用元胞自動機模型模擬人員緊急疏散過程.pdf

1、21世紀，隨著全球經(jīng)濟一體化的不斷推進，國與國、城市與城市之間的政治、經(jīng)濟、文化等合作交流日益頻繁。世界各國城市化進程不斷加快，城市人口規(guī)模不斷擴大，各公共場所成為了人群聚集的高密集區(qū)。一旦緊急事件發(fā)生，由于人群的擁擠踩踏極有可能造成大量人員的傷亡，因此安全隱患問題已成為了人們關(guān)注的重點。近年來，越來越多的科學(xué)家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心理、生理等因素的影響進行研究，以便對建筑物的結(jié)構(gòu)合理化設(shè)計、安全防

2、范管理，提出科學(xué)化改進建議。 本文的工作共分為四個部分：第一部分，簡單介紹了元胞自動機（CA）模型原理及實際應(yīng)用的情況，為后期工作打下扎實的理論基礎(chǔ)。第二部分，引入格點吸引度的概念建立了人員疏散元胞自動機模型，對建筑物走廊內(nèi)的人員疏散過程進行了模擬研究，計算機數(shù)值模擬結(jié)果表明，此模型能很好地再現(xiàn)行人在走廊的疏散全過程，各房間內(nèi)的行人疏散時間有明顯的差異，房間出口寬度對整個疏散的影響較小，而房間出口位置對疏散的影響較大，房間出口越

3、靠近走廊出口方向越能縮短疏散時間。走廊寬度對疏散也起著較大的作用，且滿足 Tc∝ W? 0.872的關(guān)系。本次計算機模擬研究的結(jié)論為行人安全疏散的研究及建筑物的設(shè)計提供了有益的參考。第三部分，真實的緊急情況下，人員疏散具有靈活性、多樣性，行人一般情況下會采取多方向、多速度的運動行進，因而六方格子CA模型比四方格子CA模型更能真實的再現(xiàn)行人疏散的過程，反映建筑物的出口寬度、出口位置對行人流疏散的影響。通過兩類模型模擬對比，行人在疏散過程中

4、為了更快地逃離房間可以考慮往多個的方向運動，但是要最大限度地避免出現(xiàn)阻塞，并盡快減少出現(xiàn)阻塞的區(qū)域，這樣更有利于疏散。第四部分，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)了多速混合行人流的建模，對雙出口房間內(nèi)的三種不同最大速度行人的疏散過程進行了模擬研究，計算機數(shù)值模擬結(jié)果表明，該模型能很好地再現(xiàn)了混合行人流的疏散全過程，各類行人在疏散過程中出現(xiàn)較大差異，行人混合比例對疏散產(chǎn)生較大影響，慢速行人所占

5、比例越大，平均疏散時間越長，系統(tǒng)的疏散時間主要取決于房間內(nèi)快速行人所占的比例。因此，適當(dāng)?shù)姆块g出口寬度和合適的出口位置能明顯地提高疏散效率。 對行人疏散領(lǐng)域的研究具有深遠的意義，通過對特定場所內(nèi)計算模擬人員的運動軌跡，數(shù)據(jù)分析整理，對保證人員安全措施提出寶貴的方案。根據(jù)方案，設(shè)計者對建筑物的整體結(jié)構(gòu)進行合理化設(shè)計，做到承受量、突發(fā)事件通道人流量、疏散控制時間等到達一個比較滿意的數(shù)值；安全部門制定安全防范措施，提高人們的安全意識，