Zigbee耦合A*算法的疏散路径动态规划与指示系统

为有效指引复杂建筑火灾下的人群疏散,在LabVIEW环境中开发一套基于Zigbee技术和A*算法的疏散路径动态规划与指示系统。利用Zigbee无线通信技术实现火灾探测器与疏散路径规划与指示系统间的信息互联,首先,在A*算法的基础上按照设计的起点选择方法,依据火情可快速实现建筑内整体疏散路径的动态规划;然后,规划结果通过设计的发光二极管(LED)点阵疏散指示器实时显示,能够在火灾场景下为人群提供疏散方向可视化的指引,以保证人群安全、快速疏散;最后,开展系统测试以及仿真模拟试验。结果表明:该系统路径计算时间短,疏散指示方向准确,通过疏散路径的动态规划和智能指引,可缩短疏散时间,提高疏散过程的安全性。该系统采用Zigbee无线通信,建设成本低,LED显示屏制作简单,安装方便,因此,可直接应用于实际,替代传统的固定式疏散指示系统,提高建筑内人群安全疏散效率。

建筑工程施工现场疏散路径优化模型

针对多工种交叉作业频繁、环境时常变化、场地狭窄、明火作业多的建筑工程施工现场,以疏散时间为目标函数建立其人员疏散时间模型,基于疏散时间模型以疏散时间最短为目的提出疏散路径优化模型,并利用修正的迪杰斯特拉(Dijkstra)算法求解模型,同时结合BIM(building information model)4D模型和Anylogic软件以及某在建楼房案例对模型进行仿真模拟验证分析。由仿真模拟结果可知,疏散时间模型计算出的疏散时长与模拟疏散时长吻合度较高,使用经优化后的疏散路径疏散,能够在一定程度上较大幅度节约紧急情况下建筑工程施工现场劳务人员的疏散时间,提高施工阶段的安全管理效率,且在一定疏散人数范围内,优化程度随疏散人数增加而增长。

改进蚁群算法的拥堵环境疏散路径规划研究

针对突发事件疏散过程中人员拥堵对于疏散路径选择的影响,提出拥堵环境下的改进蚁群算法疏散路径规划模型。以二维栅格环境为基础,识别陷阱栅格,建立角栅格环境模型,对初始信息素进行差异化处理,改善蚁群算法初期搜索较为盲目的问题;结合路径拥堵程度和终点对蚂蚁路径选择的影响改进启发函数,避免陷入局部最优,提高搜索路径质量;引入信息素衰减系数惩罚经过拥堵区域的路径,并结合Dijkstra算法得到的次优路径,改进信息素的更新方式;通过最短路径优化操作,减少最短路径的无效节点与多余转折点,提高路径平滑度。仿真实验结果的对比分析表明,改进后的蚁群算法在有无拥堵情况下都能快速高效地规划出更平滑的最优疏散路径。

城市轨道交通突发事件下换乘站应急疏散路径优化研究

为研究城市轨道交通换乘车站发生突发事件时人员的疏散过程、疏散路径和优化方法,通过将仿真模拟方法与疏散路径优化模型相结合,构建引导人员位置优化模型与疏散路径优化模型,模拟换乘站发生突发事件时引导人员作用下的紧急疏散情况。研究结果表明:加入引导人员的疏散模型可较为真实地反映突发事件下乘客的疏散过程;设置引导人员后,总疏散时间较无引导人员时减少26.08 s;8条最优疏散路径的疏散用时均小于245.68 s。研究结果可为城市轨道交通车站开展应急疏散和应急处置工作提供参考。

枢纽型航站楼复杂客流疏散路径研究

根据郑州新郑机场T2航站楼的实际情况,结合复杂客流、疏散路径、人流拥堵区块等因素,采用Pathfinder仿真软件从建筑结构空间布局的角度对其大厅进行人员疏散仿真试验,结果表明:通过分析其疏散通道的空间结构,得出在紧急情况下3楼候机大厅会出现两个人员拥堵区块;在民用机场航站楼设计防火规范内,修改其位置的安全逃生通道出口的具体尺寸后,人流量及在紧急情况下人员在其出入口的区块人流密度系数有降低,提高了人员流动能力,降低了人员滞留时间,提高了人员疏散能力,提出了1针对新郑机场T2航站楼的疏散路径的具体优化方案。航站楼的建设推动了航空业的发展,随着我国综合国力日益强大,航站楼建设也愈发繁荣,港内人流量与日俱增。

基于Bellman原理的人员密集场所疏散路径优化研究

具有多决策点的人员密集场所存在多条疏散路径,合理规划疏散路径可以避免长时间的局部拥堵,降低踩踏事故发生概率。人员应急疏散仿真工程软件Pathfinder的局部最快算法不能解决多步决策场所中路径利用率不均衡的问题,为此提出一种以总疏散时间最短为目标的路径优化方法,基于决策点构建可行路径模型及路径优化模型,基于Bellman原理对优化模型进行求解,得到较优路径方案。依照该方案推演疏散过程,更新较优路径直至重复多次无更优路径出现,最终确定最优路径及其疏散时间。以某学生公寓人员疏散为例论证该方案的优化效果,结果表明与Pathfinder模拟结果相比,该方法总疏散时间从330.3 s减少至292.3 s,东、西侧一楼楼梯出口的利用时间差从75 s缩减为1.5 s,通过人数差从138人降为0人。该路径优化方法可用于改进疏散模拟软件。

毒气泄漏时的最佳疏散路径

当毒气泄漏时 ,正确的疏散指挥是避免和减少人员伤亡的关键 ,而选择最佳疏散路线又是正确指挥的前提·基于扩散理论和毒物伤害模型之上 ,把事故伤害范围划分为致死区、重伤区、轻伤区和吸入反应区·接着 ,讨论了疏散路径的可行性和当量长度模型 ,提出了通行难易程度系数和危险系数的概念 ;然后根据网络理论的k最短路解法 ,讨论了两点间k条最短疏散路径的求法·最后 ,以某市化工厂的氯气泄漏为例 ,求出从泄漏点到疏散安全地点的 3条最短路线的当量长度分别为 2 4780m ,2 72 2 1m和 386 79m·

一种基于时空拥挤度的应急疏散路径优化方法

提出时空拥挤度的概念来描述时间与空间维上的移动对象的拥挤程度,并以此提出一种基于拥挤度的应急疏散路径优化方法,该方法能够为大型公共场所的人员疏散提供从建筑物内部经由路网离开危险区域的一个完整疏散路径方案。分析在疏散路径分配的过程中以最短路径为基础的疏散路径分配方案的拥堵情形,然后以缓解拥堵、减少疏散总时间为目标,设计疏散路径分配方案的优化方法。试验结果表明优化后的方案能够减轻整个疏散方案的拥堵程度,同时能够为每个疏散个体提供一条相对合理的疏散路径。

基于A*算法的深部地下空间火灾疏散路径动态规划

为了考虑地下空间火灾发生和发展的动态性,结合温度、CO体积分数等各类人体生理耐受性指标随着时间的变化,基于A*算法建立了一种能够考虑火灾场景演化的地下空间逃生疏散路径动态规划方法.采用Pathfinder软件、A*算法、蚁群算法分别对虚拟小尺寸模型和某地铁车站足尺模型进行逃生路径规划并对比分析,验证了A*算法在逃生疏散路径规划方面的高效性和可靠性.通过建立火灾场景关键指标的时程数据库,并根据人体耐受性指标限值识别可逃生区域,然后进行不同时刻火灾逃生场景的动态重构,采用A*算法对重构后的场景进行逃生疏散路径识别,实现了地下空间火灾疏散路径的动态规划.利用上述方法,基于某深埋地铁车站,根据火灾模拟软件提取的特定区域处温度、CO体积分数的时程数据,实时判断最优疏散路线及需要尽快撤离的区域,并给出了最大容许逃生疏散时间.该方法克服了传统静态路径规划的局限性,可为深地空间火灾疏散路径的实时动态规划和消防救援应急策略的制定提供依据.

校园楼宇火灾疏散路径分析和应用

为服务于校园防灾减灾应急管理,以人群密集的校园教学楼的火灾突发事件为例,分析并确定火灾发生时对逃生疏散路径模型产生影响的各项影响因子,从楼宇本身的自然、物理属性出发,结合疏散人员(学生)特征,对楼宇的疏散空间和疏散路径进行模型化,构建面向校园人员特征的楼宇内部三维逃生路径优选动态模型,规划设计疏散撤离位置与逃生疏散路径。开发可兼顾平时演练和实战指挥的应急响应三维动态仿真虚拟系统并展开示范性仿真模拟应用,从而能为事件预演、紧急救援、处理和决策提供一个科学、简便、形象的可视化分析手段、急响应预演教育、试验验证和决策辅助支持。

基于改进蚁群算法的高速公路疏散路径研究

根据高速公路应急疏散的特点,在交通分配中应用改进蚁群算法模型。首先引入路段交通量和通行时间函数作为算法转移规则的一部分,从而在进行搜索时优先考虑容量大和通行时间较短的路径。其次通过实验分析蚁群算法参数对计算结果和收敛速度的影响,给出了最优的参数组合。最后将最优参数组合应用于改进蚁群算法中,并通过仿真实验将改进蚁群算法与基础蚁群算法的路径搜索结果进行对比。结果表明:采用最优参数组合的蚁群算法不但加快了搜索速度,而且优化了全局最优解,通过基于GIS的高速公路应急疏散系统进行路径分析,得到系统最优的可视化疏散路径。

地铁站突发事件疏散路径选择影响因素研究

为研究地铁站乘客疏散路径选择的影响因素,用问卷调查方法,在全国7个城市对地铁站突发事件人员疏散路径选择的影响因素进行调查研究。利用SPSS软件分析各因素得分的平均值及标准差,选取均值较大的4个因素和标准差较大的4个因素作为关键因素设计疏散试验,并组织不同学历水平、性别、年龄的298名被试参与试验。结果表明,熟悉程度、通道人员密度、光线条件以及语音疏散指导对地铁站疏散路径的选择影响显著;路径复杂程度和距离出口的距离对地铁站疏散路径的选择无明显影响;安全疏散标志的影响程度与自身认知水平有关,认知水平越高,影响越显著;遇到拥堵和障碍物时人们会优先选择最先看到的路径。

基于前景理论的应急交通疏散路径选择模型

为了能够更好地反应在应急交通疏散过程中被疏散者的行为决策反应,引用前景理论中的"有限理性"来描述不确定风险下的应急疏散行为。通过重新定义疏散中的"有效备选路径"这一概念,计算了各"有效备选路径"的前景值,从而确定前景理论值最大的有效备选路径作为应急疏散路径。算例证明了该路径选择结果更符合应急交通疏散下不确定情况的真实路网中的路径选择行为。研究结果对决策者在紧急环境下做出科学、有效的疏散决策具有一定的参考价值。

地铁站厅内人员疏散路径选择影响因素研究

基于调查问卷和现场实验探究影响疏散路径选择行为的主要因素,构建结构方程模型,从潜变量的角度对受困人员疏散路径选择行为进行深入研究,揭示在不同应激环境下站厅内受困人员的判断倾向和选择行为特征.研究表明:(1)调查问卷和现场实验这两种方法由于研究对象所处的应激环境不同,导致分析结果存在一定差异;(2)光照条件、路径距离(长短)、人流导向以及指示标记对人员疏散路径选择影响较大,且在不同应激状态下各因素的影响效果存在一定差异.鉴于此,建议在实际应急疏散管理工作中应充分考虑各影响因素对疏散效果的影响,合理设置有效的疏散路径.

基于当量长度的游船火灾人员最优疏散路径

为能够在游船发生火灾时选择合理的疏散路径,避免和减少人员伤亡,引入当量长度,建立火灾时游船应急疏散模型,选用最短路径算法得到火灾区域至各逃生出口的多条最优疏散路径,并利用MATLAB编程实现.选取"海洋绿洲"号游船进行实证研究,在客舱着火点位置确定的情况下分别考虑游船通道阻塞和火灾扩散对最优疏散路径的影响.研究结果表明,所建立的疏散模型是可靠的。

火灾时客船在倾斜状态下最优疏散路径

客船发生火灾时,合理疏散路径的选择对避免或减小人员伤亡有重要作用.因此,在前期关于客船火灾时静态疏散路径优化研究的基础上,建立客船倾斜状态下以当量长度为基础的疏散路径优化模型.选用Dijkstra算法求解火灾区域至各逃生出口的最优疏散路径.在此基础上,进行多灾源、多出口状态船舶倾斜、拥挤对疏散路径影响的实证分析;结合IMO对客船疏散时间的规定验证疏散路径模型的合理性.结果表明:船舶倾斜对火灾状况下人员疏散路径的影响随倾斜角度的增大而增大,且纵倾影响比横倾大;船舶倾斜导致疏散路径变长,疏散时间延长.

地震疏散路径规划算法

重大地震条件下,交通网络具有明显的结构变动性,传统最短路算法生成的疏散路径难以满足其在疏散安全性、可通行性、通行能力约束和应变性的要求.为了解决这一问题,在具有通行能力约束的路径规划(CCRP)算法基础上,考虑了上述有关要求,提出了一种地震疏散路径规划算法.该算法的特色在于:(1)引入惩罚函数以满足应急疏散路径对安全性和可通行性方面的要求;(2)将突发交通拥堵点作为虚拟疏散原点纳入到动态路径规划过程,以增加对突发交通拥堵的快速疏散能力.实证表明,所提出的算法可将疏散交通流分配到危险性较低、可通行性较好的路径上,并满足路径的通行能力约束,而且对突发交通拥堵具有必要的应变能力,能较好地满足地震疏散路径规划的需要.

单源点火灾多出口单层建筑人员疏散路径

针对单源点火灾多出口的单层建筑,综合考虑路径和出口的容量限制、火灾烟气扩散和人群密度对人员疏散速度的影响,构建人员疏散路径选择模型。引入超级终点,运用Dijkstra算法求最短路径,得出在疏散时间最短目标下的最优疏散路径和疏散人数的方案。以某医院为实例分析验证了模型的可行性。

基于路网风险的化工园区疏散路径模型

在分析化工园区事故影响严重程度的基础上,提出了一种基于路网风险的化工园区疏散路径模型。首先,基于化工园区事故的事故统计和事故概率,建立针对性的事故模型并定量计算事故后果及区域个人风险;然后,构建基于路网风险的化工园区疏散路径模型,根据影响疏散人员路网选择的3个因素,即距疏散出口的距离、疏散位置的可疏散空间、疏散位置的风险来计算路网的风险;最后,利用Dijkstra算法计算事故场景下该疏散场景的避开事故影响且疏散时间较短的路径。仿真结果表明,所提出的路径选择模型可以规划出有效避免事故影响范围的、较为安全的疏散路径,有助于化工园区规划应急疏散路径,给疏散人员转移及园区疏散设计提供参考借鉴。

新型考虑短板效应的客船应急疏散路径模型

为提高客船人员应急疏散效率,增强客船安全性与应急能力,针对客船应急疏散路径中的短板效应,分别对单一通道通行难度系数与多通道(路径)整体通行难度系数进行量化评估,提出了一种全新的通行难度整合方式,同时考虑到客船结构及其工作环境的封闭性与特殊性,构建了与客船实际疏散环境契合度较高的客船应急疏散路径模型.通过观察分析模拟疏散过程,将人员分配作为主要因素考虑,进一步优化模型结构与参数.仿真实验结果表明,该模型与客船的实际疏散环境具有较高的契合度,可有效保证人员分布与疏散资源调控,显著提高客船人员应急疏散效率.