一种考虑人数分布特性的人员疏散格子气模型
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
间 ，用普 通 的疏 散模 型 或 软 件 ，需 要设 定 不 同 的人 数分 别 多次计 算 ，才 能 确 定 出疏 散 时 间 的分 布． 其 次 ，对 于普 通 的模 型 或软 件 ，人 员 的 空 间分 布 对 疏 散 时 间有很 大 的影 响 ，一 般 都需 要 设 定 不 同 的初 始
一
，
如 何针 对人 群特 征 建 立 准 确完 善 的 模 型 和规 则
是 研究 的关 键． 截 至 ２ ０ ０ ５年 初 ，已有 超 过 ５ ０种 人 员 疏散 模 型在各 类 文 献 中被 介 绍 ［ ． 目前 人 员 疏 散 １ ］ 模 型研究 大致 可 以分 为 两种 ：一 种是 将 人 看 作 连续
维普资讯
自美科手遗展 第１卷 第５ ２ ８ 月 ８ 期 ０ 年５ ０
一
种考 虑 人 数 分布 特 性 的 人 员 疏 散 格 子 气 模 型 ＊
宋卫 国 张 俊 胥 旋 刘 轩 于彦 飞
中 国科 学 技 术 大 学 火 灾 科 学 国家 重 点 实 验 室 ，合 肥 ２ ０ ２ ３０ ６
员 的个体 差异 以及 人 员 的行 为． 微 观模 型又 包 括连
续 性模 型和 离散模 型 ，连续 性 模 型 中最 为著 名 的是 Ｈｅｂｎ ｌｉｇ等 提 出 的社 会 力 模 型 ［ ，离 散 模 型 以 格 ２ ］ 子 气模 型 （ Ｇ）７１ 和 元胞 自动 机 （ Ａ）１ ｚ 使 用 较 Ｌ ［ ７ ］ Ｃ ［ １ ８ ］
摘要
紧 急情况 下 （ 火灾等 ） 如 的人 员疏 散 研 究 可 以 为减 少 人 员伤 亡 提供 科 学指 导 ， 同 时也 可 以 为
建 筑设 计提供 实用 的依据 和方 法． 但 是 在 实 际 的疏 散 分 析 中 ，往 往 不 知 道准 确 的待 疏散 人 数 ，而 只
能得 到一个 大概 的估 计值． 如 何考 虑 人数 不 定 带 来 的不 确 定 性是 人 员疏 散模 型所 关 注 的 一个 难 点 问
维普资讯
自弪科手近展 ． 第１卷 第５ ２０年５ ８ 期 ０ ８ 月
模型 计算 效 率 低 的 问题 ；另 外 本 模 型 的 另 一 特 点 是 ，计算 的建 筑空 间 越 大 ，计 算结 果 的可 靠性 就 越
高．
５ ５ ３
时 间步每 个人 最 多 只走 一个 格子 ，每个 格 子 或 者被
题 ． 文 中基 于格 子 气模 型框架 ，结 合 平 均场 模 型提 出 了一种考 虑人 数 分 布特 性 的人 员疏 散 模 型． 该 模 型 的特 色 在 于 ：首 先 它可 以根据 人 数 估 计值 ，通过 一次 模 拟得 出疏 散 人数 的 区 间估 计 值 ， 以及 疏
散 出一定人 数所 需 时间分 布 的 区 间估 计 ，从 而可 以得 到 疏散 人 数 与 疏散 时间 的定 量 关 系． 其 次该 模 型还 可 以分析人 员的空 间分布 对 疏散 结果 的定 量影 响 ，并分 析其 不确 定性．
如体 育场 馆 、 电影 院 、酒 吧 、演 唱会 现 场 等 大 型 的
集会 场 所 ，人 员 密 度 很 大 ，难 以得 到 准 确 的人 数 ，
流动 介质 的宏 观方 法 ，可 以直 接 利用 流 体 力 学 的相
关研 究成 果 ；另一 种 是微 观 的方 法 ，考 虑 了单个 人
而 只能得 到 大体 的人 数 ．要 计 算 人 员 疏散 所 需 的时
就会 越 大 ，普 通 的 模 型 和 软 件 的 计 算 效 率 就 会 越
低．
针对 这一 情况 ，本 文 基 于 格子 气 模 型 和 平 均 场 理论 ，提 出了一 种考 虑 人数 分 布 特 性 的 人员 疏 散 格 子 气模 型． 在该 模 型 中 ，已 知建 筑 物 内 人数 的大 致 范 围 时 ，即可通 过一 次 模 拟计 算 得 到 一 定 置信 水 平 下 人员 疏 散时 间 的 区间分 布 情 况 ，同时 也 可 以得 到 某 一段 时 间 内疏 散 人 数 的 区 间分 布 ，解 决 了用普 通
多．
人 员分 布进 行 多次 计 算取 平 均 值 ，使 计算 量进 一 步
增 加 ．建筑 空 间越 大 ，人 数 和位 置分 布 的 不 确 定性
宏观模 型 方 法 忽 略 了 个 体 间 作 用 及 个 体 的 差
异 ，使 得模 拟结 果 跟 实 际不 是 很符 ． 连续 模 型虽 然 模 拟结 果 可靠 ，比较 接近 真 实 情 况 ，但 是 由于计 算
２ ０ ９０ ０ ７０ —４收 稿 ，２ ０ —２０ ０ ７１ —３收修 改 稿
＊ 国家 自然 科 学 基 金 （ 准 号 ：５ ６ ８ ６ ） 国 家 科 技 支 撑 项 目（ 准 号 ：２ ０ＢＡＫ ６ ０ ） 助 批 ０７１４和 批 ０６ ０Ｂ ０资
＊ Ｅ ｍａ ： ｓ ｎ ｌ ｕ ｔ． ｄ ． ｎ ＊ — ｉ ｗｇ ｏ ｇ ｌ ＠ ｓｃ ｅ ｕ ｃ Байду номын сангаас
复杂 度高 、耗 费计 算 资 源 多 ，导致 运 算 速 度 慢 ，计
算模 拟 时 间随着人 数 的增 加呈 现指 数 增 长 ，不 太适 合行 人众 多情 况 下 的模 拟 ． 而格 子 气 、元 胞 自动 机 等 离散模 型 的特 点是 规 则 简单 、运算 速度 快 资 源 耗 费小 、耗 时少 ，因此 目前使 用 的较 多．
关 键词
人员疏散 疏散模型 格子气
区间估计
随着 社会 的发 展 和建 筑 技 术 的 不 断进 步 ，多 种 多样 超 高 、超 大 建 筑 和 特 殊 功 能 的 建 筑 不 断 出 现．２ ＿ 这些 超 大 面 积 的建 筑 通 常 被 用 作 公 共 场 所 ，
人 员 疏 散 模 型是 研 究 人 员 疏 散 的 主 要 手 段 之
一
，
如 何针 对人 群特 征 建 立 准 确完 善 的 模 型 和规 则
是 研究 的关 键． 截 至 ２ ０ ０ ５年 初 ，已有 超 过 ５ ０种 人 员 疏散 模 型在各 类 文 献 中被 介 绍 ［ ． 目前 人 员 疏 散 １ ］ 模 型研究 大致 可 以分 为 两种 ：一 种是 将 人 看 作 连续
维普资讯
自美科手遗展 第１卷 第５ ２ ８ 月 ８ 期 ０ 年５ ０
一
种考 虑 人 数 分布 特 性 的 人 员 疏 散 格 子 气 模 型 ＊
宋卫 国 张 俊 胥 旋 刘 轩 于彦 飞
中 国科 学 技 术 大 学 火 灾 科 学 国家 重 点 实 验 室 ，合 肥 ２ ０ ２ ３０ ６
员 的个体 差异 以及 人 员 的行 为． 微 观模 型又 包 括连
续 性模 型和 离散模 型 ，连续 性 模 型 中最 为著 名 的是 Ｈｅｂｎ ｌｉｇ等 提 出 的社 会 力 模 型 ［ ，离 散 模 型 以 格 ２ ］ 子 气模 型 （ Ｇ）７１ 和 元胞 自动 机 （ Ａ）１ ｚ 使 用 较 Ｌ ［ ７ ］ Ｃ ［ １ ８ ］
摘要
紧 急情况 下 （ 火灾等 ） 如 的人 员疏 散 研 究 可 以 为减 少 人 员伤 亡 提供 科 学指 导 ， 同 时也 可 以 为
建 筑设 计提供 实用 的依据 和方 法． 但 是 在 实 际 的疏 散 分 析 中 ，往 往 不 知 道准 确 的待 疏散 人 数 ，而 只
能得 到一个 大概 的估 计值． 如 何考 虑 人数 不 定 带 来 的不 确 定 性是 人 员疏 散模 型所 关 注 的 一个 难 点 问
维普资讯
自弪科手近展 ． 第１卷 第５ ２０年５ ８ 期 ０ ８ 月
模型 计算 效 率 低 的 问题 ；另 外 本 模 型 的 另 一 特 点 是 ，计算 的建 筑空 间 越 大 ，计 算结 果 的可 靠性 就 越
高．
５ ５ ３
时 间步每 个人 最 多 只走 一个 格子 ，每个 格 子 或 者被
题 ． 文 中基 于格 子 气模 型框架 ，结 合 平 均场 模 型提 出 了一种考 虑人 数 分 布特 性 的人 员疏 散 模 型． 该 模 型 的特 色 在 于 ：首 先 它可 以根据 人 数 估 计值 ，通过 一次 模 拟得 出疏 散 人数 的 区 间估 计 值 ， 以及 疏
散 出一定人 数所 需 时间分 布 的 区 间估 计 ，从 而可 以得 到 疏散 人 数 与 疏散 时间 的定 量 关 系． 其 次该 模 型还 可 以分析人 员的空 间分布 对 疏散 结果 的定 量影 响 ，并分 析其 不确 定性．
如体 育场 馆 、 电影 院 、酒 吧 、演 唱会 现 场 等 大 型 的
集会 场 所 ，人 员 密 度 很 大 ，难 以得 到 准 确 的人 数 ，
流动 介质 的宏 观方 法 ，可 以直 接 利用 流 体 力 学 的相
关研 究成 果 ；另一 种 是微 观 的方 法 ，考 虑 了单个 人
而 只能得 到 大体 的人 数 ．要 计 算 人 员 疏散 所 需 的时
就会 越 大 ，普 通 的 模 型 和 软 件 的 计 算 效 率 就 会 越
低．
针对 这一 情况 ，本 文 基 于 格子 气 模 型 和 平 均 场 理论 ，提 出了一 种考 虑 人数 分 布 特 性 的 人员 疏 散 格 子 气模 型． 在该 模 型 中 ，已 知建 筑 物 内 人数 的大 致 范 围 时 ，即可通 过一 次 模 拟计 算 得 到 一 定 置信 水 平 下 人员 疏 散时 间 的 区间分 布 情 况 ，同时 也 可 以得 到 某 一段 时 间 内疏 散 人 数 的 区 间分 布 ，解 决 了用普 通
多．
人 员分 布进 行 多次 计 算取 平 均 值 ，使 计算 量进 一 步
增 加 ．建筑 空 间越 大 ，人 数 和位 置分 布 的 不 确 定性
宏观模 型 方 法 忽 略 了 个 体 间 作 用 及 个 体 的 差
异 ，使 得模 拟结 果 跟 实 际不 是 很符 ． 连续 模 型虽 然 模 拟结 果 可靠 ，比较 接近 真 实 情 况 ，但 是 由于计 算
２ ０ ９０ ０ ７０ —４收 稿 ，２ ０ —２０ ０ ７１ —３收修 改 稿
＊ 国家 自然 科 学 基 金 （ 准 号 ：５ ６ ８ ６ ） 国 家 科 技 支 撑 项 目（ 准 号 ：２ ０ＢＡＫ ６ ０ ） 助 批 ０７１４和 批 ０６ ０Ｂ ０资
＊ Ｅ ｍａ ： ｓ ｎ ｌ ｕ ｔ． ｄ ． ｎ ＊ — ｉ ｗｇ ｏ ｇ ｌ ＠ ｓｃ ｅ ｕ ｃ Байду номын сангаас
复杂 度高 、耗 费计 算 资 源 多 ，导致 运 算 速 度 慢 ，计
算模 拟 时 间随着人 数 的增 加呈 现指 数 增 长 ，不 太适 合行 人众 多情 况 下 的模 拟 ． 而格 子 气 、元 胞 自动 机 等 离散模 型 的特 点是 规 则 简单 、运算 速度 快 资 源 耗 费小 、耗 时少 ，因此 目前使 用 的较 多．
关 键词
人员疏散 疏散模型 格子气
区间估计
随着 社会 的发 展 和建 筑 技 术 的 不 断进 步 ，多 种 多样 超 高 、超 大 建 筑 和 特 殊 功 能 的 建 筑 不 断 出 现．２ ＿ 这些 超 大 面 积 的建 筑 通 常 被 用 作 公 共 场 所 ，
人 员 疏 散 模 型是 研 究 人 员 疏 散 的 主 要 手 段 之