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.     

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.     

基于元胞自动机的轨道站非收费区活动模拟

元胞自动机已广泛应用于紧急情况下的行人疏散,但对常态下行人的有序活动行为研究得很少．在排队理论、元胞自动机模型、有限自动机模型以及可视图理论的基础上,对行人的排队行为和活动驱动的寻路行为进行了建模．另外,考虑到行人活动的有序性、目的性以及方向性,提出了基于目标方向的行人运动行为模型．并利用面向对象的开发语言C#对轨道站的入口、售票口、闸机以及非收费区通行空间等物理环境和仿真行为模型进行了建模和实现．当修正夹角敏感因子取0．03时,仿真动画结果表明该模型能很好模拟常态下行人的行为．     

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。     

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。     

地铁火灾事故中人员疏散时间计算模型与仿真

结合地铁车站火灾事故中人员疏散过程的实际情况,综合考虑人员响应、客流下车、离开站台、通过检票口、通过楼扶梯和通道5 个过程的客流实际疏散情况,开展疏散试验,对人员疏散行为进行定量研究,同时利用试验数据对疏散时间计算公式和疏散模型进行验证和参数标定,建立基于不同空间环境客流密度的地铁车站分段客流疏散间计算模型。选取典型地下二层岛式地铁车站为研究对象,设定疏散场景及参数,应用所建立的计算模型对疏散时间进行计算,其计算结果与使用《NFPA 130:轨道交通客运系统标准》所推荐的计算方法的计算结果接近,验证了分段客流疏散时间计算模型的可行性。最后,利用基于社会力模型的Anylogic 软件对疏散过程进行仿真,将仿真结果与计算结果进行对比,结果表明,本文提出的分段客流疏散时间计算模型的计算结果误差较小,相对较为合理。     

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%.      

危险品泄漏事故后人群动态疏散路径优化

危险品发生泄漏事故后的紧急疏散过程中,疏散人群受到自身、前后以及两侧因素的影响。采用基本动力学的原理,建立牛顿力学模型,推导出疏散人群密度与速度关系;以人群总的疏散时间最短为目标,建立应急动态人群疏散模型;用量子粒子群算法对模型进行求解。算例验证了模型及算法的实用性,较好的拟合现实中人员疏散情况。     

基于元胞自动机的建筑火灾预测与疏散系统

针对人口密集的较大型建筑,提出了一种基于元胞自动机的建筑火灾预测与疏散系统。该方法首先使用栅格法对建筑平面建模,通过元胞自动机模型实现火灾预测与人群疏散在同一界面显示;然后通过改变出口的不同参数,得出使人群疏散最佳的建筑出口设计方案;最后采用改进后的蚁群算法优化建筑内的疏散灯,使其能够动态地指示逃生方向。仿真实验结果表明,该系统能有效地解决建筑群体内发生火灾时存在的出口设计与人员安全疏散问题。     

一种基于方向模糊可视域的行人流疏散仿真研究

通过定义行人方向模糊可视域,改进了层次域元胞自动机模型.模型中,行人目标位置选择行为受到距可选位置的相对距离、方向模糊可视域内的行人之间的排斥力和吸引力三种因素的共同作用.分别模拟单个出口和四个出口,行人服从均匀分布的疏散场景.仿真结果显示,该模型不依赖于各因素的影响系数,从而避免了影响系数量化过程的主观性和疏散系统的限制性;该模型能够有效地模拟阻塞聚集,双拖尾等宏观自组织现象;在疏散过程中,如果行人保持一个适中的视野半径,就能够有效地提高行人流疏散效率.该研究有助于相关行人流疏散策略和方案的制定.     

格子气模型在地铁站人群疏散运动中的应用

基于格子气模型思想,引入高程因素,建立了模拟地铁站人员疏散的扩展非均匀格子气模型.该模型考虑紧急情况下人员的移动特征,引入多格子方法,根据人员实时步长确定人员移动速度.文中考虑了人员初始分布对疏散过程的影响,同时分析了紧急疏散出口对疏散的作用.利用该模型模拟了人有出口偏好的人员疏散过程和火灾情况下人员疏散过程,算例结果表明,适度地使用紧急疏散出口能提高疏散效率,高程因素的引入也促进了疏散进程.     

无信控路段人行横道处行人过街建模与仿真

为精细化描述无信控路段人行横道处行人过街决策及微观运动行为,本文在行人过街行为分析的基础上,基于战术层-操作层构建行人过街双层模型。其中,在战术层面,针对行人分步决策特性,利用二元Logistic回归模型构建路侧和路中行人过街决策模型;在操作层面,针对传统社会力模型在描述行人过街时表现出的局限性,引入行人主动避让力和人行横道对行人的作用力,构建行人过街微观运动模型。最后,通过AnyLogic仿真平台实现行人过街双层模型仿真,并根据实际数据和仿真结果分析模型有效性。结果表明：相较于路侧决策模型,行人性别、停车视距内的车辆数和行人距潜在冲突点的距离这3个因素对行人路中决策结果影响更显著,引入行人主动避让力和人行横道对行人作用力的改进社会力模型,能更好地反映无信控路段行人过街时的行为特征。无信控路段人行横道处行人过街行为仿真模型的有效建立,能为后续行人过街安全改善方案提供决策支持。     

基于颗粒流离散元方法的行人动力学 模型及仿真研究

离散元方法是分析和求解复杂离散颗粒系统问题的一种高效力学数值模拟方 法,对于提高目前行人动力学模型中的求解效率,细致刻画行人运动中的力学关系具有 优势.本文利用颗粒接触理论中的软球模型描述行人的接触及挤压行为,以现有社会力模 型中的主观运动力作为外部输入,构建了基于颗粒流理论的行人运动模型,并在离散元 EDEM仿真平台上实现.通过对不同密度条件下行人运动行为及平均速度的仿真及统计, 对比实测数据,验证了模型的有效性;通过对比不同仿真平台的计算速度,验证了算法的 高效性.研究结果表明：模拟得到的行人流在不同密度下的行为符合现场观测,模拟所得 行人平均速度数据与实测数据基本吻合,所建模型具有较高计算效率.因此,基于颗粒流 理论的离散元方法能够实现对行人运动的模拟,且具有进一步的研究价值.     

考虑结伴行为的地铁通道行人仿真建模研究

结伴是行人运动中的普遍行为，且对行人的整体运动具有显著影响，因此仿真行人运动时，有必要考虑结伴行为. 本文以地铁内一般通道为空间背景，首先利用视频观测数据，深入分析了通道内的结伴行为特征. 然后，区分普通个体行人、结伴行人及结伴群体中的不同角色(领导者、跟随者)，基于社会力模型原理，结合颗粒流理论，建立了包含驱动力、接触力、排斥力3 个子模型的行人运动模型，并构建了考虑结伴行为的行人仿真平台. 最后，以某一地铁通道作为实例，通过观测数据及对结伴行为的刻画验证了该仿真模型的真实性及有效性，并分析了不同结伴比例对行人流平均速度的影响，得出行人速度随着结伴比例增大而减小的结论. 该模型可为进一步完善地铁枢纽的行人运动仿真模型提供理论支持，为通道内行人组织提供帮助.     

考虑结伴行为的地铁通道行人仿真建模研究

结伴是行人运动中的普遍行为，且对行人的整体运动具有显著影响，因此仿真行人运动时，有必要考虑结伴行为. 本文以地铁内一般通道为空间背景，首先利用视频观测数据，深入分析了通道内的结伴行为特征. 然后，区分普通个体行人、结伴行人及结伴群体中的不同角色(领导者、跟随者)，基于社会力模型原理，结合颗粒流理论，建立了包含驱动力、接触力、排斥力3 个子模型的行人运动模型，并构建了考虑结伴行为的行人仿真平台. 最后，以某一地铁通道作为实例，通过观测数据及对结伴行为的刻画验证了该仿真模型的真实性及有效性，并分析了不同结伴比例对行人流平均速度的影响，得出行人速度随着结伴比例增大而减小的结论. 该模型可为进一步完善地铁枢纽的行人运动仿真模型提供理论支持，为通道内行人组织提供帮助.     

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对铁路客运站客流到达、疏散的时空特性进行分析,提出了大型铁路客运站到达旅客疏散仿真概念模型. 从车站到达旅客交通特性出发,在经典社会力模型基础上对旅客站内交通行为进行微观仿真建模,并对模型的行人尺寸和期望速度参数进行了分析和标定. 通过对沈阳铁路局大连站到达旅客疏散仿真实验,得到该站地下通道和南出站口处旅客人数随时间变化的曲线、旅客最高聚集人数95%置信区间和高峰出现的时间,到站旅客换乘时间95%置信区间,找出了存在安全隐患的带状区域和点状区域. 仿真结果表明,模型具有较高的可靠性和实用性.     

民航飞机客舱乘客应急疏散仿真模型

为了对我国自主研发的ARJ(advanced regional jet)支线飞机初始适航审定时的人员疏散全尺寸实验提供辅助性验证信息,模拟航空器内人员逃生90 s验证实验,基于元胞自动机理论和智能体建模思想,考虑乘客应急心理状态,根据不同行为特征赋予其角色,建立了包括子模型民航飞机客舱模型、乘客特征模型、乘客行为模型和乘客运动模型的民航飞机客舱乘客应急疏散模型,并开发了相应的模拟软件CabinEvacu.以100座支线飞机为例,按照《运输类飞机适航标准》对应急演练人员年龄和性别比例的要求,进行了在设定场景下的乘客应急疏散仿真,结果表明:人员的平均逃生时间为68.7 s,与ETSIA(evacuation test simulation and investigation algorithm)模型的仿真结果具有较好的一致性.