基于元胞自动机模型的公共场所人员应急疏散研究
发布时间：2021-07-07 12:26
随着中国经济的持续稳定发展,中国的城市化进程不断深入,作为承担着人们娱乐、学习、商务办公、体育和宗教活动的公共场所,其规模体量越来越大,建筑结构越来越复杂,数目越来越多。在极大的满足人们物质文化需求的同时,也带来了巨大的安全风险。公共场所聚集了过多的人群会提高应急疏散工作的难度。据一项不完全统计,全球每年有数千人因应急疏散不及时而死亡。因此,如何建立快速、安全、高效的疏散方式是研究的当务之急。本文旨在总结公共场所人员运动的特性,探寻其在应急疏散中的规律,构建安全、快速、有效的疏散方式。公共场所的人员应急疏散主要考虑个体的与群体间的行为决策的相互作用,以及人与疏散环境的相互作用,这些相互作用组成了一个复杂的系统。本文从疏散人群的心理和行为入手,结合以往的研究成果和实际发生的案例,总结出建模所需考虑的因素,在此基础上建立“Agent+元胞自动机”的混合仿真模型并应用MATLAB仿真,随后将模型与一个观测试验进行比较研究,验证模型的仿真效果。最后,本文应用构建的疏散仿真模型,选取我国沿海发达地区某村镇社区7层公寓的人员疏散问题作为仿真研究的案例。经实证研究,确定了公寓安全疏散的最大人数,识别...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
框架结构图
熟悉的疏散路径发生了破坏，以至于无法通行，此时该主体可能由于惯性行为不加思考的选择这些路径，导致失去了最佳的疏散时间。在下一章节中这些因素将被用于模型构建，成为模型的基本参数。模型合理的定义和数学化表达参数后，能够更为真实的模拟现实中的疏散情况。2.3 元胞自动机模型基本理论及特点2.3.1 元胞自动机的基本理论元胞自动机是定义在一个由具有离散、有限状态的元胞组成的元胞空间上，并按照一定局部规则，在离散的时间维上演化的动力学系统[55]。元胞、元胞空间、邻居和规则是它的四个基本组成单位。元胞是元胞自动机最基本的组成部件，它分布在均匀维度空间的网格中。每个元胞都有一个或多个状态，这些状态都是某个有限状态集中的一个，比如“占据，空置”，“少年，青年，老年”等。元胞所在的均匀网格的集合叫做元胞空间。常见的元胞空间有三角形、矩形和六边形三种[56]，如图 2-3 所示。
Von Neumann 型 Moore 型 扩展的 Moore 型图 2-4 常见邻居类型图2.3.2 元胞自动机的特点作为浅微观模型的元胞自动机模型具有以下特点：（1）所有元胞状态更新均同步进行，且服从相同的变化规则。（2）元胞的状态在有限的状态集中选取，元胞在均匀离散的空间分布，元胞更新的时间点均为与步长有关的离散时间点。因此元胞自动机具有时间离散、空间离散、状态离散的性质。（3）每个元胞 t 时刻的状态，由且仅由 t-1 时刻元胞本身及其邻居的状态决定，具有局限性。（4）因为元胞及其变化统一齐整，非常适用于计算机并行计算。正如绪论中所述，要安全、稳定、可重复的研究较大规模行人应急疏散，以往的实际观测方法因其成本高、可重复性差以及可能引发的安全事故无法满足研究的需要，所以该领域之后研究的重点在于模型模拟。迄今为止应急疏散模型大致分为三类：宏观模型、微观模型和浅微观模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人群恐慌的地铁应急疏散仿真研究[J]. 孙金龙,王爽,陈文瑛. 安全. 2017(03)
[2]公共场所人员应急疏散引导研究[J]. 赵薇. 中国安全生产科学技术. 2016(09)
[3]基于从众心理的城市轨道交通站内应急疏散仿真研究[J]. 李昌宇,李季涛,宋小满,周茵. 铁道运输与经济. 2016(09)
[4]基于互联网+的应急疏散照明技术探讨[J]. 鞠永健,王坚. 现代建筑电气. 2016(07)
[5]Path sets size,model specification,or model estimation:Which one matters most in predicting stochastic user equilibrium traffic flow?[J]. Milad Haghani,Zahra Shahhoseini,Majid Sarvi. Journal of Traffic and Transportation Engineering（English Edition）. 2016(03)
[6]从受众心理看网络谣言传播[J]. 徐贝勒. 新闻研究导刊. 2016(06)
[7]应急疏散中社会关系网络与“领导—追随”行为变化[J]. 李丽华,马亚萍,丁宁,张辉,马晔风. 清华大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]高校教学楼楼梯出口应急疏散模型研究[J]. 王锟,盛武. 消防科学与技术. 2016(03)
[9]后悔视角下的应急疏散出行方式决策行为分析[J]. 安实,王泽,王健,崔建勋. 交通运输系统工程与信息. 2015(04)
[10]基于社会力的应急疏散仿真模型应用研究[J]. 隋杰,万佳慧,于华. 系统仿真学报. 2014(06)
硕士论文
[1]城市人员密集场所应急导向系统设计研究[D]. 吴迪.东华大学 2015
本文编号：3269631
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
框架结构图
熟悉的疏散路径发生了破坏，以至于无法通行，此时该主体可能由于惯性行为不加思考的选择这些路径，导致失去了最佳的疏散时间。在下一章节中这些因素将被用于模型构建，成为模型的基本参数。模型合理的定义和数学化表达参数后，能够更为真实的模拟现实中的疏散情况。2.3 元胞自动机模型基本理论及特点2.3.1 元胞自动机的基本理论元胞自动机是定义在一个由具有离散、有限状态的元胞组成的元胞空间上，并按照一定局部规则，在离散的时间维上演化的动力学系统[55]。元胞、元胞空间、邻居和规则是它的四个基本组成单位。元胞是元胞自动机最基本的组成部件，它分布在均匀维度空间的网格中。每个元胞都有一个或多个状态，这些状态都是某个有限状态集中的一个，比如“占据，空置”，“少年，青年，老年”等。元胞所在的均匀网格的集合叫做元胞空间。常见的元胞空间有三角形、矩形和六边形三种[56]，如图 2-3 所示。
Von Neumann 型 Moore 型 扩展的 Moore 型图 2-4 常见邻居类型图2.3.2 元胞自动机的特点作为浅微观模型的元胞自动机模型具有以下特点：（1）所有元胞状态更新均同步进行，且服从相同的变化规则。（2）元胞的状态在有限的状态集中选取，元胞在均匀离散的空间分布，元胞更新的时间点均为与步长有关的离散时间点。因此元胞自动机具有时间离散、空间离散、状态离散的性质。（3）每个元胞 t 时刻的状态，由且仅由 t-1 时刻元胞本身及其邻居的状态决定，具有局限性。（4）因为元胞及其变化统一齐整，非常适用于计算机并行计算。正如绪论中所述，要安全、稳定、可重复的研究较大规模行人应急疏散，以往的实际观测方法因其成本高、可重复性差以及可能引发的安全事故无法满足研究的需要，所以该领域之后研究的重点在于模型模拟。迄今为止应急疏散模型大致分为三类：宏观模型、微观模型和浅微观模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人群恐慌的地铁应急疏散仿真研究[J]. 孙金龙,王爽,陈文瑛. 安全. 2017(03)
[2]公共场所人员应急疏散引导研究[J]. 赵薇. 中国安全生产科学技术. 2016(09)
[3]基于从众心理的城市轨道交通站内应急疏散仿真研究[J]. 李昌宇,李季涛,宋小满,周茵. 铁道运输与经济. 2016(09)
[4]基于互联网+的应急疏散照明技术探讨[J]. 鞠永健,王坚. 现代建筑电气. 2016(07)
[5]Path sets size,model specification,or model estimation:Which one matters most in predicting stochastic user equilibrium traffic flow?[J]. Milad Haghani,Zahra Shahhoseini,Majid Sarvi. Journal of Traffic and Transportation Engineering（English Edition）. 2016(03)
[6]从受众心理看网络谣言传播[J]. 徐贝勒. 新闻研究导刊. 2016(06)
[7]应急疏散中社会关系网络与“领导—追随”行为变化[J]. 李丽华,马亚萍,丁宁,张辉,马晔风. 清华大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]高校教学楼楼梯出口应急疏散模型研究[J]. 王锟,盛武. 消防科学与技术. 2016(03)
[9]后悔视角下的应急疏散出行方式决策行为分析[J]. 安实,王泽,王健,崔建勋. 交通运输系统工程与信息. 2015(04)
[10]基于社会力的应急疏散仿真模型应用研究[J]. 隋杰,万佳慧,于华. 系统仿真学报. 2014(06)
硕士论文
[1]城市人员密集场所应急导向系统设计研究[D]. 吴迪.东华大学 2015
本文编号：3269631
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