疏散模拟软件STEPS与Pathfinder对比研究
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式以人员流量为基础 ， 人 员 会 自动 转 移 到 最 近 的 出 口 ， 人
下五个方面 ： 绘 制建筑 几何 模型 、 设 定人 员参 数 、 将 平 面
网格 化 、 计算 网格积分 、 人 员 路 径 选 择 决 策 。其 中 ， 平 面
员不会相互 影响 ， 但列 队将符合 Ｓ Ｆ Ｐ Ｅ假 设 。Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ模 式是 路 径 规 划 、 指 导机 制 、 碰 撞 处 理 相 结 合 控 制 人 员 运 动 。如 果 人 员 间 的 距 离 或 最 近 点 的 路 径 超 过 某 一 阈 值 ， 可 以再 生新 的 路径 ， 以适 应 新 的 形 式 。Ｐ ａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ软 件 模 拟疏散过程包括以下三个方面 ： 绘制建筑几何 模型 、 设 定 人员参数 、 人 员 路 径 选 择决 策 。 Ｐ ａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ提 供 了 实 用 的 建 模 工 具 ， 如 Ｐ ｏ ｌ ｙ ｇ ｏ ｎ ａ ｌ
前广泛应用于 地铁 、 飞 机场 、 办公楼 、 大 型 购 物 中心 等 场
所 的 人 员 疏 散 模 拟 。Ｓ ＴＥＰ Ｓ人 员 疏 散 过 程 主 要 包 括 以
开 发 的基 于 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 技 术 的 疏 散模 拟 软 件 。软 件 中 人 员 运 动模 式包 括 Ｓ Ｆ Ｐ Ｅ模 式 和 Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ模 式 两 种 。Ｓ Ｆ Ｐ Ｅ模
式 中： Ｐ ａ ｔ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ 为耐心指数 ， 由用 户 设 定 ， 取值范围［ ０ ， １ ］ 。
（ ５ ） 计 算 到 达 出 口 的最 终 用 时
２ ． ２ 基于连续模型 的 Ｐ ａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｐａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ 是 由 美 国 Ｔｈ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｈ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ公 司
２ 疏 散 软件 介 绍
Ｔ一 ｌ ｋ — Ｔ ｌ ｋ — Ｔ ｄ — ｌ ｋ
（ ６ ）
丁 ｒ … 一
一 Ｔｏ ～ …
（ ７ ）
目前 ， 国 内 外 已提 出 ５ ０多 种 疏 散 仿 真 软 件 。根 据 对
物 理 空 间模 化 方 式 的 不 同 ， 将 软 件 分 为 三 类 。精 细 网 格
。 ：
（ １ ０ ）
２ ． １ 基于离散模型的 Ｓ Ｔ ＥＰ Ｓ
Ｓ ＴＥ Ｐ Ｓ是基 于 经 典 元 胞 自动 机 理 论 的 大 型 三 维 疏
ＴＩ ｌ — Ｔ一 ｋ ＋ Ｔ ｑ ｕ ｅ ｕ ｅ
散模 拟 软 件 。 由英 国 Ｍｏ ｔ ｔ Ｍａ ｃ Ｄｏ ｎ ａ ｌ ｄ公 司设 计 编 写 ， 目
（ ４ ） 计 算 结 合 耐 心 指 数 后 的预 计 排 队 时 间 丁 ｒ … …。 ：
Ｃｑ ￣ ｅ ｕ ｏ ＝１ ＋
Ｔ 一 Ｔ一 × Ｃ 。
（ ８ ）
（ ９ ）
模型， 如Ｃ Ｒ Ｉ Ｓ Ｐ 、 Ｅ Ｖ Ａ Ｃ Ｎ Ｅ Ｔ、 Ｅ Ｘ Ｉ Ｔ ８ ９ 等； 粗 糙 网格 模 型 ，
杂 系 统 便 呈 现 出 了群 体 的 智 能 性 。系 统 中 的 个 体 不 但 能
设定 ； Ｎ 为 当前 用 户 到 达 队 尾 时 已经 离 开 出 口的人 数 ； Ｆ
够 在 环 境 中生 存 ， 而 且 具有 自适 应 性 ， 能 够 很 好 地 适 应 环
境 并 优 化 它 们 的 行 为 。Ａｇ ｅ ｎ ｔ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ模 型 中个 体 行 为 由
为 出 口人 流 量 ， 由用 户 设 定 。
（ ３ ） 计 算 实 际 步 行 时 间 丁ｒ
Ｔ一 ：
和 实 际 排 队 时 间
Ａｇ ｅ ｎ ｔ 间两 两相 互 作 用 来 决 定 ， 在 大 规 模 人 群 疏 散 过 程
中 与真 实情 况 符 合 程 度 不 太 理 想 。
Ｒｏ ｏ ｍ、 Ｒｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ Ｒｏ ｏ ｍ、 Ｔｈ ｉ ｎ Ｗ ａ ｌ １ 、 Ｔｈ ｉ ｃ ｋ Ｗａ ｌ ｌ 、 Ｓｔ ａ ｉ ｒ ｓ 、
网格 化 和 计 算 网 格 积 分 上 文 已 有 论 述 ， 笔 者 重 点 介 绍 Ｓ ＴＥ Ｐ Ｓ中 人 员 如 何 进 行 路 径 决 策 。
Ｒａ ｍｐ 、 Ｄｏ ｏ ｒ等 。 软 件 中 对 人 员 特 征 的 描 述 有 肩 宽 和 身 高 。用 户 可 以 设 定 出 口对 行 人 的 吸 引 程 度 、 行 人 可 以通 过 的最 小 宽 度 、 人 员 最 大 步 行 速 度 等 。 疏 散 过 程 中 实 际
Ｓ ＴＥＰ Ｓ提 供 了 丰 富 的 建 模 工 具 ， 如 Ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｓ 、 Ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｓ 、 Ｅｘ ｉ ｔ ｓ 、 Ｓ ｔ ａ ｉ ｒ ｓ 、 Ｌ ｉ ｆ ｔ ｓ 、 Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ａ ｇ ｅ 、 Ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ等 。 由 于 Ｓ ＴＥ Ｐ Ｓ 可 以模 拟 地 铁 人 员 疏 散 ， 因 此 还 提 供 了 Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ工 具 。 软 件 中对 人 员 几 何 特 征 的 描 述 有 身 高 、 肩 宽 和 胸 厚 。 软
如Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｅ ＸＯＤＵＳ、 Ｓ ＴＥ Ｐ Ｓ 、 Ｓ Ｉ ＭＵＬＥ Ｘ等 ； 连续模 型 ，
如 Ｌ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ 、 Ｐ ａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ 、 ＭＯ ＭＡ Ｄ等。笔者选取 Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ Ｓ和
Ｐ ａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ 两 款 疏 散 软 件 进 行 对 比研 究 。 百度文库
件提供 了 ８ 种不 同特 征的人 员类 型 ， 如乘 坐轮椅 、 携 带手
提包 、 携 带 拉 杆 箱 等 。 软 件 提 供 了 两 种 定 义 人 员 步 行 速
度 的方 法 ， 一 是 由用 户 设 定 ， 二 是 随 机 正 态 分 布 。Ｓ ＴＥ Ｐ Ｓ
中给 出 了 一套 复 杂 的 行 人 路 径 决 策 过 程 ， 包 括 以下 步 骤 ：
下五个方面 ： 绘 制建筑 几何 模型 、 设 定人 员参 数 、 将 平 面
网格 化 、 计算 网格积分 、 人 员 路 径 选 择 决 策 。其 中 ， 平 面
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前广泛应用于 地铁 、 飞 机场 、 办公楼 、 大 型 购 物 中心 等 场
所 的 人 员 疏 散 模 拟 。Ｓ ＴＥＰ Ｓ人 员 疏 散 过 程 主 要 包 括 以
开 发 的基 于 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 技 术 的 疏 散模 拟 软 件 。软 件 中 人 员 运 动模 式包 括 Ｓ Ｆ Ｐ Ｅ模 式 和 Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ模 式 两 种 。Ｓ Ｆ Ｐ Ｅ模
式 中： Ｐ ａ ｔ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ 为耐心指数 ， 由用 户 设 定 ， 取值范围［ ０ ， １ ］ 。
（ ５ ） 计 算 到 达 出 口 的最 终 用 时
２ ． ２ 基于连续模型 的 Ｐ ａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｐａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ 是 由 美 国 Ｔｈ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｈ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ公 司
２ 疏 散 软件 介 绍
Ｔ一 ｌ ｋ — Ｔ ｌ ｋ — Ｔ ｄ — ｌ ｋ
（ ６ ）
丁 ｒ … 一
一 Ｔｏ ～ …
（ ７ ）
目前 ， 国 内 外 已提 出 ５ ０多 种 疏 散 仿 真 软 件 。根 据 对
物 理 空 间模 化 方 式 的 不 同 ， 将 软 件 分 为 三 类 。精 细 网 格
。 ：
（ １ ０ ）
２ ． １ 基于离散模型的 Ｓ Ｔ ＥＰ Ｓ
Ｓ ＴＥ Ｐ Ｓ是基 于 经 典 元 胞 自动 机 理 论 的 大 型 三 维 疏
ＴＩ ｌ — Ｔ一 ｋ ＋ Ｔ ｑ ｕ ｅ ｕ ｅ
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（ ４ ） 计 算 结 合 耐 心 指 数 后 的预 计 排 队 时 间 丁 ｒ … …。 ：
Ｃｑ ￣ ｅ ｕ ｏ ＝１ ＋
Ｔ 一 Ｔ一 × Ｃ 。
（ ８ ）
（ ９ ）
模型， 如Ｃ Ｒ Ｉ Ｓ Ｐ 、 Ｅ Ｖ Ａ Ｃ Ｎ Ｅ Ｔ、 Ｅ Ｘ Ｉ Ｔ ８ ９ 等； 粗 糙 网格 模 型 ，
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设定 ； Ｎ 为 当前 用 户 到 达 队 尾 时 已经 离 开 出 口的人 数 ； Ｆ
够 在 环 境 中生 存 ， 而 且 具有 自适 应 性 ， 能 够 很 好 地 适 应 环
境 并 优 化 它 们 的 行 为 。Ａｇ ｅ ｎ ｔ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ模 型 中个 体 行 为 由
为 出 口人 流 量 ， 由用 户 设 定 。
（ ３ ） 计 算 实 际 步 行 时 间 丁ｒ
Ｔ一 ：
和 实 际 排 队 时 间
Ａｇ ｅ ｎ ｔ 间两 两相 互 作 用 来 决 定 ， 在 大 规 模 人 群 疏 散 过 程
中 与真 实情 况 符 合 程 度 不 太 理 想 。
Ｒｏ ｏ ｍ、 Ｒｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ Ｒｏ ｏ ｍ、 Ｔｈ ｉ ｎ Ｗ ａ ｌ １ 、 Ｔｈ ｉ ｃ ｋ Ｗａ ｌ ｌ 、 Ｓｔ ａ ｉ ｒ ｓ 、
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Ｒａ ｍｐ 、 Ｄｏ ｏ ｒ等 。 软 件 中 对 人 员 特 征 的 描 述 有 肩 宽 和 身 高 。用 户 可 以 设 定 出 口对 行 人 的 吸 引 程 度 、 行 人 可 以通 过 的最 小 宽 度 、 人 员 最 大 步 行 速 度 等 。 疏 散 过 程 中 实 际
Ｓ ＴＥＰ Ｓ提 供 了 丰 富 的 建 模 工 具 ， 如 Ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｓ 、 Ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｓ 、 Ｅｘ ｉ ｔ ｓ 、 Ｓ ｔ ａ ｉ ｒ ｓ 、 Ｌ ｉ ｆ ｔ ｓ 、 Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ａ ｇ ｅ 、 Ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ等 。 由 于 Ｓ ＴＥ Ｐ Ｓ 可 以模 拟 地 铁 人 员 疏 散 ， 因 此 还 提 供 了 Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ工 具 。 软 件 中对 人 员 几 何 特 征 的 描 述 有 身 高 、 肩 宽 和 胸 厚 。 软
如Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｅ ＸＯＤＵＳ、 Ｓ ＴＥ Ｐ Ｓ 、 Ｓ Ｉ ＭＵＬＥ Ｘ等 ； 连续模 型 ，
如 Ｌ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ 、 Ｐ ａ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ 、 ＭＯ ＭＡ Ｄ等。笔者选取 Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ Ｓ和
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中给 出 了 一套 复 杂 的 行 人 路 径 决 策 过 程 ， 包 括 以下 步 骤 ：