第8章行为模拟与

A
3.5以上
可以自由选择步行速度，如在大厅、广场 正常下步行速度走路，可以同方向超越，
B
2.5～3.5
20～30
偶尔出现不太严重的高峰 步行速度和超越的自由度受到限制，交叉 流、相向流时容易发生冲突，如进出 口处 步行速度受到限制需修正步距和方向，如
C
1.5～2.5
30～45
D
1.0～1.5
40～60
三、 行为模拟的基本步骤 １．行为问题描述与定义 ２．数据采集 ３．构造模拟模型 ４．模型确认 ５．计算机编程及试运行。 ６．计算机模拟及结果分析
8.1.4 离散事件行为模拟 1．随机离散事件 例如，某作业系统是由两个工作地点串联 构成。 如图8-1所示。 →ooo工作地点1→ooo→工作地点2 → 完成 Q1 Q2 图8-1 作业系统流程图
n T 1 i 1 0 i
可用上述各式来表示集结、流出和滞留 三种状态，为了求解最终安全疏（避难） 时间，可采用下列实用计算公式： Q K T 式中，K：到最近出口 NB V 的距离
50人
图8-8 人群流计算用的平面图
式中： 取 N=1.5人/m· s（水平移动） N=1.3人/m· s V=1.0m/s T 所以： Y1 0 1.5 1.2(t)dt t<4时 1.5(t)=0 t≥4时 1.5(t)=1.5 Y2=1.8+1.3×1.2(T-4) T0=4 Ψ= Y1- Y2 50
人群流计算模型
以N代表人群流出系数，以V代表步行速 度，以B代表开口部位宽度。于是： 集结式： Y N(t)B (t)dt 式中， t<t′ 到达出口的最小时间，N（t）=0 t>t′ 到达出口的最小时间，N（t）=1.5 流出式： Y2=NB（T-T0）+α 式中，T0：稳定（正常）人流出现时间 α：达到T0时的集结人数 滞留式： Ψ= Y1- Y2 1 安全疏散避难时间： T NB (Q ) T0 式中，Q：人数总数
1
2
n



T
dx R dt
但由于其为非线性关系，通常不可能有解析解， 为此采用数值解法，即假设R在[ t，t+△t] 内 不变，则有 x(t+△t) = x(t) + △t*R
在决策反馈回路中，决策的实施与修改需 要人员流和信息流来维持。人员流表示在 系统中活动的人员，用实线表示。信息流 表示连接状态和变化率的信息通道，是与 因果关系相连的信息的传输线路，用虚线 表示。 有了这些基本要素，即可形成适合于系统 动力学定量的由计算机模拟模型建立的图 形表达——流图，其基本变量及表示符号 如图8-5所示
S
R0 R0 R0
R0 R R2
表8-5 安全行为的状态模式

S ：发生安全问题的空间环境
S：安全的空间环境 T1：发现安全问题时 T2：处理安全问题时 T3：出现险情时 三、安全行为模拟 1．行为模拟的方法 2．计算机行为模拟 （1）模拟语言 （2）DYNAMO行为模拟 （3）APL对话型行为模拟 四、 安全行为对于工程设计的意义

③模拟机制 五、系统动力学模拟 1．系统动力学及其特点 2．系统动力学模拟步骤 （1）问题辨识与定义 （2）系统概念开发与结构开发 （3）构造模拟模型 （4）模型行为分析 （5）模型评价 （6）政策分析 （7）模型使用与执行
3．因果反馈系统 （1）因果关系 （2）因果反馈回路与反馈系统 4．系统动力学流图 设状态变量集合为 x= x1 , x2 ,..., xn 变化率R= r , r ,...,r T
2．流动模式
To S1 S1 S2 · From · · Si · S2 S3 · · · · · · · Sj · · · · · · Sn
……………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………Pij………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………

L 状态变量 R 变化率 A 辅助变量 或输出变量 A 函数 C 参数 A 输入变量
函 数 名


未定义变量 信息流 人员数量流 源与汇
（
）
图 8-5 流图的符号
在流图上还设置了辅助变量，辅助变量 在状态变量与变化率之间的信息通道上， 或者在环境与内部反馈回路之间的信息 通道上，具有独特的经济或物理意义， 它的引入使流图的结构和各要素的作用 更为清晰，使复杂的决策过程变的明白 易懂。

离散事件模拟原理 （1）模拟时钟及其推进, t2) (EA, t3) … (EA, tm) A类事件在t1 发生 A类事件在t2 发生 A类事件在t3发生 … A类事件在tm发生
Tnow
t
表8-1 时刻t时的未来事件表
未来事件 Tnow
1 当0 x 1 f ( x) 其它 0
0 F ( x) x 1 x＜0 0 x 1 x 1
f(x) f(x) 1 1
0
1
x
0
1
x
图8-2 [0，1]区间随机数的密度函数和分布函数的图形
2）随机变量 ①连续随机变量的产生方法 已知某随机变量的分布函数为F(x),且 0≤F(x)≤1，则可用[0，1]区间的均匀分布随 机数R来表示F(x)，即令 F(x) = R, 通 过此式得到随机变量的样本值x。 ②离散随机变量的产生方法： 离散随机变量的产生也采用逆变换法，但由 于其分布函数是离散的，故不能直接用前述 逆变换法求解，而是产生一个[0，1]区间的 均匀随机数 当作离散随机变量分布函数F(x) 的样本值F(xi)，当时，则取x = i。注意：离 散的概率分布函数 。
T 1.3 1.2 4 36(s)
3．恐慌
正常状态
3 3
异常状态 恐慌状态
2
1
图8-9对恐慌状态的处理过程
第三节 安全行为模拟方法
一、 确定人的行为与工作场所的对应关系 1．行为的分类 2．人的行为与工作场所的对应 （1）人在工作场所的位置 （2）人在工作场所的活动轨迹 （3）人在工作场所的的分布 （4）人与工作场所的对应关系
6．非常情况下的行为特性 （1）躲避行为的研究：
（ 2）向光本能 （3）追随本能
躲避方向的特点
躲避方向 向左前方 左侧（%） 19.0
表8-3
物体飞来方向 合计 由正面 15.6 由右前方 16.1 50.7
呆立不动（%）
3.0
10.4
7.3
20.7
右侧（%） 合计（%） 左/右侧比率
11.7 33.3 1.68
·
· Sn
表8-4 空间迁移概率图表（FT表）
表中：Pij：在定时间内从空间Sj向空间Si移动的概率，（当i=j时表示停留于同一空间的概率）
（2）自动控制模式 根据自动控制理念，可以用图表来表示 状态的变化，如表8-5就是对人的行为进 行模式化和自动控制的特征。
空间 状态 时间
S T R0 R R2 T2 R R R2 T3 R R2 R2
t1
(EA, t2) * (EA, t ) (ED, t3) … (EA, tm) ** (ED, t )
A类事件在t2发生 * A类事件在t 发生 D类事件在t3发生 … A类事件在tm发生 ** D类事件在t 发生
表8-2 t1时刻未来事件表
3．模拟技术 （1）均匀随机数 随机事件的模拟离不开均匀随机数。所 谓均匀随机数是指服从均匀分布的随机 变量的样本值。经常用到的[0，1]区间上 的均匀随机数，它的密度函数f（x）和分 布函数F(x)分别为：
第8章 行为模拟与工程设计
本章学习要点 要求掌握安全行为模拟技术的基本内容， 了解安全行为模拟方法，熟悉行为模拟在 工业安全设计中的研究与应用情况，理解 安全行为模拟对于改善安全生产条件，提 高安全生产水平的重要作用。
第一节 行为模拟技术
一、行为管理决策与行为模拟技术 1．行为管理决策 2．行为模拟技术 二、行为模拟的特点和分类 1．行为模拟的特点： 2．行为模拟的分类
混杂场所。
不能按自己的通常速度走路，由于步行路 容量的限制，出现了停滞的人流，如 短时间内有大量人离开的建筑物。 处于蹑足前行通行瘫痪状态，步行路设计
E
0.5～1.0
60～80
F
0.5以下
80以上
不适用。

三、 人的行为习惯 1．左侧通行 2．左转弯 3．操进路 4．识途性 5．惯用一侧 6．非常情况下的行为特性
7.3 33.3 2.14
9.9 33.3 1.62
28.6 100 1.77

四、安全设计与人的行为 五、 安全设计中考虑的行为特性 1．安全设计中人的行为 2．危险环境下人的行为特性 3．人的心理状态与行为 六、人群行为 1．人群行为的把握 2．人群行为特性
点
图8-7
作业周期
途中人员 数
在 岗 数
签到率
到岗率
到班率
每班周期
在 岗 差
期望在岗数
第二节 安全行为与安全设计
一、 环境、物的状况对人的安全行为的影 响 二、人在工作场所的流动特性 步行路服务水准的规定
服务水准
步行者空间模拟 2 （m ／人）
流动系数 （人/m•minute
） 20以下