基于元胞自动机的邮轮码头应急疏散策略研究

现代邮轮码头紧急情况下的人员疏散问题是码头设计及运营中需要考虑的重要问题.文中采用元胞自动机建模方法提出了一种模拟紧急状况下(如火灾等)邮轮码头中人员应急逃生模型并对此进行了仿真研究,通过将人员之间及人与外界环境间作用力离散量化,来优化疏散路线,从而研究了邮轮码头疏散口数量、宽度以及人员分布密度对人员疏散时间等的影响.仿真与试验结果表明基于元胞自动机模型提出的应急策略能显著提高现代邮轮码头应急疏散的效率.     

基于CA模型的城市轨道交通站台疏散仿真

为更好地模拟城市轨道交通站台区域乘客在突发情况下的应急疏散过程,为城市轨道交通运营管理提供高效的疏散方案,建立一种基于元胞自动机(Cellular Automata, CA)的站台疏散仿真模型。通过研究乘客行为特征选择采用冯诺依曼型CA模型作为站台的疏散模型;结合对疏散空间特点的分析确定基于动态规划的疏散路径规划方法,并给出最优路径的计算方法;根据站台乘客的初始分布提出基于欧式距离和综合考虑路径长度与排队时间的两种出口选择方案。最后针对仿真案例,运用上述模型和出口选择方案进行了仿真分析。结果表明:模型通过对每个乘客元胞进行疏散路径规划,实现了对乘客排队行为的模拟,符合运营管理介入情况下乘客疏散的实际情形;基于欧氏距离的出口选择方案可用于站台乘客初始分布大致均匀情况下的疏散仿真;综合考虑路径长度与排队时间的出口选择方案由于排队权重参数的引入,可较好地模拟站台乘客初始分布不均时乘客选择路径远但排队人数少的出口这一行为。模型的演化规则可成为运营管理人员组织疏散的依据。     

动态不确定性环境下的地铁车站应急疏散仿真建模

针对动态不确定环境下乘客初始状态、疏散行为、全局疏散路径不确定等问题,提出基于Agent的疏散行为动态切换模型,并引入选择变更代价实现了多种疏散行为的动态切换;考虑与常态仿真衔接构建疏散空间衔接关系,并提出基于改进Dijkstra算法的全局疏散路径搜索方法;最后,以某车站突发事故场景为例进行多个应急预案的仿真评估.结果验证模型具有可行性,并能更真实反映动态不确定环境对乘客疏散过程的影响,进一步提高了疏散仿真精度.     

基于过饱和控制的疏散网络优化模型

应急条件下疏散需求呈现短时爆发性特点,为提高网络优化模型在应急疏散状态下的适用性,本文提出了网络过饱和度概念,并结合疏散交通组织策略建立过饱和控制的疏散网络双层优化模型.上层模型从疏散组织者的角度出发最小化疏散网络过饱和度,下层模型以Wardrop 用户平衡准则模拟疏散参与者的疏散路径选择行为.采用禁忌搜索算法求解所建模型,并以Sioux Falls 网络为平台验证其有效性.实验结果表明,在应急交通疏散状态下,基于过饱和控制的疏散网络优化模型能够实现疏散网络通行能力的最大化利用和应急交通组织策略的最优化配置,具有较强的适用性.     

地铁火灾人员逃生的模拟与分析

本文针对地铁火灾人员逃生这一问题,系统分析了地铁火灾与人员逃生过程与特点,在此基础上,提出了地铁火灾人员疏散时间计算模型。通过实验与软件,对地铁火灾的烟气的温度与扩散进行模拟,确定了地铁火灾人员疏散可用时间,总结了人员疏散所需时间的计算方法。结合了上海某地铁站的实例进行安全性分析,使得本文所提出地铁火灾疏散时间模型得以运用。     

考虑心理压力的地铁站台乘客疏散模型

分析了紧急情况造成的心理压力对地铁站台乘客疏散行为产生的影响,建立了心理压力与滞留时间、局部密度、危险源距离的数量关系;研究了心理压力下的疏散期望速度,建立了修正期望速度模型,并修正了社会力模型;针对站台乘客疏散过程,设计了多智能体感知和决策流程,建立了基于多智能体技术的疏散仿真模型,对乘客从接收疏散信号到疏散完成的全过程进行抽象化处理;运用AnyLogic仿真软件搭建仿真场景,并将建立的多个模型以接口方式导入仿真软件,基于北京地铁2号线西直门站台,研究了乘客的疏散行为。仿真结果表明:心理压力对疏散时间、疏散速度、乘客密度与绕行距离产生了较大影响,有心理压力时乘客疏散效率较无心理压力时增大了24.03%,整体平均疏散时间减少了27.68%,楼梯区域平均疏散时间减少了36.20%,衔接区域平均疏散时间减少了22.05%;有心理压力的乘客在楼梯区域的平均疏散速度约为0.226m·s~(-1),无心理压力时约为0.351m·s~(-1);在衔接区域,有心理压力的乘客最高聚集密度达8.0人·m~(-2),无心理压力时达到9.5人·m~(-2),楼梯区域乘客聚集密度最大值均约为3.5人·m~(-2);有心理压力的乘客平均绕行距离较无心理压力时增加了96.91%,乘客运动更加混乱。     

效率与公平视角下的应急公交接驳调度优化

城市地铁突发故障后,需要采用高效的应急公交接驳方法疏散滞留乘客,减小社会和经济损失.建立两阶段优化模型,对每辆车从存车点出发后依次前往各站运输乘客的接驳过程进行决策.阶段 1,从管理部门角度最小化疏散时间;阶段 2,在此基础上,从乘客角度降低乘客延误,优化目标分别考虑了效率与公平原则.由于现有优化软件求解阶段 2效率过低,构造了针对性的禁忌搜索(TS)算法提高求解速度.最终通过算例验证了算法和模型的可行性,对比了效率与公平原则下的疏散效果,展示了两者的权衡关系：效率原则可能导致乘客服务水平不均;而公平原则提供了更均衡的疏散服务,但系统延误相对更高.     

突发情况下地铁站应急疏散研究

地铁车站作为城市轨道交通乘客集散的枢纽,其特殊、复杂的建筑结构和客流特性使得乘客在站内的安全问题尤其受到重视.如何预防和减少安全事故的发生,以及在突发事件情况下对乘客进行安全迅速的疏散,已经成为国内外研究的重要问题.本文在元胞自动机的基础上,考虑了突发情况下乘客存在的非理性行为,建立疏散模型,并利用Pathfinder仿真软件,对广州地铁1号线杨箕站进行模拟仿真,通过对仿真结果的分析,提出合理可行的意见和建议.     

考虑参考点异质性的出口选择行为仿真研究

为恰当表达突发事件下地铁站疏散人员行为决策的真实心理,基于累积前景理论,考虑决策者参考点异质性分别构建同质参考点和异质参考点的出口选择模型.通过仿真模拟探讨突发事件下行人应急疏散行为,并根据仿真结果评价指标对比剖析参考点异质性对行人出口决策行为的影响.结果表明:考虑参考点异质性能更好地揭示地铁站突发事件下行人的行为决策本质,反映个体行为决策差异,仿真模型相较传统模型对于应急疏散过程的描述更加合理;模型决策结果更趋近于问卷调查情景设置中的真实观测结果,误差仅为4.9％,具有更好的预测性能.研究结果对于突发事件下疏散仿真建模及行人行为决策研究有一定参考价值.     

考虑客流引导和小群体行为的地铁车站疏散模型

地铁车站疏散过程客流引导及小群体行为均对人员疏散行为及疏散结果产生较大影响. 为更加有效地模拟真实疏散情况,研究了考虑客流引导和小群体行为的社会力模型. 该模型通过分析小群体运动特征及客流引导策略对行人期望速度的影响,对既有社会力模型进行修正;针对地铁车站站台人员疏散过程,设计更贴近实际情况的多智能体感知及决策流程,构建基于多智能体技术的疏散仿真模型. 以北京地铁西直门2号线站台为研究对象展开研究,结果表明客流引导及小群体效应对疏散时间、疏散效率、瓶颈区域及绕行距离均有显著影响:客流引导可提高疏散效率18%～45%,小群体行为则会增加绕行距离17%.      

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在重大灾害事件中,交通需求是影响区域疏散路线规划效果的关键因素之一.考虑实际应急疏散过程中的异质动态交通流差异性装载和分配过程,建立了一种基于受灾人员和应急物资两种异质动态交通流的最小费用流模型;然后针对两种异质流不能混合分配、网络流占用随时间变化更新等特点,提出了一种基于时间扩展的最小费用路线启发式算法,最后给出了相应的算例验证了模型和算法的可行性.结果表明：受灾人员响应行为的快慢影响着疏散时间、拥塞程度、分配的有向路数目;同时针对不同的受灾人员响应行为,调整应急物资装载时刻和装载量,可以有效缩短疏散时间.     

基于智能体技术的人员疏散仿真模型

在分析、比较现有各种疏散仿真系统的基础上，利用智能体(Agent)技术，建立了建筑物内人员疏散的仿真模型．通过选取不同的参数，在该模型中考虑了人员心理状态对疏散的影响，因此能更真实地模拟现实的场景．对一种简单的建筑中人员疏散情况的模拟表明，人员心理和对环境的了解状况对模拟结果有明显的影响．     

城市交通疏散救援的元胞自动机模型

分析了城市内部各向车流冲突造成的车辆延误对疏散与救援决策的影响,将交叉口控制参数引入到现有的基于元胞传输模型的应急疏散救援仿真模型中,建立灾时交叉口紧急控制下的应急疏散救援仿真模型.改进后的模型以规划周期内疏散与救援加权行程时间最小为目标,并引入反流策略.仿真结果表明:由于低优先级的车流G1和G2让行高优先级车流G3和...     

民机机身结构适坠性研究

以民机机身结构为研究对象, 按照积木式研究方案的不同层级, 即材料级、元件级、细节件级、子部件级、部件级、整机, 阐述了民机机身结构适坠性试验及数值模拟方法; 总结了世界范围内在子部件级(货舱地板下部机身框段)和部件级(机身框段)开展的适坠性研究, 对比分析了机身框段结构坠撞破坏模式, 阐述了机身框段适坠性设计方法; 阐述了民机机身结构适坠性符合性验证及评估方法, 展望了民机机身结构适坠性设计、验证及审定的未来发展方向。研究结果表明: 材料失效和连接结构失效是民机机身坠撞过程中的主要失效模式, 材料本构模型和连接结构失效模型对适坠性仿真分析有重要影响, 需发展更为准确的材料本构模型及连接结构建模技术, 提高其动态仿真成熟度; 在机身结构中布置吸能结构可有效改善其适坠性能, 需发展更加高效稳定的吸能结构设计及布置方案, 以最大化提升机身结构适坠性能; 细节件级和子部件级试验及仿真分析提供了评估失效模式、破坏机理和吸能能力的解决方案, 需进一步发展高精度测试技术及有限元仿真分析技术, 以有效支持部件级和整机适坠性设计、验证及适航审定; 发展含不确定参数的适坠性优化设计方法及评估方法, 以避免额外试验和后期结构更改; 系统开展适坠性积木式试验, 有效支持有限元模型验证及评估工作, 发展经积木式方法验证的有限元仿真分析来表明适坠性符合性, 以减少适坠性验证时间及成本, 并指导适坠性试验设计及结构设计。      

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当易扩散性危险品发生严重泄漏后,危害区的应急交通疏散对减少人员伤害和经济损失具有非常重要的作用.本文研究区域易扩散性危险品发生泄漏后,建立在规定的时间内,应急交通部门主导的路网疏散,目标函数为区域应急疏散路网能力的元胞传输模型.结合模型复杂性的特点,以及量子粒子群算法的优点对模型进行求解.算例表明,在应急疏散过程中,应急交通管理部门利用信息优势和主导权利使路网应急疏散能力比自然的路网应急疏散能力提高了56.9%.模型和算法可为应急交通管理决策部门提供理论支持.     

基于单安全点路网模型的区域交通疏散研究

疏散车辆对安全点和路径的选择是区域交通疏散方案的核心内容,只有充分结合疏散交通的特点,将安全点选择和路径选择同步研究,才能使疏散路网发挥最大功效,进而得到合理的交通疏散方案。文章充分挖掘疏散车辆对安全点选择的灵活性,提出单安全点路网模型对疏散交通分配进行优化,并通过实例仿真对模型进行了验证。     

应急交通疏散研究现状与展望

为有序实施交通组织,提高应急疏散效率,分析了飓风、洪水等能预警、观望和应对的自然灾害的特性,研究了国内外突发事件应急疏散的机理、交通组织方法与交通仿真技术应用,结合北京2008奥林匹克运动会应急疏散预案制定的实际,确定了适合中国国情和交通运输环境条件的应急疏散规划与管理研究方向,并建立相应的方法体系。研究结果表明:中国交通疏散方式应以公共汽车为主,并需从完善疏散规划方法体系,整合路径选择、交通控制以及疏散时间计算等交通关键技术着手,提高交通疏散效率和组织管理水平,通过交通仿真及ITS技术构建应急交通疏散决策与评价支持系统。