移,解决了弹药消耗量预计、作战结果预测等问题。应用示例表明:该模型体现了战斗平台火力运用实际特点,且运算简便、实用。