面向校園疏散的均衡模型與疏導優(yōu)化方法研究.pdf

1、在緊急疏散特別是在校園疏散情況下，由于疏散對象所處的空間位置各不相同，其對應突發(fā)事件下各自時空路徑的判斷和選擇也各不相同。在資源有限的校園環(huán)境中，如何合理有效地優(yōu)化分配疏散對象各自的時空路徑，從個體需求和系統(tǒng)均衡角度提高緊急疏散性能，是目前現(xiàn)代交通學科、人工智能學科、計算機學科、現(xiàn)代通信學科、以及公共衛(wèi)生與安全等領域所共同面臨的一個重要研究問題與急迫課題。在這方面，傳統(tǒng)的交通流分配模型大多數(shù)是從疏散決策者角度出發(fā)，以損失一部分個體利益為

2、代價，追求疏散的整體效率最高，忽略了疏散個體在實際情況下的需求。本文基于兼顧系統(tǒng)效率與個體需求的均衡疏散模型，圍繞校園環(huán)境下的教學樓室內(nèi)疏散與校園路網(wǎng)疏散進行研究，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　 1)建立了兼顧系統(tǒng)效率與個體需求的緊急疏散均衡模型。傳統(tǒng)的疏散規(guī)劃方案大多是從決策者的角度出發(fā)，制定疏散平均時間最短或其它目標的疏散方案，但在實際情況下，每個人都傾向于尋找對自己最有利的路徑，從而使傳統(tǒng)疏散方案在實用性方面有些不足

3、。針對這種情況，本文借助用戶均衡和演化算法的思想，兼顧系統(tǒng)效率與個體需求，建立基于遺傳算法的演化Wardrop疏散均衡模型;同時，為了對疏散過程的均衡程度進行度量，本文提出了均衡指數(shù)的概念，保證了緊急疏散決策的合理高效。
　　 2)基于元胞自動機模型，提出了“穩(wěn)度”的概念，建立了面向教學樓室內(nèi)疏散的演化均衡模型。學校教學樓作為一個特殊的場所，具有它獨特的特點:建筑物室內(nèi)布局復雜，人員相對集中，基于課表的人員分布固定。之前的室內(nèi)疏

4、散模型多是對人員疏散進行模擬仿真，注重微觀方面的行為，但在宏觀的整體人員疏散規(guī)劃有所欠缺。本文在元胞自動機模型研究的基礎上，結(jié)合社會力和勢能模型，分析了出口，墻以及人與人之間的相互作用。在此基礎上，從宏觀角度出發(fā)，針對人與人之間的交互合作，提出用來描繪疏散過程的“穩(wěn)度”的概念，來指導疏散行為。最后借助演化均衡模型思想，從個體需求與整體效率角度出發(fā)，建立了教學樓室內(nèi)疏散的演化均衡模型。
　　 3)針對校園人車混合疏散的特點，對均衡

5、模型系統(tǒng)優(yōu)化目標進行擴展，提出了基于校園人車交互規(guī)則的多目標疏散均衡模型。校園路網(wǎng)由于缺少紅綠燈，道路上人車混行，在進行疏散時容易造成擁堵，特別是在交通路口方面。本文從校園路網(wǎng)人車混合疏散特征出發(fā)，通過對擁擠度和路口轉(zhuǎn)向模型進行分析，研究了人車混合疏散行為規(guī)則。考慮到現(xiàn)實疏散中的多方面要求，借助多目標優(yōu)化理論，對均衡模型的系統(tǒng)優(yōu)化目標進行擴展，建立了基于校園人車交互規(guī)則的多目標疏散均衡模型。
　　 4)對前面提出的教學樓室內(nèi)疏散

6、均衡模型和室外路網(wǎng)多目標疏散均衡模型進行實驗驗證和結(jié)果分析。本文開發(fā)了CAEE《大型場館室內(nèi)疏散規(guī)劃軟件》，并將其與Pathfinder在疏散過程、疏散清空時間等方面進行比較。在此基礎上，將其應用于武漢理工大學新一教學樓，進行模擬仿真，建立均衡疏散路徑規(guī)劃，并與其他室內(nèi)疏散方法進行對比。在校園室外路網(wǎng)疏散方面，本文將改進的多目標疏散均衡模型應用到武漢理工大學新校區(qū)路網(wǎng)疏散規(guī)劃中，進行模擬仿真，在整個校園路網(wǎng)交通負載均衡的前提下，從疏散總