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大型场馆人员疏散仿真研究

黄希发  
【摘要】:由于大型场馆内的人员聚集带来的疏散效率降低和踩踏风险加大,人员疏散已成为在大型场馆内组织开展活动需要首先予以关注的基本问题。计算机仿真是开展人员疏散研究的主要手段,人员疏散微观仿真模型因其对个体属性、心理、行为等方面强大的描述能力,以及便于研究者对人与人、人与环境之间的关系进行刻画,成为该领域的研究热点。本文的研究目的就是通过人员疏散微观仿真模型的建立,重点研究疏散过程中人的决策机理,再现和解释现实的疏散情形,为大型场馆疏散设计和人群管理提供参考。 基于人是公认的最佳“控制器”,本文提出将个体疏散行为看作控制问题进行建模,即将控制领域的两大思想(反馈和优化)引入人员疏散的研究中。 反馈机制的引入能够有效降低对包括被控对象、外部环境等在内的控制系统建模精度要求,本文结合精细描述个体行为的Agent建模仿真方法学,以及粗糙描述外部环境的元胞自动机建模仿真方法学,对人这一复杂适应性行动主体分别从感知、决策和行动等环节进行建模,并对大型场馆这一复杂结构进行建模。 论文按个体决策方式的不同提出五类个体疏散模型,并针对常见的遵循正常、拥挤、单步预走和多步预走等四类疏散模型的个体分别进行Agent建模。首先根据常识推断个体可能采取的疏散行为和整体的疏散情形,然后据此提出该类个体的疏散模型框架和具体的建模方法。在个体建模中,个体感知信息主要包括当前邻域内各网格到各出口的距离、视野范围内的人数和障碍及二者的密度,这是影响个体决策的最主要因素。个体正常疏散模型给出了个体依据上述影响因素寻优的过程;个体拥挤疏散模型在正常疏散模型基础上引入了个体的竞争能力、承受能力、承受极限等与拥挤相关的概念,并对由此产生的个体摔倒或伤亡等现象进行建模;个体单步和多步预走疏散模型在正常和拥挤疏散模型基础上引入了预走的概念,并由此引入了通过评判预走后的情形自适应调整疏散策略的建模思路。 根据大型场馆的空间特点和个体的疏散模型,本文编程实现仿真平台,对每类疏散模型进行仿真分析,并对遵循不同疏散模式的人群的组合进行混合仿真。仿真结果表明,论文提出的建模框架、思路和方法具有可行性,模型具有很强的现实描述能力,能够再现和解释现实的疏散情形。


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