基于區(qū)塊劃分元胞自動機模型的行人疏散建模與仿真.pdf

1、近些年來，大型公共場所內(nèi)人群的安全疏散問題引起人們越來越多的關(guān)注。與道路交通流不同，行人在疏散過程中會表現(xiàn)出多樣性、隨機性、自組織性等獨特的性質(zhì)，這使得行人疏散過程變得較為復(fù)雜，行人疏散存在較大的安全隱患。通過對疏散過程行人流的宏觀特性、個體微觀特性等動力學(xué)疏散特性進行深入研究，制定科學(xué)合理的疏散方案，從而對疏散人群進行有效的疏導(dǎo)與控制，是解決人群安全疏散問題的有效途徑。本文通過對不同場景內(nèi)行人的動力學(xué)特性進行分析，建立了基于區(qū)塊劃分的

2、地面場模型。通過仿真，對不同場景內(nèi)行人的運行軌跡、疏散動力學(xué)特性與疏散規(guī)律、疏散時間等方面進行了深入討論與分析。仿真結(jié)果對于大型公共場所內(nèi)疏散通道的優(yōu)化設(shè)計與評價、人群的疏散管理等具有一定的實際應(yīng)用價值。本文所做主要工作及創(chuàng)新點如下:
　　1.本文基于對已有行人疏散實驗結(jié)果的分析，對三類典型場景（通道型、節(jié)點型和瓶頸型場景）內(nèi)行人的微觀行為特性進行總結(jié)，并據(jù)此定義了四種基本類型的區(qū)塊:通道區(qū)塊(CB)、轉(zhuǎn)彎區(qū)塊(TB)、緩沖區(qū)區(qū)塊

3、(BB)和瓶頸區(qū)塊(BoB)。并結(jié)合勢能場理論的相關(guān)知識，針對不同類型區(qū)塊構(gòu)建了計算相應(yīng)區(qū)塊內(nèi)元胞靜態(tài)場強的有效方法，為后續(xù)章節(jié)模型的建立奠定理論基礎(chǔ)。區(qū)塊劃分的方法減小了勢能計算過程中的累計誤差，從而可以得到更加精確的數(shù)值結(jié)果。
　　2.針對三種典型的節(jié)點型（L-型，T-型合流及T-型分流）場景，提出了基于區(qū)塊劃分的地面場模型來描述行人在不同場景內(nèi)的不同動力學(xué)疏散特性。區(qū)塊劃分的具體方法與疏散場景的幾何特性以及行人的流向相關(guān)，且

4、對于不同種類型的區(qū)塊需要使用不同的計算方法來確定元胞的靜態(tài)場強值;此外，模型通過定義邊界規(guī)則來描述行人在相鄰區(qū)塊間的移動。仿真結(jié)果表明，該模型可以很好地重現(xiàn)行人在節(jié)點型場景內(nèi)的行為特性，如:當(dāng)內(nèi)側(cè)拐角發(fā)生擁擠排隊時，行人可以充分利用外側(cè)拐角，能夠得到與實際相符合的行人疏散軌跡與動力學(xué)疏散特性。行人在整個疏散空間內(nèi)分布更加合理，由于拐角和通道的充分利用，疏散時間明顯減少。
　　3.運用基于區(qū)塊劃分的地面場模型對瓶頸型場景內(nèi)的行人進行