船舶超大空间火灾环境下人员疏散模型

针对船舶超大空间火灾对人员疏散能力的影响难以量化问题,本文基于元胞自动机理论,构建了一种行人个体自主分析火灾环境下温度和能见度影响的疏散模型(cellular automata model considering visibility and temperature, CAVT)。CAVT模型采用Sigmoid函数和历史实验数据建立温度、能见度与人员运动能力的映射关系,基于FDS数值模拟结果建立火灾环境场对人员个体运动能力影响的时空耦合关系,使用熵值法计算温度场和能见度场在火灾环境场中的权重。以某客船超大空间为例开展研究分析,结果表明:火灾环境下人员疏散时间受火源功率影响较大,火源位置影响较小,出口宽度大于3 m,不影响疏散效率。与Pathfinder软件相比,CAVT模型可更准确模拟人员因高温和低能见度导致的运动能力的动态下降反馈。

考虑折返行为的元胞自动机人员疏散模型

为研究行人折返行为对疏散的影响,考虑多出口对行人的吸引力、人员相互作用力、火源蔓延威胁以及折返场吸引力的共同影响,在元胞自动机模型的基础上提出基于静态场、动态场、火源场以及折返场共同作用的行人疏散场域模型,研究不同折返比例、折返区域、人员密度、出口数量和位置情况下折返行为对疏散进程的影响。研究结果表明:少量折返行为对总疏散时间影响较小,而群体性折返行为的存在会增加总体疏散时间,随着折返比例的增加,疏散时间随之增加。折返区域离出口越近,对总体疏散效率的影响越小。折返行为对疏散进程的影响效果,随着人员密度的增加不断增强。在双出口条件下,对侧设置出口位置能有效减少折返行为对疏散进程的负面影响。研究结果可为提高紧急情况下的疏散效率提供参考。

密室逃脱类场所人员疏散影响因素研究

准确识别火灾等突发事件时影响密室逃脱类场所人员疏散的因素,并客观系统分析因素间的层次关系和重要程度,对密室逃脱类场所的应急疏散至关重要。基于密室逃脱类场所行业规范和现状,从人员、建筑结构、环境、消防管理4个维度提取了26个影响因素,采用AISM(对抗解释结构模型)及MICMAC(交叉影响矩阵相乘法)构建密室逃脱类场所人员疏散影响因素3级递阶结构模型,综合分析因素间作用关系,并分析因素与管理层、运营层、玩家层3类主体对应责任关系,然后联合ANP(网络层次分析法)确定各影响因素的权重和排序。结果表明:影响密室逃脱类场所人员疏散的深层根本因素主要为制度与规程编制完备性、密室剧情类型、空间组合形式、空间嵌套层数等,其可通过驱动密室场所经营位置、门锁联动性、空间内部昏暗度、道具种类与数量、NPC(非玩家角色)疏散引导能力等中层特性影响因素优化,规范消防设施完备性、应急预案编制情况、安全教育与培训情况等关键共性影响因素,最终提升玩家应急疏散能力。

基于遗传算法的元胞自动机复杂楼宇人员疏散模型

为探究复杂楼宇人员疏散的效果,该文基于元胞自动机理论,建立了复杂楼宇人员疏散模型。选取某高校实验中心为应用场景,综合考虑了疏散路径、出口安排、人群密度和人员行为等多种因素,分析引导选择出口、引导使用连廊和基于遗传算法的适应度函数三种优化方式对疏散效果的影响,并将此模型计算结果与模拟软件Pathfinder计算结果进行对比验证。结果表明,随着优化程度的提高,疏散总时间和极度拥堵面积减少,有效地降低了高人群密度区域,提高了出口使用均衡性,疏散效果得到了显著提升。

基于元胞自动机的文体馆人员疏散仿真

为研究封闭环境火情下人员疏散行为,提高文体馆内人员疏散效率,文章以西安某文体馆火灾疏散为例,基于元胞自动机模型,根据环境熟悉度将人员进行分类,引入随机运动,跟随运动,墙壁指示运动,通过matlab进行仿真模拟,研究了环境熟悉度、不熟悉环境人员占比和场景等因素对人员疏散时间的影响。结果表明,当不熟悉环境人员占比较小时,人员向出口移动,容易在出口附近聚集;当不熟悉环境人员占比较大时,则容易向两侧墙壁移动,造成出口利用率降低;当人数一定时,不熟悉环境人员占比约为60%时,疏散时间相对较少;相对于出口横向摆放设施易使人们在疏散时聚集,导致不熟悉环境人员盲目跟随,设施纵向摆放时,疏散时间平均降低9.3%,更易于人员应急疏散。

考虑结伴行为的养老场所多群体人员疏散研究

为了研究养老场所内不同类型的结伴行为对人员疏散的影响,通过分析结伴行为与老年人运动的关系,建立了考虑不同速度和体力值变化的元胞自动机疏散模型,定义了结伴行人的转移概率。为解决多种群体目标位置竞争冲突的问题,提出了两种冲突解决策略。对护理人员比例、老年人结伴概率和行人密度等影响疏散的重要因素进行讨论。研究表明:在疏散过程中不同群体行人发生人员冲突时,优先疏散速度较快的群体可以加快整体的疏散进程;护理人员比例和老年人结伴概率越大疏散效率越高;护理人员分布在疏散场所的远门区疏散效果较好。该研究成果可为优化养老场所人员疏散过程提供参考。

开放性公共场所人员疏散行为倾向分析

开放性公共场所人群聚集风险突出,常规的疏散措施不能有效缓解场所内外的人群聚集风险态势,需要掌握突发情况人员疏散行为特征。选择深圳东门步行街为研究区,开展人员疏散行为问卷调查,根据人群聚集状态拟定人员疏导服从性、聚集拥堵应对和应急疏散响应3类疏散行为倾向场景,并采用SPSS 25.0卡方检验分析性别、年龄段、群组等基本特征与人员疏散行为倾向之间的相关性。研究结果表明:步行街存在老幼群体、携带包裹、环境熟悉度低等影响疏散效率的因素;小部分人在面对疏导、遭遇聚集拥堵情形后可能采取继续停留拍照、长时间等候、围观等聚集行为,以及在被疏散至安全地带后围观甚至返回,这些行为可能导致场所内部聚集得不到有效缓解,并在外围形成新的人群聚集风险点;“男性、大群组、短期游客”三类群体的疏散行为表现不佳,聚集围观、停留以及返回的比例更高,尤其是同行人数4人及以上的大群组更可能采取往前挤这种危害行为。

长大纵坡公路隧道火灾人员疏散的合理通风风速研究

为探明交通拥堵状态发生火灾情况下,纵向通风风速对长大纵坡公路隧道人员疏散环境的影响,从而明确满足火灾工况人员疏散的合理风速,采用数值模拟对不同通风风速、不同纵坡坡度条件下,隧道内拱顶位置和人眼特征高度位置的烟气分布特性及变化规律进行研究和分析。结果表明:1)随着通风风速的增加,在火源上游,不同坡度隧道内特征高度的最高温度均逐渐下降;在火源下游,上坡隧道内特征高度的最高温度先下降后升高,而下坡隧道内特征高度的最高温度先升高后下降;2)满足人员疏散的风速随隧道坡度的增大而有所减小,火灾规模为30 MW时,坡度为-2%、-1%的隧道人员疏散合理风速分别为2.5 m/s和2.0 m/s,坡度为1%的隧道人员疏散合理风速为1.0 m/s~1.5 m/s,坡度为2%的隧道人员疏散合理风速为0.5 m/s~1.5 m/s。

环境风下多层航站楼排烟效果及人员疏散研究

为探究环境风下机场航站楼排烟模式对人员安全疏散的影响,以某航站楼为研究对象,选择多楼层区域作为数据获取范围,针对排烟窗控制模式的33种工况,采用火灾动力学(FDS)软件模拟排烟效果;以北风经东北风转为东风构造风向区间,获得风向与危险到达时间的曲线关系;以0~90°为高侧窗开启角度区间,获得适宜开窗范围,并根据环境风进行安全疏散的判定与优化。结果表明:对于楼内排烟效果而言,若高侧窗全开,无风和低风速下有利于排烟,环境风速较高时,垂直于楼层走势的风向排烟效果较好;在风向区间内,0~70°风向会对高侧窗排烟起促进作用,30和60°风向点最优,顺楼层走势的风向会有烟气倒灌;在高侧窗开启角度内,实际以5~30°下悬窗或全开窗为宜;结合风向下的危险到达时间,进行楼层人员疏散优化,调控后疏散时间比未优化时减少10%。

考虑环境熟悉度和恐慌传播的人员疏散仿真研究

为研究环境熟悉度与恐慌传播对人员疏散的影响机制,建立考虑环境熟悉度的恐慌传播模型和人员疏散仿真模型。首先,在SIR传染病模型中引入环境熟悉度,并采用多方法系统仿真软件AnyLogic建立恐慌传播模型分析环境熟悉度对恐慌传播的影响;其次,运用疏散仿真软件Pathfinder建立人员疏散仿真模型研究环境熟悉度与恐慌传播对人员疏散的联合影响。研究结果表明:人群的环境熟悉度有助于抑制恐慌情绪在疏散人群中的传播,从而有利于缩短人员疏散时间,但在高人员密度条件下,环境熟悉度过高会导致人群在不常用出口处拥堵,反而不利于疏散;总体上看,考虑恐慌会延长低、中密度下的人员疏散时间,但会促进高密度下且环境熟悉度较低时的疏散。研究结果可为人员疏散规律研究提供理论支持,并对疏散策略制定具有指导意义。

考虑性格差异性的恐慌人员疏散模型研究

为探究性格差异造成的不同恐慌情绪对人员疏散进程的影响,将“OCEAN大五人格模型”与元胞自动机模型相耦合,构建性格差异化恐慌情绪的人员疏散运动模型。该模型量化分析了性格差异特征对恐慌情绪传播的影响机制,同时综合考虑恐慌情绪对行人运动速度的影响。基于所构建的模型对疏散人群中不同性格的恐慌情绪进行模拟,研究结果表明:行人个性特征中的开放性(O)、尽责性(C)和外向性(E)值较高或宜人性(A)和神经质性(N)值较低时,人群平均恐慌值会增加;性格差异化行人特征值初始比例分布的不同会影响疏散人群的疏散效率;行人的平均恐慌值和疏散时间会随着人群密度的增加而增加。

水电站地下厂房机械排烟对人员疏散影响的数值模拟研究

为了研究水电站地下厂房火灾条件下机械排烟对人员疏散的影响,利用计算流体力学软件FDS(Fire Dynamics Simulator)建立了水电站地下厂房的三维空间模型,通过数值模拟研究了不同工况条件下火灾烟气蔓延的一般规律,以及烟气高度和能见度对作业人员安全疏散的影响。结果表明:烟气高度是影响人员安全疏散的关键因素,烟气高度随时间变化关系呈线性方程。桥机是人员疏散的关键部位,极端条件下人员疏散控制时间为216 s。机械排烟能够有效控制烟气总量,最大可延长人员疏散的控制时间214 s,增加约54%的可用疏散时间,保证了各位置作业人员在可用疏散时间内完成疏散。研究成果可为水电工程地下厂房的防火性能化设计、安全评价以及事故应急预案的制定提供科学依据。

考虑从众心理的邮轮人员疏散行为模拟研究

大规模人群在紧急情况下会因从众心理而表现出特殊的疏散行为。为研究从众心理对邮轮应急疏散效率的影响,该文选择欧洲“SAFEGUARD”项目中的3层邮轮作为研究对象,使用AnyLogic疏散仿真平台建立仿真模型,根据邮轮的船舱布置、人员的数量及分布情况来编写疏散逻辑,进行多次人员疏散仿真实验得到相应结果,并将模型仿真结果与项目数据集对比,验证了仿真模型的可靠性和准确性。基于该模型,通过调整从众因子的大小以探究不同程度从众心理对疏散结果的影响,并将结果与原模型数据进行对比。结果表明:因邮轮上的视野较为狭隘且疏散通道数量较少,故随着从众程度的不断增加,人员疏散效率逐渐降低且完成疏散的时间逐渐延长。建议结合邮轮实际情况,采取指令信息发布、规划清晰路径、增加应急意识培训等方式提升疏散效率。

会议中心人员疏散设计与模拟评估研究

宁波国际会议中心建筑定位高端,多功能厅体量大、功能复杂,平面空间布局较大,其火灾特性与普通建筑有明显差别。这类建筑人员疏散方式复杂、疏散设计标准借鉴较为空白,对人员进行疏散评估研究成为消防设计中的难题。对此,采用MassMotion软件对3种疏散场景下进行人员疏散模拟分析,并采用FDS软件在3种火灾场景下进行烟气模拟分析。结果表明在多功能厅出口分布均匀且出口数量充足时,各疏散出口整体维持较畅通的状态;结合人员模拟分析数据,得到了人员安全疏散性能评估结果;在可用疏散时间内人员均能实现安全疏散,保证了该区域整体消防安全性能。

考虑引导员作用机制的人员疏散模型研究

为研究引导员对人员疏散过程的影响,引入引导阈值量化引导员对行人的作用机制,提出考虑动态引导策略即行为转变引导机制的改进元胞自动机人员疏散模型,模拟分析引导员数量、引导员位置和引导阈值对人员疏散效率的影响。研究结果表明:引导员数量存在1个最优取值范围,引导员数量过多,对人员疏散效率无明显的提高作用;引导员位置分布为“回”字形分布时,相比随机分布和靠出口分布,其疏散时间最短、引导员利用率最均衡;引导员采用行为转变策略时,引导阈值存在1个最优取值使得人员疏散效率相对最高。研究结果可为人群疏散时引导员采取引导策略提供理论参考。

基于VR试验的地下综合体人员疏散决策

为了探究人员在疏散过程中的出口选择等决策行为规律,预测疏散人员对疏散出口的选择情况,应用虚拟现实(VR)技术搭建地下空间综合体场景,并开展人员疏散试验。首先,借助SPSS软件对试验结果进行统计分析,构建无序多分类Logistic回归模型,识别主要影响因素;然后,计算各类影响因素的贡献并建立相关性分析模型;最后,基于支持向量机(support vector machine,SVM)算法,建立人员疏散决策模型。结果表明:疏散人员倾向于选择初始朝向的出口进行疏散;当面对的多个出口距离相近时,人员与出口的距离对疏散人员出口选择的影响较小;基于SVM的疏散决策模型的预测准确率为93%。

基于量子原胞自动机的教学楼人员疏散模型研究及仿真

现代的疏散仿真模型水准越来越高,相对的,更加需要高速真实的仿真过程和准确的结果,以及如何用更少的资源获得更优的效果。该文研究量子原胞具有高速计算和低消耗的特点,使用量子原胞与传统的元胞自动机相结合,来对教学楼进行疏散模拟,在固定设计条件后改变参数条件可得到对应疏散时间,对不同情况进行对比,分析研究可得到更优的教学楼人员疏散模型。

地铁有毒有害气体蔓延仿真及人员疏散安全性分析

为有效提升防范化解地铁空间风险防范能力,科学分析研判有毒有害气体蔓延时空分布规律与人员疏散安全性的关系。本文采用Ansys Fluent软件开展有毒有害气体流体的流动性模拟,并借助Pathfinder人员疏散仿真软件,研究了地铁列车在典型人员荷载场景下、泄漏源与疏散口多重冲突场景下的疏散安全性。结果表明,发生有毒有害气体泄漏的地铁站,人员安全疏散可用时间约600~1000 s;不同人员荷载和改变泄漏源位置时,人员疏散所需时间从172.3 s至977.0 s不等;疏散人数超过1550人或地铁站内部分疏散口不可用,会导致人员疏散过程中遭遇危险。建议重点针对控制地铁站人员流通量,保障疏散通道口的安全有效性,注重紧急疏散时人流组织与指挥引导。

基于元胞自动机模拟高海拔地区人员疏散

在高海拔地区,其独特的地理和气候状况给对人员的健康与安全带来了巨大的挑战,尤其是低环境压力以及氧气稀薄导致的生理及心理反应更是增加了人员疏散的难度。这些因素不仅会降低疏散速度,更会增加个体的焦虑和恐慌情绪,进而影响疏散效率和安全性。为了应对这些挑战,本研究采用元胞自动机(CA)算法,通过模拟情绪感染的传播与疏散个体的状态转换,分析了高海拔地区的疏散过程。具体来说,建立了包含静态场、动态场及行人力竭机制的模型,模拟了行人在不同情绪状态下的疏散行为。研究发现,不同情绪转变概率和力竭机制显著影响疏散时间。较高的情绪转变概率会导致更长的疏散时间,而力竭机制则显著增加个体疏散时间。该研究为在高海拔地区制定更有效的疏散方案提供了理论支持和实践指导,特别是通过量化情绪和力竭对疏散效率的影响,提出了优化疏散策略的新方法。

基于梯度提升决策树的方形房间人员疏散建模研究

发生紧急事件时,特定区域内的人员如何快速有序撤离对人民生命安全起到重要保障作用。针对此问题,本文提出一种基于梯度提升决策树(GBDT)的方形房间人员疏散模型。首先计算各种因素对人员疏散速度的影响占比,分析不同时刻人员空间分布情况。然后建立关于疏散人群速度与时间的关系曲线仿真模型。最后对行人运动规则进行不断优化调整,建立完善可持续优化的人员疏散系统。本文所进行的建模研究对于方型房间下人员疏散具有重要参考意义和指导作用。