用元胞自動機模型模擬教學樓疏散過程.pdf

1、近幾年來，安全問題越來越受到人們的廣泛關注，尤其是在地震、火災等或其他緊急事件突發(fā)的情況下，在學校、超市等人口密集的公共場所，人員疏散問題越來越成為人們重點關注的對象。這些場所人流量大，人員密集，隱藏著很大的安全隱患，一旦緊急事件發(fā)生，如果疏散不力，極有可能由于發(fā)生人群的擁擠踩踏而造成大量人員的傷亡及建筑物的損壞，因此安全隱患問題已成為了人們關注的熱點。在對人員的疏散進行研究的時候，如果進行大規(guī)模的實際演練，勢必造成大量人力和財力的浪費

2、，且疏散人員的行為和建筑結(jié)構(gòu)較復雜，很難實施，所以近幾年來越來越多的科學家通過計算機模擬人員從大型建筑物內(nèi)疏散，通過計算人員離開危險區(qū)域所用的時間及分析人員在疏散過程中的行為、心理、及生理等因素的特點進行仿真研究，根據(jù)人員疏散結(jié)果和實際情況，對建筑物的結(jié)構(gòu)設計、人員的安全防范，提出切合實際的、合理化的科學建議。本文的主要工作共分為三個部分：第一部分，采用Von-Neumann鄰居及擴展的Moore鄰居并通過改變更新時步的方法實現(xiàn)了多速混

3、合行人流的建模，對雙出口教室內(nèi)的三種不同最大速度行人的疏散過程進行了模擬研究，根據(jù)教室的實際情況重新定義了位置危險度，該模型能很好地再現(xiàn)了混合行人流的疏散全過程，利用串行更新的二維元胞自動機模型，采用不同最大速度的行人運動規(guī)則對大型教室里的行人進行了模擬疏散和研究，結(jié)果表明由于教室內(nèi)障礙物的存在，最大速度大的行人在疏散過程所用的疏散時間和最大速度小的差別不明顯，行人堵塞主要集中在課桌之間和走道內(nèi)；疏散時間主要和走道門的寬度、行人的數(shù)量有

4、關；兩門之間的距離和門的寬度對疏散時間影響不大。第二部分，利用偏向隨機行走格子氣模型中的方向選擇概率的計算方法，建立二維元胞自動機的行人流疏散模型，對某一層教學樓的疏散過程進行了模擬和研究。結(jié)果得出了疏散時間與樓梯的數(shù)量、樓道寬度、樓梯寬度以及行人在樓道、樓梯偏向強度的關系。該模擬結(jié)果對教學樓的設計具有一定的指導意義。第三部分，對一種兩層樓的行人疏散進行了模擬和研究。將三維的立體問題簡化成二維的平面問題，運用元胞自動機，建立一種新的行人

5、運動規(guī)則模型，主要考查了樓梯的長度、樓梯的寬度、樓道的寬度、房間門的寬度對疏散時間的影響。結(jié)果表明樓梯的長度、樓道的寬度、房間門的寬度對平均疏散時間影響不大，而樓梯的寬度對平均疏散時間影響較大。對行人疏散領域的研究具有非常重要的意義，運用控制變量法，通過對一定場所內(nèi)的行人進行疏散的模擬和演化，得出最優(yōu)的方案。根據(jù)這個方案，設計者對建筑物的整體結(jié)構(gòu)進行合理化的設計，在緊急情況發(fā)生的情況下，使行人的疏散時間最短；同時使相關部門制定安全防范措