基于疏散动力学的疏导员行为研究

发布时间：2017-08-29 08:02

  本文关键词：基于疏散动力学的疏导员行为研究

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【摘要】：疏导员的疏散救援行为是运用科学的施救方法,以抢救人民生命为主旨,与灾害事故作斗争的专门性职能。研究疏导员行为对群体疏散过程的干预机制和作用具有十分重要的现实意义。论文基于信息导向,提出信息场模型,描述疏散路线信息的传播过程以及对逃生者运动的作用机制,结合建模仿真和实证方法,从定性和定量两方面研究疏导员指挥行为和带领行为的应急疏散作用。主要内容和结论有：(1)疏导员指挥行为建立信息场模型,提出疏导员信息动态改变个体路线认知的作用机制,描述疏导员传播出口路线信息、搜寻逃生者、保证逃生者先行疏散的行为,以及基于信息反馈实施人群分流的指挥策略。分别研究疏导员的静态分流模式和搜寻指挥模式,对疏导员的人数、环境感知半径、逃生者出口偏好和速率等影响指挥效率的因素进行分析。仿真表明,疏导员实施指挥策略时既不需要获取全局的个体路线选择情况,也不需要过度传递路线信息,其疏散作用在局部的感知半径下可达到最优值。疏导员位于关键的出口位置进行引导,可以有效缩短疏散初期的延迟。对于一定的群体规模,令疏散效率最高的疏导员人数存在饱和值。人群密度升高时,该饱和值会下降,即最优疏导员配置人数应相应减少。(2)疏导员向心作用疏导员的向心作用表现为吸引个体向其聚拢并保持运动一致性。通过建立动态信息场模型,描述疏导员位置信息的辐射型传播机制,研究疏导员声音信息传播半径、初始位置和引领速率等对向心作用的影响。同时在地铁站复杂场景中进行仿真,表现模型的适用性。仿真结果显示,疏导员向心作用的疏散效率随其初始位置与出口距离的增加而提高,并且存在最优值。疏导员带领人数越多,疏散效率越高,二者呈线性关系。当群体集中分布时,疏导员于群体后方起动向出口带领时疏散效率更高。疏导员引领速率与逃生者跟随速率存在耦合作用,二者比值存在令疏散效率较高的最优区间。引领速率过慢,可能导致信息传播半径与疏散时间的关系由线性向非线性转变。当多个疏导员协同带领时,人群密度较小可增大信息传播半径,反之,减小信息传播半径可减少信息交集对逃生者路径选择的干扰。(3)实证研究实施真人实验和问卷调查,实验现象呈现了声音信息在个体寻路过程中的主导作用,以及疏导员吸引逃生者聚拢并引领运动的向心现象,验证了模型信息传播及作用机制的正确性,证实模型可以描述疏导员和逃生者客观真实的疏散行为,并可用于疏导员行为及其疏散作用的研究。论文创新点如下：(1)建立描述疏导员指挥行为的信息场模型,提出疏导员信息动态改变个体路线认知的作用机制,给出基于信息反馈的指挥策略。(2)解析了疏导员指挥出口方向、寻找游离逃生者、保证逃生者优先撤离的职能行为和对群体实施分流的干预能力。(3)通过对声音信息的辐射型传播机制和作用建模,描述疏导员的向心作用。给出了疏导员行为建模的统一框架,为研究信息干预下的群体疏散行为提供新的理论分析方法。
【关键词】：信息场 指挥行为 向心作用 干预策略 元胞自动机
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：D631.6;TP301.1
【目录】：

• 学位论文数据集4-5
• 摘要5-8
• ABSTRACT8-16
• 第一章 绪论16-38
• 1.1 研究背景16-35
• 1.1.1 应用背景16-20
• 1.1.2 理论背景20-34
• 1.1.3 现有研究的不足34-35
• 1.2 研究思路35-38
• 1.2.1 研究内容35-36
• 1.2.2 技术路线36-38
• 第二章 疏散动力学模型38-58
• 2.1 流体力学模型38-40
• 2.2 Rule-based模型40-42
• 2.3 社会力模型42-45
• 2.4 元胞自动机模型45-56
• 2.5 本章小结56-58
• 第三章 疏导员指挥作用研究58-92
• 3.1 信息场模型建模58-63
• 3.1.1 信息场的基本机制59-62
• 3.1.2 基于信息反馈的指挥策略62-63
• 3.2 静态分流模式与影响因素分析63-72
• 3.2.1 T型通道分流模拟63-66
• 3.2.2 群体速率与疏导员感知半径66-68
• 3.2.3 群体偏好与疏导员感知半径68-72
• 3.3 搜寻指挥模式与影响因素分析72-89
• 3.3.1 搜寻指挥仿真反演72-78
• 3.3.2 行为参数分析78-84
• 3.3.3 疏导员人数与群体密度84-89
• 3.4 本章小结89-92
• 第四章 疏导员向心作用研究92-128
• 4.1 动态信息场建模92-97
• 4.1.1 位置信息的辐射型传播92-95
• 4.1.2 个体对路线的认知与选择95-97
• 4.2 向心作用及其影响因素97-118
• 4.2.1 向心现象反演97-100
• 4.2.2 个体从众行为100-101
• 4.2.3 疏导员初始位置101-106
• 4.2.4 引领速率与跟随速率106-111
• 4.2.5 疏导员信息传播半径111-118
• 4.3 地铁站场景模拟118-127
• 4.4 本章小结127-128
• 第五章 疏导员作用的实证研究128-144
• 5.1 调查问卷128-134
• 5.2 真人实验134-143
• 5.2.1 声音引导实验134-137
• 5.2.2 向心聚拢实验137-138
• 5.2.3 向心轨迹实验138-143
• 5.3 本章小结143-144
• 第六章 结论与展望144-148
• 6.1 工作总结144-145
• 6.2 创新点145
• 6.3 研究展望145-148
• 参考文献148-160
• 致谢160-162
• 研究成果及发表的学术论文162-164
• 作者和导师简介164-165
• 附件165-166

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本文编号：752170