基于元胞自动机的人员疏散仿真研究

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基于元胞自动机人员疏散模型的分析研究

Ｍ，．ｃ＋＇
图２人员下一步可能运动的方向和概率
（１）网格位置吸引力概率将火灾发生的区域设定为一个二维空间．建立模型．将所研究的二维空间划分为大小相同的若干网格．每个网格为～个元胞．所有元 ‰ ＝（３）胞共同构建了元胞空间。每个元胞空间容纳一个人，根据人的体积投式中：ｄ（ｉ，ｊ） —— 网格）到疏散出口的距离，ｍａｘｄ（ｉ，ｊ） ——距离出影大小．将元胞大小设立为０．５ｍ＊０．５ｍＩＳｌ最大的网格距离值．ｍｉｎｄＯ，ｊ） ——距离出口最小的网格距离值。距元胞空间规定．每个元胞每个时刻只存在三种状态：一被建筑物其位置吸引力概率越大．反之距离疏散出口或障碍物占据，二被人员占据．三为空。元胞的所设定的属性描述了火离疏散出口越近的网格．
ｌ
ｌ ■
ｉ
（ａ）ＶｏｎＮｅｕｍａｎ领域
图１元胞自动机领域模型
（２）移动方向：每个人员可以在下个时刻可以移动到周围４个或８个元胞中．如果某个元胞被建筑物或人占据．则其他人将无法进入１元胞自动机模型理论简介（３）冲突判定：当某个元胞单元格有多个人共同竞争时，则需进行进入能力预测。在此引入个体竞争能力Ｃ来优选占据者竞争能力大元胞自动机ｆｃｅｌｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔａ．ＣＡ）模型是最具代表性的微观离散的人员优先进入该网格模型，最早由ＶｏｎＮｅｕｍａｎｎ和Ｕｌａｍ提出。元胞自动机作为一个时间、Ｃ＝Ａ。Ｄ ’（２）空间、状态都离散的数学模型框架．通过单元间的相互作用来构造动其中Ａ表示疏散个体属性。Ａ值为青壮年大于老幼年和病残人态演化系统．具有较强模拟各种物理系统和自然现象的能力这是元员Ｄ代表人员距该目标点的方向值胞自动机广泛应用于社会、经济、环境、地学、生物等领域的原因。目２．３人员疏散的基本行为规则前．人们已经将元胞自动机应用到在交通流和行人流模型中．再现了首先．所有人员将根据其所处网格的状态和邻域内所有网格的状真实交通流中各种现象的发展规律过程元胞自动机最基本的组成包态来选择领域网格吸引力概率最大的一个网格作为下一时间步的目括元胞（Ｃｅｌｉ），元胞空间（Ｌａｔｔｉｃｅ），邻域（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ），规则（Ｒｕ１ｅ）。元胞自动标网格．其次在疏散时人员总是以寻找距离自己最近的出口为目标．机可以视为由一个元胞空间和定义在该空间的变换函数所组成．可以这是最基本的行为模式：在考虑到火灾发生时．疏散过程中人员从众用一个四元组表示：心理的影响．趋向于选择和别人相同的路线进行逃离；当遇到火灾时．Ａ＝【ｄ，Ｓ，Ｎ，ｆ）（１）人员选择绕行。图２为人员下一步可能的移动方向和概率。在此引入式（１）代表一个元胞自动机系统；ｄ是一个正整数，表示元胞自动几个概念参数作为个体选择疏散路线的主要依据。机的维数：ｓ是元胞的有限的离散的状态集合：Ｎ表示空间邻域内元下一簪＂ｉｉ／ｌｌ￣下一可蘸鼍曲胞的组合，即包含各个不同元胞状态的空间矢量，记为：Ｎ＝ｆｓ１，ｓ２，ｓ３，Ｓｎ），ｎ是邻域内元胞的个数；ｓｉ属于ｚ（整数集合），ｉ＝（１，２， …，ｎ）；ｆＭ¨ ．ｔ．１ＭＩ－１．ｔＭ¨ ．＇｜是变化规则．为将ｓｎ映射到ｓ上的一个局部转换函数所有的元胞位于ｄ维空间上。其位置可用一个ｄ元的整数矢量ｚｉ来确定。

《基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真》范文

《基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真》篇一一、引言近年来，行人疏散建模与仿真在公共安全、城市规划、建筑安全等领域引起了广泛的关注。

空间细化元胞自动机作为现代建模和仿真的有效工具，其在处理大规模人群动态问题上的表现尤其出色。

本文旨在通过构建基于空间细化元胞自动机的行人疏散模型，进行行人疏散行为的仿真研究，为相关领域提供理论依据和参考。

二、元胞自动机模型与行人疏散元胞自动机是一种通过定义元胞（或单元）及其状态和变化规则，对离散的空间和时间进行建模的仿真方法。

在行人疏散过程中，可以将建筑物内部或特定区域的空间进行格网化，并采用元胞自动机进行仿真模拟。

然而，传统的元胞自动机在描述空间环境和个体行为方面往往较为简化，因此我们提出基于空间细化的元胞自动机模型进行行人疏散建模。

三、基于空间细化元胞自动机的行人疏散模型构建（一）模型假设与参数定义在构建模型时，我们假设每个元胞内的人员数量和速度等参数是可变的，同时考虑了多种影响因素，如空间布局、出口位置、出口容量等。

我们定义了包括个体行为特征、空间环境特征和动态变化特征等在内的多种参数。

（二）模型构建基于上述假设和参数定义，我们构建了基于空间细化元胞自动机的行人疏散模型。

该模型包括元胞的划分、个体行为的设定、动态变化规则的制定等部分。

在元胞划分上，我们根据实际场景的空间布局进行细致的划分；在个体行为设定上，我们考虑了行人的行走方向、速度、避障行为等因素；在动态变化规则上，我们根据行人的行为特征和空间环境的变化进行动态调整。

四、行人疏散仿真与结果分析（一）仿真实现我们利用计算机编程技术实现了基于空间细化元胞自动机的行人疏散仿真。

在仿真过程中，我们根据实际情况设置了不同的场景和参数，对行人疏散过程进行了多次模拟。

（二）结果分析通过对仿真结果的分析，我们可以得到以下结论：1. 空间布局对行人疏散效率有显著影响。

合理的空间布局可以有效地提高疏散效率，减少拥堵和混乱现象的发生。

基于元胞自动机的人员疏散模型设计与实验

ｉｎａｌｌｆｉｅｌｄｓｏｆｓｏｃｉａｌａｎｄｎａｔｕｒａｌｓｃｉｅｎｃｅｓ。ｉｎｃｕｒｒｅｎｔｅｒａｗｉｔｈｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｉｎｔｅｍｅｔｆｏｔｈｉｎｇｓａｎｄｂｒｏａｄｂａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ。ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓｍｕｃｈｗｉｄｅｒ．Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｉｒｎｃｉｐｌｅｏｆｃｅｌｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔａ，ｗｅｅｓｔａｂｌｉｓｈａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｅｖａｃｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌ
第３Ｏ卷第７期
２０１３年７月
计算机应用与软件
ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ
Ｖｏ１． ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ０Ｎｏ．７
Ｊｕ１．２０１３
基于元胞自动机的人员疏散模型设计与实验
任小娟
（山东英才学院山东济南２５００１４）
摘
要
元胞自动机作为一种动态模型与通用性建模的方法，其应用几乎涉及社会和自然科学的各个领域，在当前物联网技术、
宽带通信技术时代得到了更加广泛的应用。利用元胞自动机原理建立人员疏散的数学模型，模型采用二维元胞自动机技术，确定元胞空间和元胞状态，根据实际情况建立人员移动行为规则并讨论元胞重复行进次数和危险物质扩散对人员行为的影响。实验结果

基于元胞自动机模型的礼堂人群疏散仿真的开题报告

基于元胞自动机模型的礼堂人群疏散仿真的开题报告1. 研究背景及意义近年来，人群聚集事件频频发生，如宗教聚会、演唱会、运动比赛等。

人口增长和城市化进程加快，大型建筑物如商场、体育馆、剧院等公共场所普遍存在人群聚集现象。

然而，这些场所在发生灾害时，如火灾、地震等，人群疏散会成为一大难题，很容易导致人员伤亡事故。

因此，研究人群疏散问题具有重要意义。

传统的人群疏散研究主要是基于试验、实践和经验总结，但这些方法在实际应用中存在一定的局限性。

随着计算机科学和数值仿真技术的发展，基于元胞自动机模型的人群疏散仿真成为了一种重要的研究方法，能够更加真实、直观地模拟人群疏散过程，为实际应用提供了有利的手段。

2. 研究内容及方法本文旨在通过元胞自动机模型，对礼堂人群疏散过程进行仿真研究。

具体研究内容包括：1）礼堂人群疏散过程的建模与仿真；2）礼堂人群疏散过程中安全出口的设置与优化；3）礼堂人群疏散时人员密度、速度等重要参数的分析与评估。

研究方法主要包括：1）采集礼堂的空间结构数据、人员流动数据等；2）建立元胞自动机模型，并对模型进行参数调整、验证和优化；3）进行人群疏散仿真实验，分析和评估模型的有效性。

3. 研究计划及进度安排本研究预计分为以下几个阶段进行：1）文献调研（2周）：阅读相关论文和资料，了解人群疏散研究现状、元胞自动机理论基础等方面的知识；2）数据采集（2周）：通过现场观察和记录，采集礼堂的空间结构、人员流动数据等；3）模型设计与优化（4周）：建立元胞自动机模型，进行模型参数调整、验证和优化；4）仿真实验（4周）：设计礼堂人群疏散的仿真实验，进行模拟和分析；5）结果分析和总结（2周）：对仿真结果进行分析和总结，提出相应的优化建议；6）论文撰写（4周）：根据研究过程撰写开题报告和学位论文。

预计完成时间为半年，具体进度安排如下：1）第1-2周：文献调研；2）第3-4周：数据采集；3）第5-8周：模型设计与优化；4）第9-12周：仿真实验；5）第13-14周：结果分析和总结；6）第15-18周：论文撰写。

《基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真》范文

《基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真》篇一一、引言随着城市化进程的加速，大型公共场所如购物中心、火车站、地铁站等人员密集区域的行人疏散问题日益突出。

如何有效地模拟和预测行人疏散行为，对于保障公共安全具有重要意义。

本文提出了一种基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真方法，旨在为相关研究提供理论支持和实践指导。

二、空间细化元胞自动机模型空间细化元胞自动机模型是一种基于空间离散化和时间离散化的行人行为模拟方法。

该模型将疏散空间划分为若干个元胞，每个元胞代表一定区域内的空间状态。

在此基础上，通过定义元胞的属性和状态，以及元胞间的相互作用和转换规则，模拟行人的运动和疏散过程。

在本文中，我们采用了空间细化元胞自动机模型来描述行人的疏散行为。

首先，将疏散空间划分为若干个细小的元胞，每个元胞具有一定的空间属性和状态。

然后，根据行人的行为特性和疏散环境，定义元胞间的相互作用和转换规则。

最后，通过计算机仿真技术，模拟行人的运动和疏散过程。

三、行人疏散建模在行人疏散建模过程中，我们需要考虑行人的行为特性、疏散环境以及元胞间的相互作用等因素。

首先，我们需要定义行人的基本属性，如性别、年龄、行走速度等。

其次，我们需要考虑疏散环境对行人行为的影响，如出口位置、障碍物分布、灯光亮度等。

最后，我们需要根据元胞间的相互作用和转换规则，模拟行人的运动和疏散过程。

在本文中，我们采用了多种方法来进行行人疏散建模。

首先，我们通过问卷调查和实验数据等方式收集了行人的基本属性和行为特性。

其次，我们根据疏散环境的实际情况，建立了相应的元胞属性和状态。

最后，我们通过定义元胞间的相互作用和转换规则，以及行人的行为模型，模拟了行人的运动和疏散过程。

四、仿真实验与分析为了验证本文提出的基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真方法的有效性，我们进行了仿真实验。

首先，我们建立了仿真场景，包括疏散空间的布局、出口位置、障碍物分布等。

然后，我们设置了不同的疏散场景和条件，如不同数量的行人、不同的疏散环境等。

基于元胞自动机模型的地铁人员疏散仿真研究

Research on Subway Evacuation Simulation Based on Cellular Automata Model
（Guangzhou Railway Polytechnic， Guangzhou Abstract XU Aijun XIE Yixin 510430）
合地铁建筑结构特征，提出基于元胞自动机建立地铁应急疏散模型，利用遗传算法淘汰适应度低下的网格节点，从而生成全局最优子图，计算最佳逃生路径。仿真实验证明，新模型和算法平均疏散路径长度最短，能很好地应用于地铁疏散预案和消防演练之中。关键词元胞自动机；遗传算法；地铁；疏散模型 TP393 DOI： 10. 3969/j. issn. 1672-9722. 2017. 05. 033 中图分类号
无人占据两种情况。网格节点之间疏散人员按照逃生出口顺序沿着网格从一个节点移动到另一节点，从而准确展现地铁建筑结构和障碍物位置，真实表现人群逃生路径信点（m， n）概率，则 P m n 可以表达式为
i P m n = Q exp( F ΓT m n)exp( F A A im n)(1 - H m n)O m n
其中
（3）
-1
2
元胞自动机的定义与特征
元胞自动机是指在具有离散和有限状态的元
其中，（m， n）被疏散人员占据情 H m n 是相邻网格点
Q m n 表示相邻网格点况，（m， n）被障碍物占据情
é ù i Q = êå exp( FT T m n)exp( F A A im n)(1 - H m n)O m nú ëm n û （4）
Metro subway underground is too complex to cause fire. According to evacuation flow and individual behavior， com⁃

基于元胞自动机理论的公共场所人员疏散模型与仿真

率。
较小，当距离达到一定程度后，火源对人员将无伤害。
＝５一＾．（５）
式中：一火灾场景排斥力，＾一网格距离火源中心一系列矩形区域最外层的距离。
动的害方磊向簇概荤率
Hale Waihona Puke ｌＩ肘０１．ｔ－－ＩｊＩ缸Ｉ．１Ｍ０Ｉ＿ｔ￣ｌ
Ａ（ｉ √ ）的上下左右四个邻域与０点的距离分别为：
Ｄ（ｉ一１ √ ）＝ａｒｉｎ｛（．０．５ｉ — ｌ－０．７５）。＋（０．一Ｙｌ一０．２５），￣／（Ｏ．５ — ２－０．７５）＋（０．一一０．２５）｝Ｄ（ｉ＋１ √ ）＝ａｒｉｎ｛（）．０．５ｉ — １＋０．２５）＋（０．５ｊ — Ｙｌ－０．２５），￣／（０．５ — ２＋０．２５）＋（０．５ｊ～一０．２５）Ｄ（ｉ，ｊ一１）＝ｍｉｎ｛（．０．５ｉ — １ — ０．２５）＋（０．一Ｙ１－０．７５），￣／（０．５ — ２ — ０．２５）＋（０．一一０．７５））
２）人员行走算法采取并行规则，即所有元胞的状态是同时发生变化的。每个元胞的下一个时间步的状态是由其邻域内所有元胞以
式中：ｄ（ｆ）一网格（ｉ，）到疏散出Ｅｌ的距离，ｍａｘｄ（，）一

《基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真》范文

《基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真》篇一一、引言行人疏散模拟对于城市规划、建筑设计以及紧急情况下的应急管理具有重要意义。

本文旨在探讨基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真方法，通过建立精确的模型和进行仿真实验，为相关领域的研究提供理论依据和实践指导。

二、元胞自动机与空间细化元胞自动机是一种离散模型，通过定义元胞的邻域关系和状态转移规则来模拟复杂系统的演化过程。

在行人疏散建模中，元胞自动机能够有效地模拟行人的移动和疏散过程。

而空间细化则是为了提高模型的精度和准确性，将空间划分为更小的单元，以便更精确地描述行人的行为和环境的细节。

三、模型构建1. 定义元胞与空间细化：将疏散空间划分为多个细小的元胞，每个元胞代表一个特定的空间区域。

元胞的大小和形状根据实际需求进行设定，以充分反映行人的行为和环境的特点。

2. 定义行人行为：根据行人的行为特性，如方向选择、速度、避障等，制定相应的规则和算法。

这些规则将决定行人在元胞自动机中的移动和状态变化。

3. 构建疏散模型：基于元胞自动机和行人行为规则，构建行人疏散模型。

模型应包括行人的起始位置、目标位置、移动规则、疏散路径等要素。

4. 仿真环境设置：设置仿真参数，如时间步长、仿真区域、行人数量等，以模拟真实的疏散场景。

四、仿真实验与分析1. 仿真实验：通过编程实现基于空间细化元胞自动机的行人疏散模型，并进行多次仿真实验。

通过调整仿真参数和规则，观察行人的疏散过程和结果。

2. 结果分析：对仿真结果进行分析，包括行人的疏散时间、速度、路径选择等方面。

通过对比不同场景和条件下的仿真结果，探讨空间细化对模型精度和准确性的影响。

3. 模型验证：将仿真结果与实际数据或实验数据进行对比，验证模型的可靠性和有效性。

通过不断优化模型和算法，提高模型的预测能力和实用性。

五、结论与展望1. 结论：本文提出了一种基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真方法。

通过建立精确的模型和进行仿真实验，证明了该方法的有效性和可靠性。

基于元胞自动机理论的紧急人员疏散模拟

基于元胞自动机理论的紧急人员疏散模拟作者：郭玉荣,郭磊,肖岩来源：《湖南大学学报·自然科学版》2011年第11期摘要：基于元胞自动机原理，建立了紧急情况下人群疏散模型，并利用Visual Basic 6.0开发了可视化模拟仿真程序.在疏散模拟的仿真实现中，为了简化算法，使用墙体和障碍物把复杂建筑平面分割成凸多边形区域，然后利用门道把各个凸多边形区域联系起来构成一个整体的疏散平面空间.利用程序对建筑设计方案进行人员疏散模拟，可以找出建筑方案出现严重拥堵现象的临界人数，以论证建筑布局是否符合安全设计要求，并为建筑布局的改进提供参考.关键词：人员疏散;元胞自动机; 疏散模拟; 凸多边形区域中图分类号：TP391.9 文献标识码：AEmergency Evacuation Simulation Based on Cellular Automata TheoryGUO Yu-rong1,2, GUO Lei1, XIAO Yan1,2(1. College of Civil Engineering, Hunan Univ, Changsha，Hunan 410082, China;2. Key Laboratory of Building Safety and Energy Efficiency, Ministry of Education, Changsha，Hunan 410082, China)Abstract: An emergency evacuation simulation model was constructed on the basis of cellular automata theory, and the corresponding visual simulation program was developed by using Visual Basic6.0. In order to simplify the algorithm in the implementation of evacuation simulation, walls and obstacles were used to divide the complex building plane into convex polygon regions, and then, doorways were used to link those regions to form a whole evacuation space. The program can be used for the evacuation simulation of buildings to figure out the critical number of occupants evacuated when serous congestion happens, so as to verify whether building layout satisfies the requirement of safety design standards, and therefore to improve the building layout.Key words:evacuation; cellular automata; evacuation simulation; convex polygon region紧急情况下，公共场所内人群的安全疏散是建筑防灾设计的研究热点.在对人员疏散行为进行研究时，进行大规模的实际演练操作比较复杂，不易实现，因此计算机仿真成为建筑物安全疏散性能研究的主要手段.人员疏散模拟主要有两类模型［1-2］.第1类是流体动力模型［3］，仅考虑建筑物各部分的疏散能力，疏散方向和疏散速度仅由物理因素决定，比如人群密度、出口疏散能力等，忽略了人群中的个体特性，将人群的疏散作为一种整体运动.第2类是元胞自动机模型，它最早是由Neuman提出来的［4］.元胞自动机是由大量简单一致的个体通过局部联系组成的离散、分散及空间可扩展系统，元胞自动机在每一个离散的时间步进行演化，以实现对人员疏散过程的全程动态模拟.它不仅考虑了建筑物的物理特性，而且将每个人当作一个主动因素，例如考虑人与人之间的相互作用，人与建筑物之间的相互作用，以及人根据自身的位置选择出口等.该模型可以准确地表示疏散空间的几何形状及内部障碍物的位置，并在疏散的任何时刻都能将每个人员置于准确的位置.杨立中等［5-9］基于元胞自动机理论对人群疏散做了大量研究工作，并且实现了人群疏散仿真，取得了一定成效.但是他们的算法模型只适用于大型空旷建筑物的人群疏散的模拟，对具有多个房间的复杂建筑平面的人群疏散模拟则不太适用.为了解决该问题，笔者提出凸多边形区域分割法，以实现具有多个房间的复杂建筑平面的人群疏散模拟.该方法简化了元胞位置吸引力算法，而且还可以进一步添加楼梯通道，把各楼层联系起来模拟多层建筑的人群疏散.1 疏散模型的建立模型的基本框架是将建筑物平面均匀地划分为连续的元胞, 每个元胞或被墙壁占据、或被其他障碍物占据、或被人员占据、或者为空.分布在元胞中的人在每一个离散的时间步，从自身所在的元胞移动到相邻的元胞，直到建筑物内所有人成功从出口疏散出去.模型局部的运动规则在每个时间步有两个基本问题需要解决, 包括路线的选择以及如何解决当多于一人同时竞争一个元胞时产生的冲突［5］.1.1 疏散人群的路线选择人员疏散路线的选择是研究的重点.在模型中本文采用Moore型邻域［10］确定人员候选目标元胞，如图1所示，即人员只能向相邻8个方向的元胞运动.首先剔除不存在或被障碍物占领的元胞，然后用下面的公式来确定人员对元胞的选择：P(i,j)=［Dis(i,j)Fa(m)+Dir(i,j)(1－Fa(m)］f(i,j)Pa(m)K(i,j).(1)式中：P(i,j)为人员向元胞(i,j)运动的概率；K(i,j)为元胞(i,j)的状态，K(i,j)=1表示该元胞已经被人占据了，K(i,j)=0表示该元胞处于空置状态；Pa(m)为人员m的耐心指数，取值为0.1～1.0；Fa(m)为人员m对环境的熟悉度，取值为0.0～1.0；Dis(i,j)为元胞(i,j)的位置吸引力；Dir(i,j)为从众倾向力；f(i,j)为重复走过的元胞(i,j)的吸引力降低系数.模型中，当人对环境的熟悉度大时，位置吸引力在选择路线时的权重就大，也就是在疏散过程中，位置吸引力占主导地位；相反，当人对环境的熟悉度小时，从众倾向力在疏散过程中就要占主导地位.位置吸引力Dis(i,j)根据元胞离最近出口的距离来确定.一般来说，离出口越近的元胞，其位置吸引力越大.位置吸引力的具体计算公式为［8］：Dis(i,j)=D max－D i,jD max－D min .(2)式中：D max为候选的所有元胞到各出口最近距离的最大值；D min为候选的所有元胞到各出口最近距离的最小值；D i,j为元胞(i,j)到各出口距离的最小值.从众倾向力Dir(i,j)是指当人对所处的环境不是很熟悉的时候，在紧急情况下他不能很快地找到最近的出口，这时候他就会有一种从众的心理，看到往哪个方向跑的人多，他就会往那个方向跑.其具体计算公式为［8］：Dir(i,j)=N i,j∑m k=1N k.(3)式中:N i,j为截止到目前为止，走过候选元胞(i,j)的人数；∑m k=1N k为截止到目前为止，所有候选元胞走过的人数之和.式（3）的意义在于，元胞经过的人数越多，则方向吸引力越大.当人不能很快地做出判断选择最近的逃逸路线，而且从众倾向力也不够的时候，他就会根据对环境有限的了解，摸索出一条逃逸路线，也就是已经走过的元胞对他的吸引力会降低.元胞吸引力降低系数f(i,j)具体计算公式为：f(i,j)=αn i,j .(4)式中:α为降低系数，取0.5～0.9；n i,j为人员走过元胞(i,j)的次数.1.2 疏散人群竞争同一个元胞单元的冲突处理在紧急情况下的人群疏散行为中引入人员个体竞争力［8］，解决多人竞争同一个元胞而发生的冲突，使疏散过程更符合现实情况.在对个体竞争力进行定义时需要考虑个人的身体强弱状况和体能状态、人员当前的运动方向和运动距离等因数.个体竞争力的具体计算公式如下：Conp=HCD2π－βπ .(5)式中:HC为人员当前的身体强弱状况和体能状态，取值为1～10，HC取值越大表示身体越强壮、体能越好，那么竞争力越强；D为当前元胞到目标元胞的距离值，如图1所示，当目标元胞为C，E，F，H时，D=R，当目标元胞为B，D，G，I时，D=2R (R为元胞的尺寸)，从当前元胞到目标元胞的距离值D越大，竞争力越弱；β为人员当前运动方向与目标运动方向的夹角，取值为0~π，运动方向调整会引起对目标元胞竞争力的下降.解决了路线选择和人员竞争冲突问题后，疏散模拟时，还需要遵循以下人员疏散行为规则：1）把时间和空间离散，人在每一个时间步只能移动一格到相邻的任意一个可进入的元胞，且每一个元胞只能同时容纳一个人.2）人会选择最短的路径走向离自己最近的出口.3）人对环境越熟悉，越容易选择最近的路线逃离，反之就越难找到最近的路线，而且产生较强的从众倾向.4）当人通过理性判断选择的元胞被其他人暂时占有的时候，他需要考虑是选择排队等待还是绕道.5）引入个体竞争力，处理多人竞争同一个元胞单元的情况，竞争胜出的人进入元胞，失败者呆在原元胞等待.上述的人员疏散行为规则都是基于人的理性行为得出来的.在紧急情况下，人出于本能的应急反应，希望自己能尽快地从建筑物内逃出，所以每个人会选择沿最短路径逃生.2 疏散模拟仿真的实现根据上述疏散模型，笔者采用Visual Basic 6.0编制了一个可视化人群疏散模拟程序VCAES.VCAES可用于超市、地铁等大型空旷建筑物的疏散模拟，该类场地只有一级出口，没有房间分割的问题，疏散人员只需要直接往出口方向疏散.此外，该程序还可以用于办公楼等房间数目较多的复杂建筑平面的疏散模拟.该类场地中，疏散人员首先需要跑出房间的门口，进入走廊，然后从走廊的出口疏散.可以把房间的门看作一级出口，走廊的出口看作更高一级的出口.为了实现多房间复杂建筑平面的疏散模拟，笔者提出凸多边形区域分割法.该方法用墙体和障碍物把复杂建筑平面分割成凸多边形区域，把凸多边形边界无墙体和障碍物的区段作为门道，然后利用门道把各个凸多边形区域联系起来构成一个整体的疏散平面空间.由于在凸多边形区域中已经没有任何障碍物，使得元胞到该区域各门道的最短路径都是直线，因此简化了元胞位置吸引力算法.根据建筑学人体活动空间尺寸，模型中每个元胞定为0.45 m×0.45 m的规格.另根据各地区各时期观察研究得出的人员紧急情况下的步行速度v(m/s)，即可算出每个时间步长为0.45/v s.疏散模拟程序的大致流程如下.第1步：输入建筑平面布置图和疏散人数，建筑平面元胞划分；把设定数量的人员随机地分布到元胞中；第2步：依据人所处的环境，求出人移动到某个元胞的概率，然后进行概率排序，确定每个人下一步进入的元胞；第3步：当出现多人选择一个元胞时，进行个体竞争，胜出者移动，失败者留在原元胞；不存在竞争现象的人直接进入上一步选定的元胞；第4步：判断是否所有的人都从建筑物内安全疏散出去了，如果没有完成，则进入下一个时间步长，返回第2步继续进行.如果完成了，则计算出疏散的总时间.3 疏散模拟程序的算例分析利用开发的模拟程序，可以输入人数、人员属性、建筑平面布局等属性进行疏散模拟，实时地观察疏散的进程，并且得到最后疏散所需的总时间.疏散人员开始是随机布置在建筑平面内，所以会造成相同疏散人数因为分布位置不同，疏散时间也不一样.为减少疏散人员随机分布对疏散时间的影响，对同一疏散人数做7次随机布置分析，剔除其中最小疏散时间值，取剩下6次的平均值作为该疏散人数相应的疏散时间.3.1 地铁站人员疏散模拟分析地铁站台的尺寸为36 m×9 m,两个出口宽度为3.6 m，站台上有8根0.9 m×0.9 m的柱子.疏散模拟场景如图2和图3所示，图中小圆圈代表人，人数400个，步行速度1.125 m/s.分析结果如图4所示.由图4可知，当地铁站的疏散人数到达250时，曲线的曲率增大，表示疏散已经出现了排队等待现象；当疏散人数达到600时，曲线的曲率增大幅度更大，表示疏散已经开始出现严重的拥堵现象了.若地铁站使用期预期的高峰人数大于600，则要考虑增大出口的宽度，以防止出现严重的拥堵现象，避免踩踏事故的发生.3.2 办公室人员疏散模拟分析办公室的尺寸为30 m×14.25 m，两个走廊出口的宽度为1.35 m，每个房间门的宽度为0.9 m.本文进行了2种不同办公室房门布局情况的模拟分析，区别在于中间那间办公室房门位置不一样.疏散模拟场景如图5和图6所示，人数170，疏散人员的步行速度1.125 m/s.分析结果如图7所示.由图7可知，当办公室的疏散人数在70以下时，布局1的疏散时间要少于布局2的疏散时间，而当疏散人员超过90时，布局1的疏散时间要大于布局2的.因为疏散人数在70以下的时候，还未出现排队拥堵现象，而且办公室布局1的中间房间的人员全部选择往左边近的走廊出口疏散，所以这部分人疏散路径比布局2中的要短，总的疏散时间也要少.当疏散人数超过90时，办公室布局1的中间房间的人员还是会选择往左边近的走廊出口疏散，这样会造成走廊左边出口的拥堵；而布局2中间房间的人员从房间里面出来之后，到走廊左右两边出口的距离相等，所以人员会往两边的出口分流，在出口处的拥堵现象不如布局1严重，所以总的疏散时间要少于布局1.综上所述，在建筑设计时，可以根据使用期预期的最大人数，选择采用适合的办公室布局方案.4 结论在公共场所的建筑设计中，需要考虑建筑平面布局、出口位置及尺寸对人群疏散的影响.本文基于元胞自动机理论开发了紧急情况下人员疏散模拟程序.应用该程序对建筑设计方案进行前期的人员疏散模拟，得到疏散人数对疏散时间的曲线，通过对曲线的分析，可以得到建筑布局出现轻微拥堵现象、严重拥堵现象时的疏散人数.然后对比建筑物使用期内的预期最大室内人数，判断紧急情况下人员疏散时，是否会发生严重拥挤现象，以论证建筑布局是否符合安全设计要求，并为建筑布局的改进提供参考.建筑物内人群疏散行为是一个非常复杂的问题，它不仅涉及到工程学，还涉及社会学、心理学、运动学等相关领域，而且还受突发事故性质等方面的影响.人群疏散下一步的研究重点应该考虑人群疏散的速度与人群密度的相关性，并且考虑疏散时人群中各个人员步行速度的差异性，以便更真实地模拟实际情况.此外，本文的疏散建模仅考虑单层建筑平面，对于多层建筑中的疏散模拟，还需要考虑楼梯等因素的影响.参考文献［1］ ZHENG Xiao-ping, ZHONG Ting-kuan, LIU Meng-ting. Modeling crowd evacuation of a building based on seven methodological approaches［J］. Building and Environment,2009,44(3):437-445.［2］ GWYNNE S,GALEA E R,OWEN M.A review of the methodologies used in the computer simulation of evacuation from the built environment［J］. Building and Environment,1999,36(6):741-749.［3］王志刚.地下大型商场火灾时期人员疏散计算机模型［J］.火灾科学,2001,10(1):57-61.WANG Zhi-gang. An occupant evacuation model for the underground shopping mall during fire incidents［J］.Fire Safety Science, 2001,10(1):57-61.(In Chinese)［4］ NEUMAN J V. Theory of self-reproducing automata［M］. Urbana, Illinois: University of Illinois Press, 1966：1-10.［5］杨立中,李建,赵道亮,等.基于个体行为的人员疏散微观离散模型［J］.中国科学E 辑：工程与材料科学,2004,34(11):1264-1270.YANG Li-zhong,LI-Jian,ZHAO Dao-liang,et al. Micro-discrete evacuation model based on individual behavior［J］. Science in China:Ser E， Engineering & Materials Science, 2004, 34(11): 1264-1270. (In Chinese)［6］刘真余,芮小平,董承玮,等.元胞自动机地铁人员疏散模型仿真［J］.计算机工程与应用,2009,45(27):203-205.LIU Zhen-yu,RUI Xiao-ping,DONG Cheng-wei,et al.Simulation of urgent evacuation in subway station based on cellular automation［J］.Computer Engineering and Application, 2009,45(27):203-205. (In Chinese)［7］周淑秋,孟俊仙,刘真.大型建筑物人员疏散仿真系统及实现［J］.计算机仿真,2009,26(6):191-194.ZHOU Shu-qiu, MENG Jun-xian, LIU Zhen. Implementation of occupant evacuation simulation system in large buildings［J］.Computer Simulation, 2009, 26(6):191-194.(In Chinese)［8］崔喜红,李强，陈晋，等.大型公共场所人员疏散模型研究——考虑个体特性和从众行为［J］.自然灾害学报,2005,14(6):133-140.CUI Xi-hong, LI Qiang, CHEN Jin, et al. Study on occupant evacuation model in large public place: to consider individual character and following behavior［J］.Journal of Natural Disasters,2005,14(6):133-140.(In Chinese)［9］ YUAN J P, FANG Z, WANG Y C, et al.Integrated network approach of evacuation simulation for large complex buildings［J］.Fire Safety Journal, 2009, 44(2):266-275.［10］赵文杰,刘兆理.元胞自动机在环境科学中的应用［J］.东北师大学报:自然科学版,2003,35(2):87-92.ZHAO Wen-jie, LIU Zhao-li.The application of celluar automata in environmental sciences ［J］.Journal of Northeast Normal University: Natural Sciences Edition, 2003,35(2):87-92.(In Chinese)。

基于元胞自动机的人员疏散过程研究

在发生灾难以后，人群都向出口的方向进行疏散，即向右边移动。模拟中时间步设置为 0.5s，在模型中为了体现不同类的人的移动速度的不同，通过分别设置间隔 1，2，3 个时间步移动一格。所有人按照表 1 进行初始化权值分配参数。逃生人员的总数量和人员的视野范围由人为设定。不同人群的分配比例近似等于 1:1:1。
该模型以元胞自动机演化规则为基础，结合了人的理性心理以及人的视野建立起来的。着重模拟了视野的变化对疏散时间的影响。 1.1 参数设计
模型的空间是将疏散现场的平面按照均匀的网格划分，每个网格或被障碍物占据，或被人员占据，或为空。模型中，每个元胞的邻域分布如图 1 所示，每个元胞对应 0.5m× 0.5m 的空间是人流中典型的人员空间分配，模型中的每个人员占据一个元胞 . 按照人员的种类划分，每个人可以在单位时间内向上，下，左，右，左上，左下，右上，右下 8 个方向中的一个方向移动，依次对应于 k = 1，2，…，8；k = 0 表示该元胞原地不动。人在正常情况下行走速度为 1m/s，这样每个时间步为 0.5m/ (1m/s) = 0.5s。
图 1 元胞的邻域
将元胞分为 3 类：①男青年；②女青年；③老人及小孩。采用图 1 所示的二维网格(元胞)中人员的基本邻域设置，与人的视野设置类似。每个人都有固定的视野，给定为 5 个单元格 (2.5m)。每个人都有自己固定的 3 种权值，分别针对 3 种不同的人。

基于元胞自动机模型的公共场所人员应急疏散研究

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。
1.1 课题背景及研究的目的和意义 .......................................................................... 1 1.1.1 课题研究的来源与背景 ............................................................................... 1 1.1.2 课题研究的目的和意义 ............................................................................... 2
1.3 研究内容与方法 .................................................................................................11 1.3.1 研究的主要内容 ..........................................................................................11
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，识别了疏散过程中容易发生人员伤亡事故的危险位置。针对危险位置进行了应对措施研究，给出了具有可操作性的方案。本文从行为学角度对应急疏散的规律进行了归纳，在丰富应急疏散理论的同时，为公共场所的应急疏散提供了有效的疏散仿真模型工具，具有较强的应用价值和实践意义。

基于元胞自动机的行人流疏散模拟研究

一
个元胞，网格或被行人（墙壁）或占据或为空，小取０４ｍ×０４ｍ［大．．。每个格点对应一个位置危险度，
行人根据其邻域内格点的位置危险度来确定下一时刻的运动。用Ｍｏｒ采ｏｅ邻居，图１所示，人可以向如行
．
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收稿日期：０８０ —２２０ — ７１
基金项目：国家自然科学基金资助项目（０６０１１７２０，０６０２；西研究生教育创新计划资助项目１５２０，０６０５１７５０）广
（０８０００１Ｍ２９２０１６２７１３）
通讯联系人：慕仁（９３）男，西桂林人，西师范大学教授。Ｅｍａｌｌｍｕｅ＠１３ｅｍ刘１６一，广广 — ｉｉｒｎ６．ｏ：ｕ
第４期
｝， ● ．● ●
８个方向运动。
一
般情况下，人的平均速度为１０ｍ／在紧急情况下，行．ｓ引，ｃ会达到１５．
ｍ／ｓ甚至更大。行人移动一格所需的时间Ａｍ０４Ｓ对应的实际速度＝ｔ＿．，＝＝１０ｍ／或一√ ２ｍ／，．ｓｓ即行人具有两种不同的运动速度。房间构型如图２ａ所示，小Ｌ一１Ｗ＝８ｍ，间出口位于正下（）大２ｍ，房

基于Agent和元胞自动机的人员疏散过程建模与仿真

人员
Ｏｍ ’ ０钿１
场景网格
１１型假设．模
视觉范围与个人的身高可近似为线性关系。人员的探网人员模型主要有以下几个部分组成：体模型、人人测范围可由以下公式表示：
ｄａｈｂ＝・＋（）１
员感知模型、员推理模型、员执行模型。我们在建人人
要求在意外紧急情况发生时．能够有一套合理的疏散图离开这个环境．没有人由于心理原因等情况留在危方案。公共场所在设计和修建过程中也必须考虑到人险地方。员疏散的合理性１．２人体模型人员疏散过程的研究主要包括疏散模型（人员模在疏散过程中．人员的身体投影面积将会影响疏型、环境模型、筑模型、建事故模型等）建立与验证、散的速度。在疏散过程中，道的宽度有限，的通只能通过疏散方案的设计与分析、建筑结构的设计、疏散路径的有限的人员数目。而人员的投影面积大小也是影响其设计等。其中人员模型的建立是影响仿真实验结果最他人员行动的因素。根据不同国家和地区的人群生理
２１年第２期０１
福
建电
脑
基于Ａｅｔ元胞自动机的人员疏散过程建模与仿真ｇｎ和
任书君，汪波，欧阳朝辉
（中国人民解放军７５８部队）７３
【摘要】人员疏散是一个与人们的实际生活紧密相关的、型的公共安全问题。人员疏散过程的：典对

基于元胞自动机模型的人员疏散仿真研究

第26卷第10期计算机仿真2009年10月文章编号:1006-9348(2009)10-0319-04基于元胞自动机模型的人员疏散仿真研究陶平,张小英,马恒亮(华南理工大学电力学院,广东广州510640)摘要:公共安全是经济发展和社会稳定的基础。

近年来由于火灾、地震、恐怖活动等突发因素诱发的公共场所人员安全事故屡见报道,在公共场所的安全设计中,安全疏散性能已成为至关重要的因素。

为解决上述问题,人员疏散的计算机仿真对提高公共场所的安全疏散性能具有重要意义。

对于出口距离最近的原则建立人员疏散的二维随机元胞自动机模型,其中考虑人员绕行的影响,并利用M atl ab软件编写了疏散过程的程序,对大空间疏散人群进了仿真,得到了人员疏散基本规律及疏散时间。

研究表明:考虑人员绕行的模型更能体现真实的疏散情景。

关键词:元胞自动机;人员疏散;疏散仿真中图分类号:TU972+.4 文献标识码:ASim ul ati on of Personnel E vacuati on Based onCellul ar A uto m aton M odelTAO P i n g,Z HANG X iao-ying,MA H eng-L iang(P o w er E lectr i c Coll ege,Sout h Ch i na U n i ve rs i ty o f T echno logy,G uang z hou G uangdong510640,Ch i na) AB STRACT:Publi c sa fety i s the f oundati on o f econo m i c deve l op m ent and so cial stab ility.Se ri ous acc i dents w it h enor m ous pe rsonne l cas ua lty caused by fire,earthquake,terror is m etc.,have been repo rted frequen tly i n recent years.A s a result,eva l uation of the safety evacuation property i n design of a pub lic bu ildi ng has becom e one o f t he key procedures.P ersonne l evacuati on si m ulation is o f g rea t si gn ifi cance for i m prov i ng sa fety evacuation properties o f publi cbuildings.F or that purpose,t he pape r se ts up a random t wo-d i m ensi ona l ce ll u l a r au t om aton model based on thepr i nciple of nea rest d istance to w ards t he ex it.On that bas i s,the paper considers a de tour facto r t o i m prove th i s m ode,l and dev elops an evacua tion prog ram i n M atlab t o si m ulate t he persona l evacuati on process of a huge space,andge ts t he basi c la w and ti m e o f ev acuati on.It i s shown t ha t a m ode l consi der i ng detour factor w ill g i ve be tter results.K EY W ORDS:Cell u l ar auto m aton;Personne l evacua ti on;Evacua ti on si m u lati on1 引言近年来,公共场所的安全疏散问题日益突出并逐步受到重视。

基于元胞自动机的行人流疏散模拟研究

元胞自动机在行人流疏散模拟中的应用
2、初始化条件：元胞自动机的初始状态对模拟结果影响较大，对初始状态的设定和调整需要谨慎。
元胞自动机在行人流疏散模拟中的应用
3、边界条件：在模拟过程中，如何定义边界条件和如何处理边界元胞对模拟结果也有重要影响。
基于元胞自动机的行人流疏散模拟方法
基于元胞自动机的行人流疏散模拟方法
结论与展望
结论与展望
本次演示通过对元胞自动机在行人流疏散模拟中的应用研究，为应急管理和公共安全提供了有益的参考。然而，该领域仍存在许多问题和挑战，如：如何更精细地刻画行人的心理和行为、如何处理复杂环境和多种影响因素等。
结论与展望
未来研究可从以下几个方面展开：
结论与展望
1、完善模型：引入更复杂的元胞状态和演化规则，以更精细地刻画行人的心理和行为。
3、局部性：元胞自动机中每个元胞的演化仅取决于其局部环境，这使得模型具有较高的并行性和效率。
元胞自动机在行人流疏散模拟中的应用
然而，元胞自动机在行人流疏散模拟中也有一些局限性：
元胞自动机在行人流疏散模拟中的应用
1、简化假设：由于元胞自动机的离散性，一些现实中的细节和影响因素可能被忽略或简化。
基于元胞自动机的行人流疏散模拟研究
01 引言
目录
02 研究现状
03 元胞自动机在行人流疏散模拟中的应用
04 基于元胞自动机的行人流疏散模拟方法
05 实验结果与分析
06 结论与展望
引言
引言
元胞自动机（Cellular Automaton，CA）是一种离散模型，广泛应用于各个领域，如物理、生物、社会等。行人流疏散模拟是一种研究人们在紧急情况下如何快速、安全地撤离现场的重要应用。本次演示将探讨元胞自动机在行人流疏散模拟研究中的应用，旨在为应急管理和公共安全提供有益的参考。

《基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真》范文

《基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真》篇一一、引言近年来，公共安全事件频发，行人的安全疏散成为了众多研究者关注的重点。

随着城市复杂性和多样性的提高，对于行人疏散模拟与仿真研究的深度和精度需求也不断增加。

其中，空间细化元胞自动机在模拟行人疏散过程中具有显著的优势，能够更真实地反映行人的行为和动态变化。

本文旨在探讨基于空间细化元胞自动机的行人疏散建模与仿真，以提高公共安全的疏散模拟和管理的有效性。

二、模型与方法2.1 元胞自动机概念元胞自动机是一种离散的空间和时间模型，通过模拟空间中每个元胞的动态变化来模拟整体系统的行为。

在行人疏散模型中，元胞可以代表不同的空间单元，如房间、走廊等。

2.2 空间细化元胞自动机空间细化元胞自动机在传统元胞自动机的基础上，进一步细化了空间单元的划分，能够更准确地描述行人的移动轨迹和疏散行为。

每个元胞包含更多的空间信息，如出口、障碍物等，能够更真实地反映行人的实际疏散情况。

2.3 建模与仿真过程（1）建立模型：根据实际场景，将空间划分为多个元胞，并设定每个元胞的属性，如出口、障碍物、行人数量等。

（2）设定规则：根据行人的行为特点，设定行人在不同元胞之间的移动规则，如优先选择最短路径、避开障碍物等。

（3）模拟仿真：通过计算机程序模拟行人的疏散过程，记录每个行人的移动轨迹和疏散时间等信息。

（4）结果分析：根据仿真结果，分析行人的疏散效率、疏散时间分布等情况，为公共安全的疏散管理和规划提供参考。

三、模型应用本文以某大型公共场所为例，应用空间细化元胞自动机进行行人疏散建模与仿真。

通过模拟不同情况下的行人疏散过程，得出以下结论：（1）空间细化元胞自动机能够更真实地反映行人的移动轨迹和疏散行为，提高了模型的精度和有效性。

（2）在不同疏散情况下，行人的疏散效率和疏散时间分布存在显著差异。

通过模拟不同情况下的疏散过程，可以找出最优的疏散方案和管理策略。

（3）通过对仿真结果的分析，可以为公共安全的疏散管理和规划提供参考。

基于元胞自动机模型的人员疏散移动规律研究

基于元胞自动机模型的人员疏散移动规律研究基于元胞自动机模型的人员疏散移动规律研究【引言】人员疏散是在突发事件中的一个重要环节，它直接关系到人们的生命安全。

因此，研究人员疏散移动规律对于提高疏散效率、减少伤亡具有重要意义。

元胞自动机模型是一种基于简单规则的分布式计算模型，具有模拟人员疏散移动的潜力。

本文旨在利用基于元胞自动机模型的方法，探索人员疏散移动规律，并通过模拟实验验证其有效性。

【方法】本研究采用元胞自动机模型，将疏散区域划分为多个离散的元胞，并设定不同的状态，包括人员、障碍物、空地等。

通过定义规则和邻居关系，模拟人员的移动、交互和决策过程。

具体步骤如下：1. 初始化：创建一个具有指定区域大小的元胞空间，并在其中随机分布一定数量的人员、障碍物和空地。

2. 规则定义：根据疏散现场实际情况，设定人员遵循的规则，如避让障碍物、保持安全距离、选择最短路径等。

3. 邻居关系确定：定义人员之间的邻居关系，如相邻格子或可见范围内的人员。

4. 移动模拟：按照规则和邻居关系，模拟人员的移动和交互过程，直到达到预定停止条件。

5. 结果分析：统计疏散过程中的各项指标，如疏散时间、路径选择分布等。

【实验与结果】本文以某室内场景的人员疏散为例进行模拟实验，根据室内布局和人员分布情况，建立了元胞自动机模型，并定义了规则和邻居关系。

实验结果显示，基于元胞自动机模型的人员疏散移动模拟能够有效地模拟真实场景下的人员行为。

在规则定义方面，采用避让障碍物、保持安全距离和选择最短路径的规则，可以使人员能够快速、安全地疏散。

在邻居关系确定方面，将相邻格子的人员设定为邻居，可以模拟人员之间的相互影响和交流。

在移动模拟方面，通过模拟实验得出，当人员密度适中时，人员的路径选择更加多样化，有助于避免拥堵和相互干扰。

【讨论】元胞自动机模型的优势在于其简单性和灵活性，能够模拟多个人员的移动和交互过程。

但也存在一些局限性，如对人员行为、规则和邻居关系的设定需要充分考虑实际情况，并且模型参数的选择对结果影响较大。

基于元胞自动机的行人流疏散模拟的研究

基于元胞自动机的行人流疏散模拟研究研究生：黄志德导师：刘慕仁教授邝华副教授专业：理论物理研究方向：计算物理年级：2007级摘要随着我国社会和经济的快速发展，城市化进程不断加快，大量的高层建筑、大型的体育场馆、购物中心、车站、会展中心等人员密集的公共场所不断的涌现，近年来火灾、人员踩踏等事故的频繁发生，造成了大量的人员伤亡。

在火灾、地震等紧急情况下，公众聚集场所内人群的安全疏散问题引起了社会的广泛关注，并且已成为当前公共安全和消防安全等领域的研究热点。

因此，对人群安全疏散进行深入的研究，具有重要的现实意义和实用价值。

本文在现有元胞自动机模型的基础上，提出了更加符合实际情况的疏散元胞自动机模型，分别对几种典型的公共场所内行人的紧急疏散进行了数值模拟，进而探讨了不同参数对疏散动力学的影响。

全文的主要工作如下：(1)考虑楼梯出口的瓶颈效应，引入行人选择最佳出口策略和延滞时间，建立了行人流疏散仿真模型，对回形教学楼层内人员疏散过程进行了数值模拟，得到了行人在疏散过程中出现的典型现象，如拥挤、堵塞、快即是慢效应等，并讨论了疏散时间、楼梯出口宽度及走廊宽度等系统参量之间的变化关系，研究结果表明：楼梯出口的对称分布更有利于人员的紧急疏散，这为行人安全疏散管理及建筑物走廊的设计提供了一些有益的参考。

(2)考虑地铁出口大厅内的结构设置，建立了元胞自动机行人流疏散模型，对出口大厅内人员疏散过程进行数值模拟，得到了疏散时间、出口宽度、检票出口通道长度和宽度等系统参量之间的变化关系，研究结果表明：当检票出口通道宽度d>2时，对疏散时间的影响较小，这为地铁出口大厅出口的设计及行人流紧急疏散管理具有一定的参考意义。

(3)考虑行人的亲情互助行为，建立了房间内行人流疏散元胞自动机模型，数值模拟发现了堵塞、不连贯、聚集、返回等典型的疏散现象，并针对五种疏散情况进行了深入探讨，结果表明：当行人单自疏散时，疏散效率最高。