基于元胞自動機(jī)的樓宇疏散仿真與疏散指揮策略優(yōu)化.pdf

1、隨著我國城市化發(fā)展的進(jìn)程不斷加快,大型建筑不斷涌現(xiàn),如何在發(fā)生突發(fā)事件時將建筑中人員安全疏散已經(jīng)成為公共安全領(lǐng)域研究的熱點和重點,也是建筑在設(shè)計、管理階段重要組成部分。
　　 在樓宇火災(zāi)的疏散過程中,人員的生理和心理狀態(tài)、特征各異,人員個體行為會對整個疏散過程及疏散結(jié)果造成至關(guān)重要的影響,研究個體行為的特點及規(guī)律有助于分析和解決疏散中遇到的問題。在疏散過程中通常涉及大量的人員,如果組織這樣規(guī)模的實地試驗花費(fèi)巨大,而且人員心理過程

2、很難達(dá)到真實事件時的狀態(tài)。因此,在研究人員疏散時,計算機(jī)仿真是最為經(jīng)濟(jì)、最便捷的手段。
　　 仿真的關(guān)鍵是數(shù)學(xué)模型的建立,對人員疏散仿真模型的研究主要分為兩類:宏觀模型和微觀模型。宏觀模型只考慮人群的運(yùn)動,疏散人員在疏散過程中自始至終保持疏散初期的人員密度,有計劃、有秩序的疏散,建立宏觀模型主要為了產(chǎn)生較低的時間下界；微觀模型的研究是將個體作為研究對象,每個個體的行為受年齡、恐慌度以及周圍環(huán)境變化的影響,每個個體根據(jù)自身的狀態(tài)獨(dú)

3、立做出判斷。
　　 在對各種微觀模型的對比和總結(jié)的基礎(chǔ)之上,本文選用能夠體現(xiàn)人群運(yùn)動特性、計算量又相對較少的元胞自動機(jī)模型建立疏散仿真模型,模擬樓宇中人員疏散過程；為了模擬人員超越、繞過障礙等行為,本文在元胞自動機(jī)模型的基礎(chǔ)之上加入了45度角視野擴(kuò)展模型；通過設(shè)置元胞屬性,改變煙霧濃度,模擬了火災(zāi)煙氣引起的人員的視野范圍、理智程度、體能狀態(tài)下降；利用位置流量模擬人員從眾行為,并分析從眾行為對人員疏散的影響。
　　 本文利

4、用基于元胞自動機(jī)的人員疏散模型開發(fā)了樓宇疏散仿真系統(tǒng)。通過此系統(tǒng),用戶可以模擬在不同情況下,樓宇內(nèi)的人員疏散狀況。通過大量的仿真實驗,分析了建筑層數(shù)與疏散時間的關(guān)系、人員數(shù)量與疏散時間的關(guān)系。
　　 通過仿真可以分析現(xiàn)有建筑的問題,但是如何在安全疏散允許時間內(nèi)使建筑內(nèi)人員和財產(chǎn)免遭高溫火焰的危害,用最短時間疏散到安全地方,才是人員疏散成功的重要環(huán)節(jié),因此,在救援人員到來之前,如何利用建筑中現(xiàn)有的應(yīng)急疏散設(shè)施引導(dǎo)人群疏散,制定合理

5、的疏散策略是解決建筑疏散問題的關(guān)鍵。
　　 建筑中人員疏散的過程非常復(fù)雜,很難用一般的數(shù)學(xué)模型來描述,而且人員的個體行為具有極大的不確定因素更加難以計算。因此,本文將智能優(yōu)化算法與仿真模型結(jié)合,利用基于仿真的優(yōu)化方法對建筑中的疏散指揮策略進(jìn)行優(yōu)化,針對不同的建筑結(jié)構(gòu)及人員分布特點制定合理的疏散指揮策略。
　　 通過計算結(jié)果表明,加入指揮作用對樓宇的疏散能力提高有重要的作用。同時,在制定疏散計劃時應(yīng)該充分考慮不同的火災(zāi)發(fā)生