基于AnyLogic仿真的恐慌情景行人疏散研究

为了反映恐慌情景下行人疏散的变化规律,基于Anylogic软件进行仿真分析。通过引入情绪因子和信息因子,量化恐慌传播系数和信息传播系数,建立群体恐慌动力学模型,运用蒙特卡洛等方法进行群体心理的量化分析,划分恐慌程度等级为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级。运用该模型分析不同密度、不同恐慌等级下的恐慌人员疏散规律。研究结果表明:低密度情景下恐慌对疏散效率的影响较低,中、高密度情景下,适度恐慌可以降低疏散时间,超出临界范围会导致疏散的延缓。场景模拟可以看出,适度恐慌下人员疏散迅速有序,相反,过度恐慌下人员疏散缓慢混乱。

视野受限情况下行人疏散行为特征试验研究

为了提高突发事件下人群应急疏散的效率,开展行人疏散试验来深入分析视野受限情况下行人疏散行为特征与人-环境相互影响,并基于行人运动学特征与安全心理学进行综合分析。研究结果表明:视野受限下行人总是先寻找“墙体”这一参照物,此后通过沿墙走直到找到出口,但也有少部分风险偏好者会丢掉参照物去寻找捷径;平均疏散速度为0.584 m/s,寻找墙时段的速度明显慢于沿墙走阶段;当行人在靠墙行走时,以不超过15°偏向墙面一侧以提高疏散效率。研究结果可为人群疏散管理和应急设施开发提供参考。

博物馆展厅内障碍物对行人疏散的影响研究

博物馆展厅内障碍物对行人疏散有不可忽视的影响。本文基于元胞自动机模型,在行人移动部分引入势能场理论,建立了含障碍物的博物馆展厅内的行人疏散模型,并运用该模型仿真研究了不同展厅内疏散人数、门前障碍物的数量及布局、展厅内展柜的数量及布局对疏散时间和疏散动力学的影响。后借助Pathfinder软件验证了仿真中动力学行为,证明本文模型具有合理性,可用于展厅内行人疏散的研究。结果表明:合理的障碍物布置会加速行人疏散的进程,降低出口附近成拱行为的影响。本研究对博物馆展厅的布展安全有指导意义。

考虑从众效应和信息传递的行人疏散建模

行人疏散问题已引起学者们的广泛关注.通过对行人疏散动态行为特性进行研究,制定相关应急疏散策略对人群进行有效地控制和疏导,是减少拥挤踩踏事故发生的主要手段.本文从微观角度,运用启发式力学模型描述行人的运动行为,并且考虑视野条件、建筑物规模及信息获取等因素对疏散行为的路径搜索和选择过程的影响,建立考虑从众效应和信息传递过程的行人疏散仿真模型.仿真结果表明,从众行为能够从一定程度上提高行人的疏散效率,在密集的人群中,盲目从众会导致局部拥堵现象发生.

不同出口条件下行人疏散效果研究

建筑出口的性能化设计是建筑消防安全领域的重要研究课题。本文提出了行人疏散模型,对于多个出口情况考虑了行人到出口的距离、出口行人密度两个因素,从而得到了相应的出口选择模型,实现了模型的定量化表示,并进一步选择矩形房间,根据新的出口选择模型研究了单个出口和两个出口情况下行人的疏散效果。结果表明:对于房间设有单个出口情况下,若出口处于墙壁的中央时行人疏散时间最短,疏散效果最佳,而行人疏散时间随着出口宽度的增加先迅速减少、后逐渐变缓、最后基本不变,因此房间的出口宽度并不是越宽越好,当出口宽度增加到一定程度时出口的疏散能力基本保持不变;对于房间设有两个出口情况下,若两个出口均处于长的墙壁上且对称分布时,发现当两个出口间距约为墙壁实际占有长度的一半时行人疏散时间最短,若两个出口分别相对分布在长的墙壁和短的墙壁上且处于墙壁的中央时行人疏散时间最短,疏散效果更佳。以上结果不受初始行人数量和出口宽度的影响,研究结果对建筑出口性能化设计具有一定的指导意义。

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。

心理迫切因素对行人疏散动力学的影响研究

为更准确地描述行人疏散动力学特征,利用目前行人疏散模型对行人疏散进行模拟研究发现:疏散空间行人拥堵时,会出现疏散区域某些位置的行人一直处于竞争劣势而保持位置不动的现象,这与行人实际疏散运动不符。考虑到现实情况,行人在等待的过程中会积极寻找机会,实现成功疏散;基于此,在疏散模型中引入了心理迫切因素的概念,表征了行人等待过程中竞争能力的变化,完善了行人疏散模型。对新模型模拟研究发现,在考虑等待时的心理迫切因素后,该模型能够更好地表达行人疏散的动力学特征,可更为准确地再现行人的疏散运动轨迹和路径,同时研究发现,引入等待迫切因素后并不会影响总的疏散时间。

基于正六边形元胞自动机的行人疏散研究

在分析、比较现有疏散仿真模型的基础上,提出一种基于正六边形元胞自动机的行人疏散模型。该模型中疏散空间被分成相等的正六边形,每个行人有包括静止在内的7个运动方向。给出速度等级的概念用来描述行人的疏散速度。在疏散过程中行人选择出口的决策由到出口的距离、视野内行人数量和密度决定。为展示恐慌心理对疏散过程的影响,定义了恐慌系数。通过实验仿真了有恐慌和无恐慌2种情景下的疏散过程,结果表明,该模型可真实地反映实际的疏散过程,可为真实的行人疏散和评估公共建筑设计起到一定的参考作用。

一种考虑斜向运动参量的行人疏散模型研究

目前,元胞自动机疏散模型采用Von Neumann型和Moore型两种形式的邻域进行演化处理。这两种邻域形式描述行人疏散均有其不足。Von Neumann型邻域忽略了行人斜向运动的可能性,而Moore型邻域虽然考虑了斜向运动,却不能有效地区分斜向运动与水平竖直运动的区别。基于此,在选择Moore型邻域的基础上,提出了斜向运动参量的概念,重新阐述了疏散演化规则,修正了原Moore型邻域在描述疏散中的不足,更精确地反映了行人的疏散动力学特征。进一步利用新模型模拟仿真了疏散空间的行人疏散过程,结果表明:斜向运动参量越小,行人选择水平竖直方向运动的可能性越大;疏散时间会随斜向运动参量f值减小而增加。斜向运动参量取0.7左右时,疏散效果最佳;而当斜向运动参量取0时,Moore型邻域的疏散结果演化为Von Neumann型邻域的疏散结果。

基于元胞自动机的地铁车站行人疏散仿真

从微观角度研究行人行为,考虑在不同时段下从众行为和环境熟悉度对地铁车站行人疏散的影响。建立一个改进的元胞自动机模型,引入行人出口选择机制,能真实地模拟行人进出站、动态出口选择行为,通过MATLAB编程来实现行人疏散仿真。研究结果表明:一定程度的从众行为有利于提高疏散效率;环境熟悉度越高,行人疏散效率越高,但所有人都熟悉环境时容易产生拥挤,影响疏散效率。

基于用户均衡的无车区行人疏散路径最优选择

疏散路径优化是解决无车区行人疏散问题的有效途径,其方案设计可为无车区行人疏散提供参考依据。文章针对无车区域的行人疏散效率和安全,从路网特性和行人特性两方面对无车区域行人疏散特性进行分析,考虑到无车区域内拥挤现象,提出一种用户均衡与元胞自动机结合的无车区行人疏散路径最优选择方法,并进行算例分析。结果表明:提出的方法符合无车区行人疏散特性,可促进疏散资源均衡利用;与传统最短路法相比,疏散路径优化后行人疏散时间缩短了66.82%,路网利用率从39.97%提高到79.76%。

地铁站内行人疏散路径选择仿真研究

地铁站内环境属于一个地下多层、较为密闭的空间,服务设施复杂多样,人们在地铁疏散时会产生多种特性及选择。建立考虑互扰行为的地铁站内行人疏散时的路径概率选择模型,并通过该模型进行行人路径规划。结合实际地铁站的数据调查,以行人密度为变量获得行人疏散时通过不同设施的时间,通过路径概率选择模型预测各部分效用,进而得出行人在疏散时路径选择的比例。该结果有助于地铁站内改善设施布局和服务水平,保证在非正常情况下行人疏散的良好效果。

基于组合模型的地铁车站行人疏散仿真优化研究

为提高疏散情况下地铁车站内行人运动行为仿真的准确性与高效性,提出采用社会力模型中的行人间排斥力、出口吸引力和障碍物排斥力理论,优化元胞自动机(CA)模型环境,构建基于组合模型的行人疏散仿真模型;采用移动残差计算法,优化元胞在网格中的移动规则;最后通过仿真试验标定行人疏散路径决策参数(静态吸引场参数、障碍物排斥场参数、力场耦合参数)。结果表明:基于组合模型的行人疏散仿真模型能够依据不同行人速度变更的移动规则,模拟出行人受障碍物、其他行人影响作用下的行人流动情况,更真实地反映疏散情况下行人流动情况,提高城市轨道交通运营安全决策水平。

遗传算法与行人疏散模型结合的建筑出口优化

构建基于遗传算法与行人运动仿真模型的双层优化框架,选取单室双出口场景,考虑两个出口在同一侧、相邻侧、相对侧3种典型布局,设定3种人员身形,3种疏散初始人群密度,9种疏散出口大小条件,形成243个数值实验场景,分别计算获得最有利于人员疏散的出口布局。研究发现疏散出口宽度与疏散效率呈正向关系,疏散人员半径、初始人员密度与疏散效率呈负向关系,同时在不同布局中,影响疏散效率的关键参数有一定区别。

基于模糊规则和BFS算法的行人疏散模型研究

为建立更加真实的行人疏散模型,基于模糊规则和广度优先搜索(BFS)算法,利用元胞自动机,提出1种优化的行人疏散模型。引入动态模糊速度规则,建立移动速度与周边环境的模糊对应关系,从而模拟行人在不同环境下的运动速度;通过设定危险度规则,使用基于双端队列的BFS算法快速计算每个格子距离安全出口的“静态危险度”,并与出口处人群密度的“动态危险度”耦合,使元胞自发地向“总危险度”更低的方向移动;结合动态速度规则建立1种基于排队理论的出口疏散机制。结果表明:所建模型能够再现行人流自组织现象,真实地反应行人不同的移动方式以及疏散的具体过程;模型考虑了出口排队疏散机制对疏散时间的影响,使疏散效率得到提高,为行人疏散模型的建立以及公共场所的设施布局等应急疏散预案提供有效参考。

高海拔复杂艰险山区铁路隧道在火灾场景下的行人疏散仿真

为了研究高海拔环境下火灾扩散规律和人员疏散能力,采用火灾动力学模型(FDS)对海拔3500 m的施工隧道进行火灾模拟,并使用AnyLogic软件搭建人员疏散仿真模型,将火灾产物数据作为输入辅助人群疏散模拟。研究火灾规模在20 MW时,隧道内特征高度2 m处温度、能见度和CO浓度的数值变化。结合火灾产物对人体伤害的量化公式,修正社会力模型中行人期望速度,使行人速度随火灾产物数据动态变化。最后根据仿真模型,研究不同施工区域、不同响应时间下的人员疏散情况,提出合理的疏散建议。仿真结果表明:起火点附近的烟气以上升和纵向扩散为主;火灾发生后的前150 s,疏散人员相对安全;伤亡人数随响应时间的增加呈阶梯型增长,离起火点越近,人员危险系数越高。

教室内行人疏散的元胞自动机模拟研究

针对具有两个出口并由桌椅构成多条通道的教室建立了行人疏散的元胞自动机模型,进行计算机模拟的结果表明:行人根据到出口的距离和行人拥挤程度两个因素来选择出口和目标网格能缩短疏散时间;出口的宽度对疏散过程有一定的影响,但随着出口宽度的增大,对疏散的影响越来越小。

基于出口选择概率的修正社会力模型的行人疏散研究

基于原始社会力模型,引进相对速度和出口吸引力以及对期望速度加以限制来对原始社会力模型进行修正,通过考虑行人与出口距离和出口处行人密度对出口选择的影响,结合概率决策,引进出口选择函数,构建了基于出口选择概率的修正社会力模型。利用编程对多出口行人疏散行为进行仿真模拟,分析突发事件下行人疏散的行为特征,验证基于出口选择概率的修正社会力模型的科学性和有效性。

基于突发事件的火车站行人疏散仿真

为了提高突发事件下火车站行人疏散的效率,降低人员伤亡,对突发事件下火车站行人疏散策略与影响行人疏散效率的因素进行研究。在分析了当前行人疏散方法与特征基础之上,提出采用社会力模型与仿真相结合的方法,对随机疏散、最短路径疏散与引导疏散三种策略进行比较,并探究客流速率、候车人数与候车厅内障碍物对火车站疏散过程的影响。以春节期间淮南市火车站为例,建立火车站客流仿真模型。仿真结果表明,在随机疏散、最短路径疏散和引导疏散3种疏散策略中,引导策略疏散效果最优,随机疏散效果最差;随着进站乘客速率的增加,疏散所需要的时间逐渐增加;候车厅内障碍物在距离出口较远时对疏散时间影响程度较低。研究结果为提高火车站的运营效率和安全性提供了重要参考。

基于社会力模型的三维阶梯教室行人疏散仿真研究

为研究三维阶梯教室内座位布局及单双门对行人疏散效果的影响,改进社会力模型,模拟单双门情况下4种常见座位布局的行人疏散过程,从宏观和微观2个层面分析行人的疏散效果及内在的物理机制。结果表明:在限定门口宽度下,单开后门的平均总疏散时间均小于单开前门,而双门情形下的平均总疏散时间最小;从微观密度图来看,无论是单开前门、单开后门,还是双门均打开,4种座位布局中发生人员拥挤的位置相似。但单开后门情况下高密度区域的峰值高于单开前门,而双门情况下行人承受拥挤的压力最小,发生事故的风险小。