学生群体紧急疏散仿真及在出口设计中的应用

针对学校大型建筑中人群分布密集的问题,研究了学生群体的紧急疏散仿真.首先分析了紧急情况下的群体行为特点,并根据现实生活中个体差异的统计特征,对逃生人群的不同属性特征进行了分类,然后采用社会力模型实现了学生群体的紧急疏散仿真,解决了传统疏散仿真中人员的无差异性问题.该仿真能够更加真实地反映出现实生活中的人群疏散,达到较好的效果.最后,基于该仿真模型,着重分析了建筑物出口设计对群体疏散的影响,分析结果表明:不同的出口宽度、位置对群体疏散的影响不同,从而可以为大型建筑的出口设计提供有益的参考.     

建筑物出口条件对人员疏散的影响分析

人员疏散是建筑安全性能设计中考虑的关键因素,建筑出口条件又是人员疏散的关键环节.研究人员对疏散问题,采用疏散仿真模型对人群疏散进行了仿真,着重研究了出口条件对疏散时间的影响.为保证安全,对于单出口的建筑物,出口宽度有一个理想临界值d≈0.1w(w为包括出口在内的墙总长),使出口宽度大于临界值,减少了阻塞现象,提高疏散效率.对于双出口分布在同一面墙上的正方形建筑,出口间距S≈0.2w,疏散用时最小,并对于方形建筑的理想临界值S会随着建筑物较短的墙宽度减小而增加.仿真表明,双出口分布在不同墙面上方式比没有双出口分布在同一面墙疏散效率高,为建筑物出口设计提供了参考依据.     

低能见度环境下多出口场馆人群疏散研究

为了提高多出口场馆人群疏散效率,针对低能见度环境下多出口场馆人群疏散问题,在基本的社会力模型上加入了领导者吸引力和能见度范围的限制,建立了低能见度环境下多出口场馆人群疏散仿真模型,研究低能见度条件下人群疏散行为及疏散领导者对疏散结果的影响。在改进的社会力模型中,每个待疏散人员只对能见度范围内的其他个体或墙壁存在心理作用力,并且只有疏散领导者和出口附近的个体能够准确地判断出口位置,而其他个体只能根据能见度范围内的环境信息或疏散领导者的领导进行疏散。仿真结果显示,该模型可以较好地模拟出低能见度环境下多出口场馆人群疏散情形,疏散领导者选择距离最近的出口为疏散方向,普通个体会跟随能见度范围内的大多数个体或疏散领导者进行疏散,且疏散领导者的存在和其初始位置的合理设定能够提高疏散效率。     

基于智能体方法的人群疏散三维仿真

研究建筑物在不同出口条件设置下人员的安全疏散问题。针对人群仿真中如何计算疏散路径问题,文中采用导航图技术和agent技术来对个体进行疏散路径的规划。同时为表现人群运动过程当中个体之间的相互碰撞问题,结合碰撞规避规则进行穿透矫正。并且采用三维引擎DeltaSD在Vc＋＋9．0环境下进行仿真并搭建了一套三维人群运动模拟平台。最后分别在三种不同出口条件下的虚拟场景中进行仿真。对比仿真结果表明该平台能直观地展现整个人群疏散的运动过程,并能够对建筑物出口安全设计的合理陛提供有效的数据依据。     

基于社会力模型的人员逆行行为仿真研究

为了对大型场馆疏散过程中出现的人员逆行行为问题进行研究，基于社会力模型建立了人员疏散仿真模型，研究逆行行为对场馆内人群疏散结果的影响。实验结果表明，该模型能够再现疏散过程中人员表现出来的逆行行为。     

基于LBM算法的大规模人群疏散研究

人群聚集活动越来越多地出现在各种公共场合,而由此引发的各种安全问题也逐渐受到社会各界的重视.在重要建筑和人群密集场所突发重大恐怖事件时,将人员在较短的时间内紧急疏散至安全地带是恐怖事件紧急救援的首要任务.文中提出一种基于LBM的高效的人群疏散算法及模型,该模型将Lattice Boltzmann Method的D2Q9模型应用于人流疏散的模拟过程.该模f的着重点在于研究人群的疏散过程,从人流整体的运动特点考虑疏散问题.针对大规模人群紧急疏散的模拟,可比较精确地预测人流紧急疏散的过程与现象.     

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。     

基于人机社会力模型的人群疏散算法

针对公共场合紧急情况下人群疏散困难和效果有限的问题,提出一种基于人机社会力模型的机器人疏散人群的方法。首先,基于原始社会力模型提出了一种新的人机社会力模型,该模型在原始社会力模型的基础上加入了机器人对人作用的人机作用力;然后,基于人机社会力模型提出一种新的利用机器人疏散人群的方法,该方法在人群疏散场景中加入运动机器人,通过机器人自身的运动,利用人机作用力影响周围行人的运动状态,减小行人之间的压力,从而达到加快人群运动速度、提高人群疏散效率的目的。在室内封闭场景人群逃生、两群行人交错这两种典型的疏散场景中分别进行仿真实验,并将实验结果与未加入机器人的人群疏散结果进行对比分析,实验结果表明,基于人机社会力模型的机器人疏散人群的方法能够明显加快人群的运动,提高人群的疏散效率。     

贪心选择在地铁站内行人疏散中的应用

大型室内场所空间布局较为复杂(如地铁站), 人群的高密度聚集往往存在一些潜在的风险. 本文在分析国内外人群快速疏散研究现状的基础上, 提出了一种基于贪心选择的行人疏散方法. 该方法以地铁站内复杂场景作为研究背景: 首先, 针对地铁站内的行人的行动轨迹难以获取问题, 本文利用地铁站内行人真实出站数据, 基于元胞自动机, 构建了行人疏散轨迹半仿真模型, 并利用实际流量数据优化该半仿真模型; 其次, 基于该轨迹模型, 为了满足高动态场景中的实时性, 采用复杂度较低的贪心选择策略分配最优疏散出口; 最后, 以杭州武林广场地铁站为例, 使用真实出站数据设计对比实验, 验证行人轨迹模型的有效性以及出口分配方法的性能. 结果表明, 本文所提出的行人轨迹模型能够较好的模拟行人的轨迹, 仿真中各出口疏散人数同真实出站数据拟合程度的可决系数R2达到了0.67. 相较于最短路径和最短时间出口分配方法, 本文所提出的方法在整体疏散效率上分别提高了27.2%和16.5%.     

大型公共场所突发事件下人员疏散仿真研究

随着突发事件的频繁发生,人员疏散任务日益紧迫.针对突发事件下恐慌心理对人员疏散的影响,采用元胞自动机理论对人员疏散进行建模,提出逃生收益的概念,引入动态参数来描述逃生人员的逃生目的性及其周围的逃生环境,并分析了人员恐慌心理对逃生行人流产生的影响及由此形成的一些基本规律,如人群拱形分布、拥塞、间歇性出口人流等.仿真结果表明,运用逃生收益规则对人员紧急疏散的模拟很好地再现了人员紧急疏散过程及疏散状况,其模型更能体现真实的疏散情况.     

基于深度时空Q网络的机器人疏散人群算法

针对目前人群疏散方法中机器人灵活性低、场景适应性有限与疏散效率低的问题,提出一种基于深度强化学习的机器人疏散人群算法。利用人机社会力模型模拟突发事件发生时的人群疏散状态,设计一种卷积神经网络结构提取人群疏散场景中复杂的空间特征,将传统的深度Q网络与长短期记忆网络相结合,解决机器人在学习中无法记忆长期时间信息的问题。实验结果表明,与现有基于人机社会力模型的机器人疏散人群方法相比,该算法能够提高在不同仿真场景中机器人疏散人群的效率,从而验证了算法的有效性。     

基于深度Q网络的人群疏散机器人运动规划算法

针对公共场合密集人群在紧急情况下疏散的危险性和效果不理想的问题，提出一种基于深度Q网络（DQN）的人群疏散机器人的运动规划算法。首先通过在原始的社会力模型中加入人机作用力构建出人机社会力模型，从而利用机器人对行人的作用力来影响人群的运动状态；然后基于DQN设计机器人运动规划算法，将原始行人运动状态的图像输入该网络并输出机器人的运动行为，在这个过程中将设计的奖励函数反馈给网络使机器人能够在"环境-行为-奖励"的闭环过程中自主学习；最后经过多次迭代，机器人能够学习在不同初始位置下的最优运动策略，最大限度地提高总疏散人数。在构建的仿真环境里对算法进行训练和评估。实验结果表明，与无机器人的人群疏散算法相比，基于DQN的人群疏散机器人运动规划算法使机器人在三种不同初始位置下将人群疏散效率分别增加了16.41%、10.69%和21.76%，说明该算法能够明显提高单位时间内人群疏散的数量，具有灵活性和有效性。     

一种结合导航点的社会力疏散仿真软件研究

社会力模型广泛应用于人群仿真。针对该模型在人群疏散仿真中存在抖动、穿透现象,分析产生该现象的原因,采用多线程优化的方法改进社会力模型。对于多障碍物场景中行人存在停滞和移动缓慢的现象采用增加导航点优化行人的疏散路径。采用优化的社会力模型研制一个人群疏散仿真软件,该软件可以定义多种人群仿真参数,实现人群仿真。通过该仿真软件对地震疏散情景进行仿真实验,对实验数据进行对比分析,验证了该仿真软件可以推演人群的疏散行为,可以为人群的疏散策略制定提供参考数据。     

基于改进Dijkstra算法的人群反馈调节疏散

针对苏州市金鸡湖城市广场在突发情况下的人群疏散问题,建立了基于实时动态的疏散网络路径规划模型,分析了大型公众区域复杂环境对人群疏散效率的影响.同时提出以人群逃离危险区域的终止时间作为权值参数改进Dijkstra算法,并且利用反馈补偿机制合理分配各出口的疏散人数,实现人群疏散的动态调整和路径规划.通过Pathfinder...     

宏观场景指导下的微观agent人员疏散仿真模型*

现有的微观agent模型难以描述人群分布和人群运动对疏散过程的影响,为此建立宏观场景指导下的微观agent人员疏散仿真模型,并考虑疏散过程中“推挤—穿行”行为的影响。该模型重点模拟了宏观场景中人群分布及“推挤—穿行”对人员疏散的影响。仿真实验表明该模型可以帮助agent选择更合适的疏散路线,并验证了疏散过程中发生“推挤—穿行”将会延长疏散时间,结果比较符合实际,证明了该模型的合理性和适用性。     

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。     

基于元胞自动机的应急疏散系统仿真研究

分析了紧急情况下人员疏散的难点,提出了应急系统人员疏散策略,设计了一种基于CA的人员疏散模型.通过模型仿真,分析模型中相关参数对疏散效果的影响,在此基础上对人员疏散模型中地场方法进行改进,模拟结果表明,基于CA的应急疏散仿真能够很好的模拟建筑内人员应急疏散行为及紧急事件的发展情况.同时该仿真方法具有直观性、灵活性和可扩展性,为应急管理研究提供了一个很好的研究思路.     

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。     

基于力的人群疏散仿真模型

在分析现有的考虑摩擦与排斥的人群疏散元胞自动机模型的基础上,研究人群疏散问题,建立了基于力的人群疏散仿真模型.该模型量化了摩擦力、排斥力和吸引力,因而可以描述拥挤、堵塞产生的人与人、人与环境之间的社会心理和物理作用.该模型采用的是元胞自动机,因而规则简单,运算速度快.仿真实验结果反映了出口处设置障碍物对逃生的影响,对应急疏散预案和建筑物结构设计有一定的参考作用.     

基于元胞自动机的人员疏散仿真研究

在人员聚集的大型场所,如果紧急事件发生则极有可能造成人员的大量伤亡,因此对人员疏散行为进行深入研究,具有极大的现实意义.通过分析已有的理论基础,利用元胞自动机原理建立了人员疏散数学模型.模型采用二维元胞自动机技术,确定了元胞空间和元胞状态,建立了人员疏散行为规则并着重探讨了从众行为和建筑结构不同对疏散时间的影响.试验结果表明,该疏散仿真模型更具真实性和合理性.