基于元胞自动机模型的人员疏散仿真研究

公共安全是经济发展和社会稳定的基础。近年来由于火灾、地震、恐怖活动等突发因素诱发的公共场所人员安全事故屡见报道,在公共场所的安全设计中,安全疏散性能已成为至关重要的因素。为解决上述问题,人员疏散的计算机仿真对提高公共场所的安全疏散性能具有重要意义。对于出口距离最近的原则建立人员疏散的二维随机元胞自动机模型,其中考虑人员绕行的影响,并利用Matlab软件编写了疏散过程的程序,对大空间疏散人群进了仿真,得到了人员疏散基本规律及疏散时间。研究表明:考虑人员绕行的模型更能体现真实的疏散情景。     

突发事件情景下地铁站人员应急疏散问题综述*

突发事件情景下,合理的进行地铁站人员应急疏散是减少人员伤亡和财产损失的有效途径。从地铁站人员应急疏散的仿真研究、不同规则下疏散模型的研究和智能算法在疏散建模中的应用三个角度对突发事件下地铁站人员应急疏散问题进行综述,并分析了当前疏散模型、求解算法以及行人特征数据的不完善之处。提出了把行人的心理行为特征、建筑物设施因素引入地铁站人员应急疏散问题中,并利用改进的蚁群算法求解最优疏散路径的重要价值。最后,展望了今后地铁站人员应急疏散问题研究的发展趋势。     

地铁车站疏散照明指示系统的引导作用研究

通过对元胞自动机模型的分析和改进,建立了适用于地铁车站人员应急疏散模型,在此基础上以西安市某地铁车站为实例进行研究,探讨了疏散照明指示在人员疏散过程中的引导作用。并运用疏散模拟软件分别进行了不同情景布设方式下的模拟仿真,得出了相应条件下的疏散人数与疏散时间关系曲线图,并对数据进行分析比较得出了相关结论以期能为地铁疏散照明指示系统的建设提供参考。     

高铁车厢内部紧急情况下人员疏散仿真研究

在引入元胞自动机理论的基础上,模拟分析了紧急情况下人员生理及心理的不同对疏散过程的影响,通过人员动态调整自身行为,并引入人员竞争力,对人员疏散过程建立模型。在疏散过程中,根据存在着一定程度的外部干扰因素,提出疏散干扰度概念。计算机仿真的结果表明,考虑人员竞争力,以及出口疏散干扰的问题,可以更加真实地模拟人员紧急疏散过程和疏散状况。     

岛式站台地铁车站人员的安全疏散仿真研究

地铁成为现代城市不可或缺的交通工具。但其特殊的运营环境容易引发事故状态下地铁车站人员的安全疏散问题。以西安某岛式站台地铁车站为研究对象,运用Building Exodus软件分别从人群结构、出入口数量、楼梯宽度以及火灾情况下对地铁车站进行人员安全疏散的模拟仿真研究,通过建立地铁车站模型仿真出各场景下的疏散时间,并与《地铁设计规范》中公式计算所得到的结果进行比对。仿真结果较真实地反映了各因素对车站人员疏散能力的影响,得出楼梯的设计是整个疏散过程的瓶颈所在,并提出相关建议。     

煤矿井下人员安全疏散建模与仿真

针对煤矿井下出现安全事故时人员的安全疏散问题,建立了煤矿井下人员安全疏散模型。该模型中井下巷道被划分为网格,通过设置"成员流势"来反映网格距离疏散出口的位置,从而确定疏散人员移动方向和路径,同时结合疏散成员移动速度、成员响应时间、灾害检测时间获得疏散时间。仿真结果表明,该模型能直观呈现人员疏散动态过程,为制定安全疏散方案提供数据参考。     

大型建筑内人员疏散计算机仿真研究评述

在大量人员聚集的场所须预先做好各种应急的疏散预案,否则一旦紧急事件发生,由于人群的拥挤踩踏极有可能造成大量人员的伤亡,因此对人群的疏散动态进行深入研究,具有极大的现实意义.介绍了疏散动力学的产生背景和研究现状,分析比较了两种最具代表性的疏散模型,总结疏散仿真可视化模拟过程,最后指出了当前研究中存在的问题,并对这一领域的发展提出了建议.     

考虑分类人群行为的建筑疏散模型研究

人员行为决定了应急疏散时人群的时空分布,是研究疏散动力学的关键。考虑疏散时人员的心理特性与身份状态,将人群分为恐慌人群、易感人群、冷静人群和管理人群四类,基于社会力模型表达各类人群的疏散行为特征,并开展不同情境的疏散动力学过程分析。研究发现行人的恐慌心理具有传播作用,对其他行人的疏散行为有明显的影响,而管理人员的引导作用对疏散有积极影响,当其比例在10%~15%的时候效果显著,且合适的位置更易提高疏散效率;人员的服从水平越大,疏散效率越高。提出的分类人群疏散行为模型能为建筑安全疏散评估与优化提供理论支持。     

一种用于大型建筑火灾中的应急疏散算法

大型建筑发生火灾后,在现场情况比较复杂的情况下,尽快选择一条既安全、疏散时间又短的疏散路线,是室内人员安全快速的撤离的重要保障。本文在最短路径算法的基础上,提出了一种有效的有计划的应急疏散算法。此算法能有效的缩短总疏散时间,并且综合考虑到实际人流密度以及不同的通道环境对疏散路径的影响,更好地符合应急疏散的实际需求。     

基于Agent和元胞自动机的人员疏散过程建模与仿真

人员疏散是一个与人们的实际生活紧密相关的、典型的公共安全问题,对人员疏散过程的研究有利于合理设计建筑布局,保障人民的生命财产安全。本文以某商场为仿真对象,基于Agent和元胞自动机对人员进行建模,通过仿真其疏散过程,比较得出影响人员疏散速度的主要因素。     

基于Agent的人员疏散系统设计与实现

通过分析Agent与社会力模型在人员疏散方面的应用及疏散模拟中人和建筑物对象的存储方式,利用Agent技术结合人员疏散的动力学模型、改进的路径规划算法和人员在一般情况下的心理因素以及建筑物的不同特点,建立能够正确反映疏散时人员行为的Agent模型,运用C++语言实现基于Agent的人员疏散模拟系统。疏散结果显示,该系统能够较真实地模拟人员疏散过程。     

基于人工势场和Agent的人员疏散系统仿真

从聚众场合火灾中疏散群体的个体角度出发,结合人工势场和Agent,提出了微观的仿真模型。该模型首先将场化影响人行为的火、门和障碍物等因素量化,构建了人工势场体系,其次以个体为对象,通过受力分析确定人员移动方向,最后通过是否开启安全通道,有无人员疏导的分析对比,合理仿真了人员疏散情形。基于Visual C++实现了疏散仿真系统,通过仿真结果分析,该系统能够较真实地模拟人员疏散过程。     

基于元胞自动机和模糊理论的人群疏散仿真

基于元胞自动机和模糊理论建立了人群疏散模型,对教学楼内的人群疏散过程进行了模拟。该模型根据人员对建筑物的熟悉程度、周围人员的吸引力设计元胞行为准则,并且采用模糊隶属度定义人员的体能状态及人员对环境的熟悉程度。实验结果表明,该仿真模型能够较好地模拟紧急状况下的人群疏散过程。     

基于社会力模型的人员逆流行为

为真实地再现人员疏散场景,针对人员疏散过程中的逆流行为问题,提出一种基于社会力模型的人员逆流行为仿真模型,研究在场馆内人员疏散过程中的逆流行为及其对疏散结果的影响。根据社会力模型建立人员疏散模型,采用主从个体之间的吸引力对从个体行动方向的决策作用来描述逆流行为。在有逆流行为情形下的单出口和多出口场馆进行仿真,仿真结果表明,该模型有效且具有可行性,能够模拟出人员疏散过程中的逆流行为,随着逆流个体的增多疏散时间呈非线性增加,在相同情况下主原地等待行为比主不原地等待行为的影响更明显。     

基于全局路径规划的相互速度障碍物人群疏散方法

针对相互速度障碍物（RVO）模型缺少全局路径规划,只依靠局部碰撞避免不能很好地模拟复杂的疏散场景问题,提出了一种剩余路径代价尽量小的动态全局路径选择方法。该方法包含路径预处理和路径实时更新两部分:第一部分使用快速最短路径算法（SPFA）求取场景最短路径（SSP）;第二部分根据SSP快速动态地计算每个个体的最优疏散路径,并使用KD树优化障碍物阻挡判断过程。最后将方法扩展到多楼层、多障碍物、多通道、多出口的复杂场景实现了近千人的仿真实验。实验结果表明,该方法在多个场景中都取得了良好的路径规划效果。     

人群应急疏散可视仿真研究进展和问题

人群应急疏散可视仿真是用智能体来模拟具有自主感知、情绪和行为能力的人群个体,并采用3维可视的方式来直观呈现人群应急疏散情景,可以为制定人群应急预案提供形象直观的分析方法。本文从人群仿真数据的来源、人群导航模型的构建、人群行为模型、人群情绪感染、人群渲染5个方面概述目前研究的进展,然后从仿真模型的可验证性、人群疏散导航模型的构建、人与环境的物理模型、动物逃生实验与仿真、疏散中的社会行为表现以及人群情绪的可视计算6个角度讨论需要进一步研究的问题。针对需要深入研究的问题,指出借助于紧急事件的视频监控分析和虚拟人群情景的用户调查,有助于完善人群仿真模型。结合物理模型,可以更准确地描述人群应急疏散场景。开展动物逃生实验分析,有助于完善人群运动导航算法。建立人群社会行为模型,可以更详细描述疏散中人群行为的多样性。构建基于多通道感知的人群情绪感染计算方法,可以详尽描述情绪感染的过程。人群应急疏散行为的可视仿真研究在城市的安全管理方面具有重要的应用前景,但其研究仍存在很多亟待解决的问题,综合地运用多学科知识,完善实验手段是进一步推动研究的关键所在。     

考虑个体行为的改进CA模型人员疏散研究

为更好模拟行人疏散过程中微观个体行为,考虑行人身材半径及在疏散过程中行人步行速度随运动状态变化,将社会力模型运行规则引入元胞自动机模型,建立了一种社会力模型计算步行速度、空间离散化程度和步行速度较高的疏散模型,用于模拟紧急情况下的行人疏散过程。在该模型中空间划分为更小网格,每个行人占用一到多个单元格,行人的身材半径不再不变,每个行人移动的距离由其速度决定,根据基于速度的出口选择方法和行人运动规律,通过数值模拟分析,研究了疏散过程中的动态性。研究表明基于速度的网格移动数量、行人数量、期望速度、行人身材半径、松弛时间等参数影响疏散效率,结合连续模型的优点能够更加客观真实刻画疏散过程,有助于离散模型描述行人疏散微观行为特征。     

复杂条件下多层建筑人员协作疏散仿真

研究具有复杂多层协作过程条件下的人员疏散控制系统,就能够比较准确地模拟突发情况下人员的疏散情况。本文对元胞自动机进行了改进,综合人员个体特征和从众心理等各种复杂因素,对具有复杂障碍物的多层建筑中人员疏散过程进行了计算机仿真分析,并给出了人员疏散效率与人员的从众系数、障碍物及出口位置等因素的关系。该仿真能够很好地模拟大型公共场所发生突发事件时人员疏散的情况,对在复杂地理环境及人员特性条件下的多层建筑突发事件疏散策略制定具有一定的实际参考意义。     

一个面向紧急疏散的大规模人群运动模拟系统

对公共场所大规模虚拟人群疏散过程的模拟研究在理论和现实方面都具有重大的意义.本文介绍了一个面向紧急疏散的大规模人群运动模拟系统,包括系统框架、功能、规模等.其中详细讲解了系统的几个功能模块及其实现技术,主要有人群建模和仿真技术、场景建模技术、灾害现象模拟技术、人群疏散控制策略以及海量数据实时渲染技术.最后对人群疏散系统在未来需要解决的问题做了简单讨论.