基于元胞自动机的消防安全疏散模拟软件的开发

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基于元胞自动机模型的人员疏散行为模拟

基于元胞自动机模型的人员疏散行为模拟郭良杰;赵云胜【摘要】通过引入静态场、动态场及其他参数,建立了二维元胞自动机模型,并利用MATLAB编写模拟软件,可实现对人员疏散过程中的环境熟悉度、从众行为、摩擦阻碍作用、惯性行为、拥挤跌倒行为和竞争行为的模拟.通过实例仿真模拟结果表明:不同的期望速度下会出现“欲速则不达”的现象,同时出口处会产生不同程度的人员聚集;出口处障碍物相对出口纵向放置比横向放置更有利于人员疏散;在疏散环境陌生,或紧急情况下对环境判断能力降低时,适当的从众行为利于最优疏散路径信息的传递,从而有利于人员疏散,但是从众行为过于严重则易造成出口利用率降低或利用不平衡.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2014(021)004【总页数】6页(P101-106)【关键词】元胞自动机;地面场模型;人员疏散行为;仿真模拟;从众行为【作者】郭良杰;赵云胜【作者单位】中国地质大学工程学院,湖北武汉430074;中国地质大学工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】X913.4近几年我国灾害频发，如近期发生的雅安地震、吉林宝源丰禽业公司氨气泄漏爆炸火灾以及厦门BRT公交车火灾等。

灾害发生后，人员聚集场所的紧急安全疏散再次成为人们关心的问题和研究的热点。

国内外针对此方面的研究主要集中在对紧急条件下疏散时间和人员逃生行为特征的研究，但由于实际数据的缺乏和实验准确性的不足，建立人员疏散模型并利用计算机进行仿真模拟已成为研究人员疏散行为的主要手段之一［1］。

目前较常用的人员疏散模型有连续型（社会力模型等）和离散型（格子气模型、元胞自动机模型等）之分。

本文基于元胞自动机模型对人员疏散过程中的现象和疏散行为进行了定性研究。

1 元胞自动机模型建立1.1 元胞自动机简介元胞自动机（Cellular Automata，CA）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，它是在均匀一致的网格上由有限状态的变量（元胞）构成的动力系统［1］。

《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，大型公共场所如商场、体育场馆、地铁站等人员密集区域的安全问题日益突出。

行人疏散模拟是评估这些场所安全性的重要手段之一。

本文旨在介绍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，通过对元胞自动机模型进行空间细化处理，提高模型精度，以更真实地反映行人疏散过程。

二、空间细化元胞自动机模型元胞自动机是一种模拟空间和时间演化的模型，通过定义元胞的状态和转换规则来模拟复杂系统的行为。

在行人疏散建模中，元胞通常代表空间中的一个小区域，每个元胞具有特定的状态，如空闲、占用等。

本文所提的空间细化元胞自动机模型，在传统元胞自动机模型的基础上进行了空间细化处理。

具体而言，通过对空间进行更细致的划分，使得每个元胞的大小和形状更接近于真实场景中的空间布局。

这样，模型可以更准确地描述行人在不同空间环境下的行为和决策过程。

三、建模过程1. 定义模型参数：包括元胞大小、形状、数量以及行人的基本属性（如速度、视野范围等）。

2. 构建空间网络：根据实际场景的空间布局，构建元胞自动机模型的空间网络。

3. 设定转换规则：根据行人的行为特征和决策过程，设定元胞状态转换的规则。

例如，当某个元胞被行人占用时，其状态从空闲变为占用；当行人离开该元胞时，其状态重新变为空闲。

4. 初始化模型：将行人和元胞的状态进行初始化，设定初始时刻的场景状态。

5. 模拟疏散过程：根据设定的转换规则和时间步长，逐步模拟行人的疏散过程。

四、仿真实验与结果分析为了验证空间细化元胞自动机模型在行人疏散建模与仿真中的有效性，我们进行了仿真实验。

实验场景为一个大型公共场所，具有复杂的空间布局和多种出口。

我们将空间细化元胞自动机模型应用于该场景，并与其他模型进行了对比。

仿真结果表明，空间细化元胞自动机模型能够更真实地反映行人疏散过程。

在模拟过程中，我们观察到行人在不同空间环境下的行为和决策过程得到了较好的体现，尤其是在拥挤区域的疏散过程中，模型的准确性得到了进一步提高。

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。

基于元胞自动机的火灾逃生可视化模拟

一
过程主要受两个方面因素的影响：一是主观因素，包括人员对周围环境的认识（如各个出口位置分布，各处人员密度大小等）人，员对火灾发生位置和危险程度的认识等等；二是客观因素，包括人员逃生能达到的最大速度，人员的视力范围及障碍物的存在对人员逃生的影响等等。此外，，主客观因素之间是相互影响，相互作用的。例如由于火灾产生的烟气浓度增大会导致人员对周围环境的认识受到限制，而由于从众心理作用会使得各个出口处的人员分布极不均匀导致人员能达到的最大速度下降。
含ｎ个不同元胞状态的一个空间矢量，为Ｎ＝， … ，｝记，ｓ。／表示一个映射函数，即根据ｔ时刻某个元胞的所有邻居的状态组合来确定ｔ时刻元胞的状态值。＋１
员有效逃生时间来评估建筑物安全性。二是对人员在火灾中逃
生行为的研究Ｊ如在火灾初期反应，，时间压力对人员逃生的
２２元胞自动机的火灾逃生模型．
分析火灾对人员逃生的影响，可以认为人员在火灾中的逃生
影响等等。这些研究从不同方面得到了很多理论结果并在实际应用中取得了一定的成就。现有应用于火灾中的一些连续方程模型一般是将逃生的人员作为无意识的粒子来看待，它不能反映火灾逃生中个体行为差异性，而缺乏对实际逃生过程的一从些复杂现象的模拟能力。元胞自动机作为一个时间、空间、状态都离散的数学模型框架，它是通过单元间的相互作用来构造动态演化系统，具有较强模拟各种物理系统和自然现象能力ｊ目前人们已经将元胞。自动机应用到交通流模型和行人流模型中，再现了真实交通流中各种现象的发展规律过程 “Ｊ。火灾中人员逃生实际上也是

基于元胞自动机疏散系统的设计与分析

现代计算机（总第三二一期）基于元胞自动机疏散系统的设计与分析蒋桂梅（广东女子职业技术学院信息技术系，广州511450）摘要：关键词：仿真模型；元胞自动机；疏散仿真收稿日期：2009-11-02修稿日期：2009-12-02作者简介：蒋桂梅（1977－），女，江西新余人，讲师，工学硕士，研究方向为计算机仿真及计算机应用对人群的疏散动态的研究，已有大量的仿真模型和仿真软件被建立和投入使用。

介绍各种仿真模型的基本特性，重点分析基于元胞自动机的疏散仿真模型的建立方法，提出当前研究的问题和建议。

0引言随着经济和社会的高速发展，我国城市发展已进入快速增长时期，然而城市化进程的加快，使城市在聚集财富的同时也聚集了风险，人口和商业活动高度集中于狭小的城区内，市中心区人口密度过高，这在一定程度上增加了城市的安全隐患。

聚集数千人进行模拟演习不容易，要对每个人进行属性和行为的跟踪也不可能。

近年来随着虚拟人群仿真技术在安全科学、虚拟现实、体育仿真等领域的广泛应用，使用仿真软件来模拟疏散过程中的各种因素成为研究人员的常用方法。

研究者们一直致力于研究新方法来提高疏散模拟的真实性。

Bouvier[1]等将每一个agent视为粒子，用粒子系统模拟人群行为，所有agent行为的叠加构成了整个系统的表现。

Helbing[2]等建立了基于社会心理学和动力学的动力学模型，研究紧急状态下人群的行为。

Musse[3]在Helbing模型的基础上加入了个体特征和亲属行为，并提出参数化的形式[4]定义个体和群组。

中国科技大学火灾科学国家重点实验室的YANG L Z，ZHAO D L[5]等人提出在元胞自动机中嵌入亲属行为的人群疏散方法。

潘忠等在平面连续的基础上进行疏散行为的分析，提出了一种几何连续型模型[6]。

上海交大卢春霞认为人群中产生的任何扰动都将以波的形式在人群中传播，提出用波动理论[7]来研究拥挤人群的基本特性。

在进行计算机仿真研究人群疏散时研究人员将重点放在各种不同因素对疏散时间的影响及在疏散过程中人员的行为规律。

基于元胞自动机的火灾逃生可视化模拟

基于元胞自动机的火灾逃生可视化模拟
王建平
【期刊名称】《计算机应用与软件》
【年(卷),期】2006(23)11
【摘要】元胞自动机作为一个离散的数学模型框架,具有较强模拟各种复杂现象的能力.应用元胞自动机的火灾逃生模型,以可视化方式模拟了人员逃离火灾过程,讨论了两种邻域视野情况下对火灾逃生的影响.
【总页数】3页(P43-45)
【作者】王建平
【作者单位】苏州科技学院城市与环境学系,江苏,苏州,215011
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于元胞自动机与智能体的水污染可视化模拟仿真 [J], 李维乾;解建仓;李建勋;申海
2.基于元胞自动机的复杂建筑物中人员逃生模型研究 [J], 于海明;王文琪;张可;郑安琦;马骁
3.基于元胞自动机的巷网火灾逃生路径分析 [J], 张俊文;王凯;丁超南
4.基于事件树分析英国邓迪博物馆火灾安全逃离的概率以及火灾情况下的人们的逃生计划 [J], 李涵
5.基于元胞自动机的高原林火蔓延三维可视化模拟 [J], 张全文;杨永崇;王涛;马健
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基于元胞自动机的人员疏散行为模拟研究

基于元胞自动机的人员疏散行为模拟研究郑美容【期刊名称】《陕西理工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(32)2【摘要】公共场所人员疏散已经成为公共安全研究的重要问题，元胞自动机可以对复杂现象进行仿真。

采用元胞自动机建模，确定了元胞空间和元胞状态，对疏散过程中疏散人员建立了疏散行为规则，着重探讨了从众行为和小团体行为对疏散结果的影响，并对人员疏散过程进行仿真，对元胞自动机模拟人员疏散行为进行了分析研究。

%Public evacuation has already become an important problem of public safety research, and cellular automata can be used for simulation of complex phenomenon.This paper adopts the cellular automata model to determine the meta cellular space and state of cellular automata, establishes rules based on the evac-uation behavior in the process of evacuation for the evacuees, emphatically discusses the herd behavior and group behavior on the result of evacuation, and develops an evacuation program to simulate the process of per-sonal evacuation.And finally the cellular automata simulation of evacuation behavior was analyzed.【总页数】7页(P39-44,50)【作者】郑美容【作者单位】福建船政交通职业学院信息工程系，福建福州350007【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.基于元胞自动机模型的人员疏散行为模拟 [J], 郭良杰;赵云胜2.基于元胞自动机教学楼层人员疏散行为的研究 [J], 章银娥3.多房间中人员在走廊疏散的元胞自动机模拟研究 [J], 薛鹏;周金旺;白克钊;孔令江;刘慕仁4.基于元胞自动机教学楼层人员疏散行为的研究 [J], 章银娥;5.考虑多因素的元胞自动机室内人员疏散模拟研究 [J], 翟越;薄杰;侯亚楠;屈璐;徐福顺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《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)。

基于元胞自动机疏散系统的设计与分析

的数据．９９％的中国人肩宽为０４ｃ为了让模型更．１ｍ
适合于中国的情形．个元胞应对应０４０ｍ的空每．ｍ￣．４
间。（）格属性２网
实验室的ＹＮ．ＨＡ等人提出在元胞自ＡＧＬＺＺＯＤ
基于元胞自动机疏散系统的设计与分析
蒋桂梅
（东女子职业技术学院信息技术系，广州广５１５）１４０
摘
要：对人群的疏散动态的研究，有大量的仿真模型和仿真软件被建立和投入使用。介绍各已种仿真模型的基本特性，点分析基于元胞自动机的疏散仿真模型的建立方法，出当重提
动机中嵌入亲属行为的人群疏散方法潘忠等在平面
连续的基础上进行疏散行为的分析．提出了一种几何
现连续型模型上海交大卢春霞认为人群中产生的任何
在同一个时间内．一个格点只能容纳一个人．只
模型ｌ格子气模型［１．ｌ】和１３２１－．
定程度上增加了城市的安全隐患
聚集数千人进行模拟演习不容易．对每个人进要
行属性和行为的跟踪也不可能近年来随着虚拟人群
仿真技术在安全科学、拟现实、育仿真等领域的虚体

基于元胞自动机的消防安全疏散模拟软件的开发

基于元胞自动机的消防安全疏散模拟软件的开发
杨漪;蒋云涛
【期刊名称】《消防科学与技术》
【年(卷),期】2010(029)006
【摘要】为模拟建筑物内火灾情况下人员的安全疏散,提出并用软件实现了一种基于元胞自动机的人员疏散模型.介绍了软件功能模块设计、数据库设计、相关参数设定及计算公式.并按照模型编制程序进行简单的人员疏散过程模拟演示.该软件模拟结果与实际情况相符,具有直观性、灵活性和可扩展性,为考虑火灾环境的人员疏散提供了一个可行的框架.
【总页数】5页(P493-497)
【作者】杨漪;蒋云涛
【作者单位】中国人民武装警察部队学院,河北,廊坊,065000;中国人民武装警察部队学院,河北,廊坊,065000
【正文语种】中文
【中图分类】X913;TP311;TU972
【相关文献】
1.基于元胞自动机的疏散模拟软件设计与实现 [J], 刘占
2.基于Pathfinder的地下商场消防安全疏散模拟 [J], 李洪岩
3.大空间建筑消防安全疏散软件模拟研究 [J], 孙科;刘慧;赵宁;刘晓静;何伟平
4.基于“元胞自动机”的食物链模拟软件 [J], 高竹
5.基于元胞自动机模拟软件的图案在包装中的应用 [J], 康振环;王琳琳;谭晓玉
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基于元胞自动机的火灾模拟算法

基于元胞自动机的火灾模拟算法随着城市化进程不断加快，人们的生活和生产活动都离不开建筑物的使用。

但随之而来的是，建筑物火灾频繁发生，给人们的生命财产安全带来极大的威胁。

为了提高火灾事故的应对能力，火灾模拟技术应运而生。

基于元胞自动机的火灾模拟算法具有优异的特点和良好的应用前景，本文将重点介绍它的基本原理、模型构建以及应用情况。

一、基本原理元胞自动机（Cellular Automaton，CA）是一种由数字、节点或其他单元格组成的离散模型，它基于模型单元相互作用之间的规则，描述了一个物理系统的演化。

如图1所示，元胞自动机可以看作是一个由相互作用单元格组成的网格，每个单元格的状态有限且固定。

每次演化时，单元格会根据规则来转化自身状态，同时其相邻的单元格也会跟随转化。

这样一次转化过程也被称为元胞运算。

基于元胞自动机的火灾模拟算法，主要是利用这种元胞自动机计算模型，根据建筑物特点和火源情况，来模拟火灾的蔓延过程。

通过建立建筑物元胞自动机模型，定义每个单元格的状态、热量等参数，以及不同单元格之间的相互作用关系，可以精确地模拟火灾过程。

二、模型构建基于元胞自动机的火灾模拟算法通常包含两个方面的内容：建筑物元胞自动机模型和火源元胞自动机模型。

下面我们重点介绍建筑物元胞自动机模型的构建。

1. 建筑物元胞自动机模型变量定义建筑物元胞自动机模型变量包括：状态变量、热量变量、燃料变量、湿度变量、温度变量和烟雾变量等内容。

其中，状态变量表示每个单元格所处状态，可分为起火态、冷静态和烟雾态。

热量变量表示每个单元格的热度大小程度，燃料变量表示在溶解、蒸发、氧化等过程中，剩余可燃物的大小，湿度变量表示每个单元格中水分的大小，温度变量表示每个单元格中的温度大小，烟雾变量表示每个单元格所处烟雾的大小等。

2. 建筑物元胞自动机模型规则定义建筑物元胞自动机模型规则定义包括：转移规则、边界条件、热传递规则和质量守恒规则等。

转移规则是建立系统动力学方程的基础，通过转移规则来决定下一时刻的状态。

基于元胞自动机理论的紧急人员疏散模拟

ｒｇｏｓｔｏｍｏｅｅａｕｔｏｐｃ．Ｔｈｒｇａｃｎｂｓｄｆｒｔｅｅａｕｔｎｓｍｕａｉｎｏｕｌ — ｅｉｎｏｆｒａｗｈｌｖｃａｉｎｓａｅｅｐｏｒｍａｅｕｅｏｈｖｃａｉｉｌｔｏｆｂｉｏｄ
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：员疏散；人元胞自动机；疏散模拟；凸多边形区域
中图分类号：３１９ＴＰ９．文献标识码：Ａ
第３卷８
第１期１
湖
南大学学
报（自然科学版）
Ｖ０．８。．１１３Ｎｏ１
Ｎｏ．２０１１ｖ
２０１１年１１月
ＪｕｎｌｏｎｎＵｎｖｒｉｙＮａｕａｃｅｃｓｏｒａｆＨｕａｉｅｓｔ（ｔｒｌｉｎｅ）Ｓ
ｔｉｌｆｈｌｏｉｈｉｈｍｐｅｅｔｔｏｆｅａｕｔｏｉｕａｉｎ，ｗａｌｎｂｔｃｅｒｓｄｔｏｓｍｐｉｔｅａｇｒｔｍｔｅｉｌｍｎａｉｎｏｖｃａｉｎｓｍｌｔｏｙｎｌａｄｏｓａｌｓｗｅｅｕｅｏｓｄｖｄｈｏｐｅｕｌｉｇｐａｅｉｔｏｖｘｐｌｇｎｒｇｏｓａｄｔｅｉｉｅｔｅｃｍｌｘｂｉｎｌｎｎｏｃｎｅｏｙｏｅｉｎ，ｎｈｎ，ｄｏｗａｓｗｅｅｕｅｏｌｋｔｏｅｄｏｒｙｒｓｄｔｉｈｓｎ

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。

疏散模拟软件STEPS与Pathfinder对比研究

疏散模拟软件STEPS与Pathfinder对比研究杜长宝1,2,3，朱国庆1,2,3，李俊毅1,2,3（1. 中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221116；2. 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室，江苏徐州221116；3. 中国矿业大学消防工程研究所，江苏徐州221116）摘要：为了解两款疏散模拟软件STEPS与Pathfinder的功能差异及适用范围，本文采用理论研究与实际模拟相结合的方法进行对比分析。

研究发现：STEPS软件采用元胞自动机（CA）模型，疏散规则简单，人员智能化程度低，疏散时人员行为特征与现实情况不完全相符，但路径决策系统很好地解决了上述问题，可以很真实地模拟常态下人员疏散；Pathfinder软件采用Agent-base模型，人员智能化程度高，个体可以回应环境刺激，人员可以轻松规避障碍物，人群中的个体行为特征丰富且与现实情况十分相符，但在出口选择上存在缺陷，只能选择前方的出口而忽略后方的出口，不能模拟常态下人员疏散。

分析得出Pathfinder模拟结果与真实情况相符程度更高，STEPS更适合模拟常态下人员疏散。

关键词：疏散；STEPS；元胞自动机；Pathfinder；Agent-baseComparative Study on Evacuation Simulation Software STEPS and PathfinderDU Chang-bao1,2,3, ZHU Guo-qing1,2,3,LI Jun-yi1,2,3(1 School of Safety Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu 221116, China2 Ministry of Education Key Laboratory of Gas and Fire Control for Coal Mines, Xuzhou Jiangsu 221116, China3 Fire Research Institute, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu 221116, China）Abstract: To know the different of two evacuation simulation software STEPS and Pathfinder in function and scope, this paper uses the analysis method of combining the theoretical research and practical simulation. Found that STEPS theory model is cellular automata (CA), its evacuation rules is simple and intelligence degree is low, the evacuation behavior is not completely consistent with reality, but path decision system solved the problems. In addition, STEPS can simulate the normal population. Pathfinder has a high intelligence degree, its individual can respond to environmental stimuli and also can easily avoid obstacles. Besides, the individual also has a rich attribute that strictly conform to the reality. But it has some flaws in door choice system, individuals can only choose the front direction ignoring the back, and can't simulate the normal evacuation. Finally, concluded that the intelligence degree of Pathfinder is high and its simulation results match the real better, STEPS is more suitable for simulating normal evacuation. Keywords: Evacuation, STEPS, Cellular Automata, Pathfinder, Agent-base1引言以往人员疏散的研究主要集中在对火灾现场的观察分析，对幸存者的访谈记录，对统计数据的拟合整理。

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。

基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型

基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型
李超;李宇飞;霍非舟;张钦钦
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2022(39)9
【摘要】为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。

将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持续影响行人转移概率,从而实现灾害和疏散的动态耦合。

以单层教学楼作为仿真场景进行模拟分析,对火源位置和热释放速率等因素进行讨论,得出这些因素对行人疏散进程的影响规律;将模型与传统软件和同类方案进行对比。

研究表明,火灾导致的高温和烟气会影响行人对疏散路径和安全出口的选择;热释放速率越大,行人越早处于危险状态,同时处于危险状态的行人也越多。

该模型相比传统疏散软件不仅能考虑火灾产生的致灾因子对行人疏散的动态影响,还能确定行人最早处于危险状态的位置和时间,并用可视化的方式表现出来。

【总页数】5页(P2768-2772)
【作者】李超;李宇飞;霍非舟;张钦钦
【作者单位】武汉理工大学中国应急管理研究中心;武汉理工大学安全科学与应急管理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于改进元胞自动机的室内火灾疏散模型
2.基于元胞自动机模型的矿工疏散行为研究——以火灾场景为例
3.基于元胞自动机的普通超市火灾疏散模型的构建
4.基于元胞自动机的建筑火灾预测与疏散系统
5.基于元胞自动机的地铁火灾疏散动态分析
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