重大危险源大规模人群疏散决策模型
数学建模:建筑物人员疏散方案的数学模型研究

第32卷 第11期2010年6月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG Y Vol.32 No.11 J un.2010DOI :10.3963/j.issn.167124431.2010.11.038建筑物人员疏散方案的数学模型研究王卫华1,吴淑娴2,程 建3(1.三峡大学理学院,宜昌443002;2.三峡大学应急管理研究所,宜昌443002;3.三峡大学机械与材料学院,宜昌443002)摘 要: 研究了在险情发生时如何在最短时间内组织人员逃出某建筑物这类应急处理问题。
为了寻求到最佳的疏散方案,建立了人流疏散数学模型,该模型考虑到人流速度与人流密度之间的关系,以疏散时间最短为目标函数。
根据此模型求解得到了某教学楼人员快速疏散的优化方案。
通过对模型的检验,对有关部门提出了若干建设性意见。
关键词: 疏散方案; 疏散模型; 人流密度; 人流速度中图分类号: TU 972+.4文献标识码: A 文章编号:167124431(2010)1120155204Mathematical Model of Evacuation Program in a BuildingW A N G Wei 2hua 1,W U S hu 2xian 2,CH EN G Jian 3(1.School of Science ,China Three G orges University ,Y ichang 443002,China ;2.Research Center for Emergency Management ,China Three G orges University ,Y ichang 443002,China ;3.School of Mechanical and Materials ,China Three G orges University ,Y ichang 443002,China ;Abstract : This article researches that how to organize personnel to escape of a building in the shortest time.In order to find out the best evacuation program ,this paper establishes a mathematical model of flow of people to evacuate.The model takes the relationship between flow velocity and flow density into account to evacuate the shortest of the objective function.According to this model solution we get a quickly evacuate optimization program of a classroom building.Through the model tests ,the au 2thorities make a number of constructive comments.K ey w ords : evacuation program ; evacuation model ; flow density ; flow velocity收稿日期:2010201210.作者简介:王卫华(19662),男,讲师.E 2mail :zhangliliwwh @进入21世纪以来,各类突发事件层出不穷。
基于GIS的大型场馆人员疏散模型

基于GIS的大型场馆人员疏散模型摘要:由于大型场馆内的人员聚集带来的疏散效率降低和踩踏风险加大,人员疏散己成为在大型场馆内组织开展活动需要首先予以关注的基本问题。
根据大型场馆的空间特点和个体的疏散模型,采用地理信息系统(Geographic Information System简称GIS)对场馆人员建立疏散模型,采用定量评估的方法选取较不利火灾场景模拟火灾发展情况,并检查人员疏散模型的合理性,具有很好的应用前景。
关键词:疏散模型;地理信息系统;定量评估近年来,人们经常到大型场馆参加文体活动或参观游览,正常和紧急情况下的人员疏散预案和现场指挥至关重要。
随着国家的城市化进程的快速发展,人员在大型场地的高度聚集活动越来越多,极易发生人群拥挤挤踏事故。
大型场馆是封闭性的,人群的疏散出口也是极其有限的,这样直接导致增加疏散难度。
地理信息系统(GIS)在空间分析、信息管理、可视化表现等方面有较强的优势,可以为人群疏散模型提供全新的技术支持。
1模型的假设人员疏散因为要同时考虑到人员的心理、行为以及周围的环境等因素因此这是一个复杂的问题,本文中的模型建立主要是从行为方面考察人员的疏散情况。
从大量的分析结果可以看出,其中一部分是人群疏散中的根本特征,而另一部分则是由于人的某些特征导致的。
为了使疏散人群的动态模拟更具真实性,这要求需对模型进行一些假设,从而在此基础上将根本的、决定性作用的因素加以体现。
在疏散模型中,人群疏散时特征主要体现为以下几条。
1)在疏散时,个人总是想选择最近且最短的出口路线。
2)在疏散最开始的时候,人员是清醒的,最初的疏散过程中是井然有序的进行,不会出现中途折返以及改变疏散路线的情况。
3)个人原意愿即使在行进方向已经非常拥挤的情况下也不愿意偏离、绕路。
4)在一定的情况下,个人行为易受周围人的影响,这样易表现出一种盲从的行为。
5)火灾的发展趋势、指示信息和命令对疏散的人有很大的影响。
2建立空间模型本文研究的模型是以元胞自动机更新规则为基础,在模型中,建筑物被划分成格子边长为0.4 m的正方形单元格。
人群疏散模型

发生火灾时对人员疏散设计的初步评价模型的分析与建立1号教学楼平面图教学楼模型的简化与计算假设我校1号教学楼为一幢分为A、B两座,中间连接着C座的建筑(如上图),A、B两座为五层,C 座为两层。
A、B座每层有若干教室,除A座四楼和B座五楼,其它每层都有两个大教室。
C座一层即为大厅,C座二层为几个办公室,人员极少故忽略不考虑,只作为一条人员通道。
为了重点分析人员疏散情况,现将A、B座每层楼的10个小教室(40人)、一个中教室(100)和一个大教室(240人)简化为6个教室。
图4 原教室平面简图在走廊通道的1/2处,将1、2、3、4、5号教室简化为13、14号教室,将6、7、8、9、10号教室简化为15、16号教室。
此时,13、14、15、16号教室所容纳的人数均为100人,教室的出口为距走廊通道两边的1/4处,且11、13、15号教室的出口距左楼梯的距离相等,12、14、16号教室的出口距右楼梯的距离相等。
我们设大教室靠近大教室出口的100人走左楼梯,其余的140人从大教室楼外的楼梯疏散,这样让每一个通道的出口都得到了利用。
由于1号教学楼的A、B两座楼的对称性,所以此简图的建立同时适用于1号教学楼A、B两座楼的任意楼层。
图5 简化后教室平面简图经测量,走廊的总长度为44米,走廊宽为1.8米,单级楼梯的宽度为0.3米,每级楼梯共有26级,楼梯口宽2.0米,每间教室的面积为125平方米. 则简化后走廊的1/4处即为教室的出口,距楼梯的距离应为44/4=11米。
对火灾场景做出如下假设:u 火灾发生在第二层的15号教室;u 发生火灾是每个教室都为满人,这样这层楼共有600人;u 教学楼内安装有集中火灾报警系统,但没有应急广播系统;u 从起火时刻起,在10分钟内还没有撤离起火楼层为逃生失败;对于这种场景下的火灾发展与烟气蔓延过程可用一些模拟程序进行计算,并据此确定楼内危险状况到来的时间.但是为了突出重点,这里不详细讨论计算细节.人员的整个疏散时间可分为疏散前的滞后时间,疏散中通过某距离的时间及在某些重要出口的等待时间三部分,根据建筑物的结构特点,可将人们的疏散通道分成若干个小段。
大型公共建筑物人员应急疏散模型

第29卷,第4期 中国铁道科学Vol 129No 14 2008年7月 C HINA RA IL WA Y SCIENCEJ uly ,2008 文章编号:100124632(2008)0420132206大型公共建筑物人员应急疏散模型王富章1,2,王英杰2,李 平2(1.北京交通大学交通运输学院,北京 100044; 2.中国铁道科学研究院电子计算技术研究所,北京 100081) 摘 要:已经完成和正在开发的大型公共建筑物人员应急疏散模型有20多种,基本上可归结为网络节点模型。
不同模型的主要区别在于模型的空间划分、疏散人员特征的处理和疏散人员个体行为特性的处理3个方面。
模型的空间划分大体分为细网格和粗网格2类;疏散人员特征处理方法分为个体或群集2种;疏散人员个体行为特性处理方法分为不考虑人员的行为、方程式行为分析、行为隐含、行为准则、人工智能模拟5大类。
国外比较典型的模型有EXIT T ,EVACN ET ,SIMUL EX ,EXODUS 和BFIRES 。
国内比较典型的模型有疏散时间计算模型、群集疏散模型、地下商业建筑疏散预测模型、网格疏散模型和地下大型商场疏散模型。
铁路大型客运站应研究建立风险评估模型、三维多尺度模型、预警及疏散模型和多维可视化预案。
关键词:应急疏散模型;大型公共建筑物;公共安全 中图分类号:U298:X913 文献标识码:A 收稿日期:2008201215;修订日期:2008205206 基金项目:科技部科研院所专项基金项目(NCSTE2007206) 作者简介:王富章(1962—),男,江苏泰州人,研究员,博士研究生。
城市的交通枢纽、体育场馆、购物中心等大型公共建筑物一旦发生火灾、人员拥挤踩踏、恐怖袭击等突发性公共安全事件,如果处置不当,会给人民生命和财产带来巨大的损失。
国内外专家学者从不同角度对此进行了一系列研究,本文概述大型公共建筑物应急疏散问题研究方法、国内外典型的公共建筑物应急疏散模拟软件及数学模型,以供研究建立我国铁路大型客运站旅客应急疏散模型借鉴。
人员疏散分析模型

_____________________________________________________________________ [5]
——或者疏散到安全地点,或者被火灾所伤害。模型基于行为规则和个体属性, 每一个人的前进和行为由一系列启发性规则决定。行为子模型决定了人员对当 前环境的响应,并将其决定传递给移动子模型。行为子模型在两个层次起作用, 即全局行为和局部行为,全局行为假设人员采用最近的可用疏散出口或者最熟 悉的出口来逃生;局部行为可以模拟以下现象:决定人员对疏散警报的初始响 应、冲突的解决、超越以及选择可能的绕行路径等。这些都取决于人员的个体 属性。毒性子模型决定环境对人员的生理影响,考虑了毒性和物理危险,包括 升高的温度、热辐射、C0、C02 以及 02 含量等因素影响,并且估计了人员失 去行动能力的时间。它采用“毒性比例效果剂量”模型(FED),假设火灾危险 的影响由接受到的剂量而不是暴露的浓度决定,并且累计暴露期间的比例。 EXODUS 建模可以采用实验数据或者从其他模型得到数值数据,允许 CFAST 计算 数据导入到 EXODUS 中。EXODUS 模拟完毕后,可以使用数据分析工具来处理数 据输出文件。另外,提供了基于虚拟现实的后处理图形环境,提供疏散的三维 动画演示。
3.EXIT89 软件 EXIT89 由美国消防协会的 Rita F.Fahy 开发的一个用于大量人员从高层 建筑疏散而设计的疏散模型。该软件可用于模拟高密度人员的建筑的疏散。例 如高层建筑,它可以跟踪个体在建筑物内的行动轨迹。从消防安全的角度来评 估大型建筑设计时,该模型可以处理一些疏散场景中相关的因素,包括: (1)考虑各种不同行动能力的人员。包括限制行动能力的人员和儿童。 (2)延迟时间,既包括可以用来代替移动前的准备活动的时间(由用户 根据每个位置指定),也包括随机的额外时间,可以当作人员疏散开始时间。 (3)提供选择路径功能—使用模型计算出来的最短路径,可以用来模拟 经过良好训练的或者有工作人员协助的疏散过程;或者使用用户指定的路径,
重大危险源-现实危险性分析-数学模型

一、数学模型来源:根据安全工程学的一般原理,危险性定义为事故频率和事故后果严重程度的乘积,即危险性评价一方面取决于事故的易发性,另一方面取决于事故一旦发生后后果的严重性。
现实的危险性不仅取决于由生产物质的特定物质危险性和生产工艺的特定工艺过程危险性所决定的生产单元的固有危险性,而且还同各种人为管理因素及防灾措施的综合效果有密切关系。
重大危险源的评价模型如图所示的层次结构。
重大危险源评价指标体系框图三、数学模型中各个指标:(一)危险物质事故易发性B111每类物质根据其总体危险感度给出权重分,每种物质根据其与反应感度有关的理化参数值给出状态分;每一大类物质下面分若干小类,共计19个子类。
对每一大类或子类,分别给出状态分的评价标准。
权重分与状态分的乘积即为该类物质危险感度的评价值,亦即危险物质事故易发性的评分值。
为了考虑毒物扩散危险性,危险物质分类中定义毒性物质为第八种危险物质。
一种危险物质可以同时属于易燃易爆七大类中的一类,又属于第八类。
对于毒性物质,其危险物质事故易发性主要取决于下列4个参数:①毒性等级;②物质的状态;③气味;④重度。
毒性大小不仅影响事故后果,而且影响事故易发性:毒性大的物质,即使微量扩散也能酿成事故,而毒性小的物质不具有这种特点。
毒性对事故严重度的影响在毒物伤害模型中予以考虑。
对不同的物质状态,毒物泄漏和扩散的难易程度有很大不同,显然气相毒物比液相毒物更容易酿成事故;重度大的毒物泄漏后不易向上扩散,因而容易造成中毒事故。
物质危险性的最大分值定为100分。
(三)工艺与危险性相关系数Wij: 同一种工艺条件对于不同类别的危险物质所体现的危险程度是各不相同的,因此必须确定相关系数Wij(四)事故严重度B12(以下的介绍可以看看,理解不了就不要看了,折算公式记住)事故严重度用事故后果的经济损失(万元)表示。
事故后果系指事故中人员伤亡以及房屋、设备、物资等的财产损失,不考虑停工损失。
人员伤亡区分人员死亡数、重伤数、轻伤数。
人口密集场所紧急疏散问题的数学模型及其优化解

∑t
i= 1
ij
( 2)
s. t
∑x
j= 1
ij
= A i , i =ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1, 2, …m ( 3)
e > e0 > 0
这里 e0 是保证人群在疏散过程中不出现拥挤的阈值. 为求解方便, 也不难将 ( 2) ( 3) 化为等效的线性规划模型:
T = m in{z }
( 4)
50
数 学 的 实 践 与 认 识
n
39 卷
∑x
j= 1
ij
= A i , i = 1, 2, …m
m
s. t
Tj=
∑t
i= 1
ij
≤ z , j = 1, 2, …n
( 5)
e > e0 > 0
线性规划模型 ( 4) ( 5) 的整数解可用线性规划问题的分枝定界法求解, 并用求解规划问 题的软件L ingo 实现.
3 算 例
(1. 防灾科技学院 基础课教学部, 三河 065201) (2. 防灾科技学院 灾害信息工程系, 三河 065201)
摘要: 在人口密集场所 ( 馆) 观众席位区及疏散通道分布模拟图的基础上, 着眼于紧急疏散方案制定中的
主要问题, 分析人群疏散过程中的主要矛盾, 建立了属于非线性规划问题的人员紧急疏散的数学模型. 在转 化为整数线性规划问题后, 可用分枝定界法求解, 并用L ingo 计算程序实现. 所求得的最优解为布局比较简 单的场馆制定紧急疏散方案提供了依据.
关键词: 非线性规划; 紧急疏散; 分枝定界; 数学模型
1 引 言
由于人口密集场所 ( 馆) 发生紧急突发事件所造成的人员重大伤亡是人类所面临的重大 灾害之一, 因此, 人口密集场所的应急疏散问题不仅具有积极的现实意义, 而且近年来受到 国内外相关研究人员的关注. 调查分析表明, 造成突发事件中人员伤害的重要原因既有场馆 位置、 设计 ( 规划) 是否合理的问题, 更有疏散方案、 疏散指挥的问题 . 就场馆位置及其设计方 面的问题, 除文献 [ 1 ] 给出了有关的设计要求外, 周晓猛等 [ 2 ] ( 2007 ) 分析了建筑物发生火灾 时影响人群安全疏散的因素, 提出了满足人群安全疏散需要的建筑物性能化设计方案的基 本框架; 柳妍[ 3 ] ( 2008) 从安全角度出发, 将突发事件作为研究背景条件, 从疏散时间、 逃生速 度两方面研究探讨了城市人口密集场所安全容纳量的确定, 分析了影响容纳量的因素, 并提 出了计算场所安全容纳量的公式. 这在一定程度上解决了人口密集场所的合理实际问题. 就 人群紧急疏散问题, 张毅等 [ 4 ] ( 2005) 建立了人员紧急疏散系统动力学模型的研究, 主要就一 个出口的情况建立了行走速度与观众流量的关系图, 并指出在人群行走速 度 大 约 为
大型公共场所多源疏散的控制流模型研究

第9期周渊等:大型公共场所多源疏散的控制流模型研究·6l·theevacuationefficiencycanbeimproved.Keywords:publicfacilities;multi—sourcesevacuation;fastflowcontrolalgorithmforsingle—source;globaloptimizationalgorithm0引言大型公共场所是人民群众日常生活中不可或缺的组成部分,也是群死群伤等恶性事件易于发生的地方。
大型公共场所的安全保障涉及3个方面:①规划和建设时,需要从建筑物本身的结构、材料、出口、内部设置等硬件方面考虑如何增强其抗灾和承灾能力;②日常管理中,要建立健全对各种风险源、报警设备、消防器材、紧急通道等的安全检查措施,防止灾害的发生;③遭遇灾害时,需要有完善的应急管理系统和优化高效的疏散策略。
在硬件设施建设和日常管理健全的条件下,得当的疏散策略不但可以保证大量聚集的人群能够在突发事件中有序、迅速、安全的逃生,而且还可以避免人群因混乱、惊恐而采取不当行为造成的二次人为灾害,最大限度地减轻伤亡损失…。
国内外对疏散策略的研究主要从公共场所中人员的个体特征及行为[21(包括心理素质、身体状况、自救能力、逃生行为模式等)、人员之间的相互作用、人员与环境之间的相互作用3个方面人手p“J,重点研究:①提高人员应急能力的策略(如日常逃生教育与训练等)o¨;②基于人员之间相互作用的疏散策略(如引导策略n-10I、人员互助策略等【I¨);③基于人员与环境之间作用的疏散策略(如分区分时策略【12“41、指示标志诱导策略【ln鸸]、灾害信息及时传达策略‘19埘】、疏散流控制策略汹。
兹1等)。
针对疏散流控制策略,Gupta提出了SAFE—R模型睢¨,利用网络最优化和图论等方法,为疏散人群提供不发生拥堵瓶颈的疏散路线和出口选择(简称疏散流)。
地下大型商场火灾时期人员疏散计算机模型_王志刚

第10卷 第1期2001年1月火 灾 科 学FIRE SAFET Y SCIENCEV ol.10,N o.1Jan.2001文章编号:1004-5309(2001)01-0057-06地下大型商场火灾时期人员疏散计算机模型王志刚(公安部天津消防科学研究所,300381)摘要:地下商场的火灾危险性决定了地下商场的防火设计应以保护人员的生命安全为首要目标。
为此,开发了火灾时期人员疏散计算机模型FEgress,该模型可以计算在建筑物内不同位置处发生火灾时,从火灾发生到人员疏散结束所需的时间,与火灾模拟软件相结合,可以评价火灾时期人员生命的安全性。
本文详细阐述了模型的有关概念及计算原理,并简单介绍了FEgress的应用。
关键词:地下大型商场;人员疏散模型;人流中图分类号:X928.04 文献标识码:A0 引言地下商场内人员密集,分布有大量的可燃物,一旦发生火灾,危险性是很大的。
地下商场有着其本身特有的结构特点,一般没有直接向外开启的门窗,不能有效地排除火灾产生的烟气及热量,另外,疏散出口少,且疏散方向与烟气的流动方向相同,造成人员疏散的困难。
地下商场一旦发生火灾,如果没有有效的防火措施,将会造成较大的人员伤亡。
所以地下商场的防火设计应该以保护人员的生命安全为首要目标。
防火设计是否符合要求的一个很重要的标准便是人员能不能在危险条件来临之前疏散到安全地点。
这就要求进行人员的疏散计算,通过疏散计算,得到人员疏散到安全地点所需时间。
然后与危险条件来临的时间进行比较,判断人员的安全性。
为此,开发了地下大型商场火灾时期人员疏散计算机模型FEgress。
本文将详细阐述FEgress的有关概念及原理。
1 人员疏散研究扼要回顾最早的疏散模型为基于单位出口宽度概念的模型,根据疏散实验或实际观测得到通过单位出口的流量值,然后计算所有人通过出口所需的时间。
之后Pauls[1]提出了“有效宽度模型”,认为疏散流量与通道宽度是线性关系,而与单位宽度上的疏散人员数则是非线性关系。
人员紧急疏散系统动力学模型及其分析

图!
பைடு நூலகம்
发现火灾到采取疏散行动的时间与人数分布
!$%$!
群体的行为模式 群体行为模式包括人群的交互作用 ! 冲突等 & 交互作用包
括 人 和 人 之 间 的 社 会 关 系 !比 如 甲 和 乙 有 亲 属 关 系 !甲 从 ! 方 向疏散时 ! 那么一般情况下乙也会从 ! 方向疏散 & 冲突是在疏 散过程中不可避免的 ! 由于人在疏散时都是利已的 & 当发生冲 突时 ! 如果不及时消解 ! 将会对疏散结果造成很大影响 & 群体行为在紧急疏散中的行为是一个极其复杂的现象 ! 人 在紧急疏散中的各种心理和行为可以考虑以下几种因素 $ ’% ( 群集性 # 人群是因为有共同关心的问题而聚集在一起 ! 该团体是偶然的 % 临时产生的 ! 是一个没有任务分担的团体 ! 易 图 ’ 中 !观 众 总 数 "正 常 观 众 数 "非 正 常 观 众 数 "疏 散 方 向 构 成 一 个 负 反 馈 )观 众 总 数 "不 正 常 观 众 数 "正 常 观 众 数 "行 走 速 度 构 成 一 个 负 反 馈 )正 常 观 众 数 "疏 散 方 向 "行 走 速 度 "观 众 流 量 构 成 一 个 正 反 馈 )非 正 常 观 众 数 "疏 散 方 向 "行 走 速 度 "观 众 流 量 构 成 一 个 负 反 馈 )观 众 总 数 "正 常 观 众 数 "非 正 常 观 众 计算机工程与应用 !""#$%! !""
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[群体,模型]多出口选择群体疏散模型简析
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多岀口选择群体疏散模型简析近年来,全球突发事件频发,如美国9.11、印度洋海啸、奥尔良飓风、汶川地震、2008 年南方雪灾、波士顿马拉松比赛恐怖袭击及上海外滩踩踏事件等,在此背景下,突发事件应对与管理正日益引起社会各界的关注•与此同时,随着我国城市化进程加快,城市规模以及建筑物密集程度迅速增加,人口越来越多,空间却越来越小.而对如此集中的人口密度,城市大型公共建筑物(购物中心、剧院、体疗中心、地铁车站及候车大厅等)在运营管理中,不得不考虑人员疏散的问题,如果处宜不当,就会给人民生命和财产带来巨大的损失.目前,大多数公共建筑物都是多通道多岀口的,如何在最短的时间内让行人最有效地进行岀口选择和安全疏散,是降低人群伤亡、减少财产损失的一个重要环节,因此研究多出口公共建筑物内群体的应急疏散问题具有重要现实意义.人群疏散的水平是衡量公共场所安全性的一个重要指标.目前,对于群体疏散的研究主要集中在数字仿真方法,利用群体疏散模型去描述群体行为特征,并基于现代计算机技术进行仿真模拟•现有的群体疏散模型可以分为2类:离散空间模型和连续空间模型.离散空间模型中个体特性均为离散化,英中元胞自动机模型应用较为广泛.Schadschneider等分别根据具体的研究情境定义了对应的二维元胞自动机模型.Blue等则着重在行人流行进方向上对元胞自动机进行了修正•宋卫国等在考虑行人微观特性的基础上改进了元胞自动机模型•连续空间模型则允许行人在二维或三维空间内连续行进.该模型进一步又可以划分为以下几类:流体动力学模型、成本函数模型以及社会力模型,英中社会力模型应用比较广泛.Helbing等首次在行人群体行为研究中引入社会力和物理力的槪念,并根据牛顿运动立律研究行人运动轨迹,提出了社会力模型•之后,社会力模型被用于恐慌状态下行人行为动力学特性的刻画,并被进一步完善.在现实疏散情境中,行人经常会面临多出口选择的问题,岀口选择是行人运动最复杂的一个方而,但现有疏散模型并没有建立相应的出口选择机制.研究者通常通过构建数学模型对多出口问题进行优化分析,常用的数学模型和算法有遗传算法、分布估讣算法、整数规划模型、博弈论等,但这些模型都仅仅考虑事件的物理因素,忽略了疏散过程中人员的行为,尤苴是行人的心理反应.在恐慌状态下,直觉、认知、周围环境以及他人行为都会对行人的出口选择产生影响,进而影响疏散过程•因此,在多岀口群体疏散过程中,如何考虑行人的心理和行为反应,并将行人的出口选择模型与疏散模型相结合显得尤为重要.Gwynne等考虑行人的行为决策能力,将行人的自适应决策能力与EXODUS模型相结合,研究了行人对出口选择因素中出口结构的熟悉程度、烟尘浓度和人员性别的影响・Lo等将博弈论的方法应用到网格疏散模型中.Yuan等提出了一个基于行人行为的二维元胞自动机模型, 在模型中考虑了2个因素:空间距离和人员密度.Huang等将地板场模型进行改进,根拯出口的宽度、可见度和拥堵程度来建立选择规则进行出口选择.Zheng等将地板场与元胞自动机模型结合,在模拟中考虑了岀口选择和社会力因素,描述了行人的疏散过程和拥堵情况,并对间隔墙的设汁提出了有效建议•刘群等建立了基于演化博弈理论的元胞自动机疏散仿真模型,分析了出口保持率、视野范囤以及初始策略对出口选择的影响.上述研究表明,现有多出口选择与疏散模型的研究主要采用离散模型,如EXODUS模型、网格疏散模型、元胞自动机模型等.但是离散模型强调疏散中的时间离散和位置离散,由于个体的位置是离散的点,并随时间变化成禽散变化,需要制定一系列规则才能够真实地反映行人群体的行为•与离散空间模型相比,在连续模型中,个体位置、时间以及其他影响因子都是连续而非离散的,并且$注于多出口选择与连续模型的研究较少.影响出口选择的因素有很多,例如行人自身特征、心理状态、行人对出口的熟悉程度、岀口客观环境和条件等.Gwynne等着重讨论了行人的自适应决策能力,研究得到了影响岀口选择的三个因素:对出口结构的熟悉程度、烟尘浓度和人员性别;Yuan等和Zheng等则通过空间距离和人员密度两个因素去构建出口选择模型;Huang等分析了出口的宽度、可见度和拥堵程度的影响;刘群等在出口选择中考虑了出口保持率,视野范用以及初始策略•施正威等则将影响出口选择的因素归结为主观因素、客观因素和随机因素,根据随机效用理论,用效用描述了行人出口选择行为.他认为主观因素是由行人自身特性决泄的;客观因素是指行人在决策时已经客观存在并且无法改变的因素;随机因素是疏散过程中行人由于认识上的差异以及不同能力的限制,对不同主客观因素的理解出现偏差而产生的,另外还受到一些不可直接观测因素的影响.纵观目前的出口选择模型,主要偏重于考虑岀口的客观条件,却忽略了行人心理和行为反应对岀口选择的重要影响,缺乏将这些因素进行综合分析的研究.同时,在疏散模拟过程中,动态检査行人与出口、其他行人间的距禽的研究也比较匮乏,而在实际疏散中,出口距离、行人间距离等因素显然会影响对出口的选择行为.本研究在岀口选择模型的构建中,除了综合考虑岀口的客观条件(距离因素和设计因素)以及心理因素(出口堵塞效应对行人心理和行为的影响)之外,还将在模拟中使行人能够动态地进行出口选择•以往学者研究距离效应比较多,但是由于缺乏相关的心理研究,对于出口设计特性效应的分析不多,有的也主要局限在出口宽度上,本研究在此做了拓广,分析了岀口宽度和高度两个特性,以期能更真实地反应行人行为.待疏散人群的行为、心理等特征会对群体疏散的结果有着重要的影响,尤英是在人员比较密集的出口处.在出口处,行人会形成一个半圆区域,当行人极度兴奋时,他们的期望速度会很大,从而导致行人间的距离越来越小,最终形成堵塞效应•出口堵塞效应会对行人群体的出口选择产生重要的影响.在行进过程中,行人的最优路径选择是一个动态过程,当发现前方人群过于拥挤(超过自己的心理承受能力)时,他们可能会放弃当前最优化路线,而选择另外的出口•假设当出口处聚集大量人群时,行人能够识别出拥挤的半圆区域内行人数量的增长速率,并且倾向于选择不拥挤的出口,从而减少等待时间来规避安全风险•根据比例的传递规则,拥挤区域行人数量产生的效用可以用该区域的半径产生的效用来代替.。
地铁站密集人群应急疏散能力分析模型及仿真

地铁站密集人群应急疏散能力分析模型及仿真梅艳兰;谢科范;刘思施;刘嘉【摘要】为保障地铁站正常运营和安全,对地铁站密集人群应急疏散的目标和约束条件进行剖析,进而构建地铁站密集人群应急疏散能力分析模型;然后运用Pathfinder软件构建地铁站密集人群应急疏散能力仿真系统,并以武汉A地铁站为例进行实景再现仿真,分析武汉A地铁站密集人群应急疏散能力和瓶颈.仿真结果表明,A地铁站疏散时间远超过最佳逃生时间360s,存在疏散能力不匹配、疏散设备不足、疏散不均衡等问题.针对A地铁站缺陷,提出相应的改进措施,并进行相同初始条件下的仿真验证.【期刊名称】《武汉理工大学学报(信息与管理工程版)》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】7页(P370-375,382)【关键词】地铁站;密集人群;应急疏散能力;能力分析模型【作者】梅艳兰;谢科范;刘思施;刘嘉【作者单位】武汉理工大学管理学院,湖北武汉 430070;武汉理工大学管理学院,湖北武汉 430070;武汉理工大学管理学院,湖北武汉 430070;中南财经政法大学信息与工程学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】X507随着地铁的逐渐普及化,地铁已经成为人们日常出行不可或缺的交通工具,由于其快速高效、节能环保、有效避免交通堵塞、方便快捷等优势,因而越来越受到人们的青睐。
地铁站空间狭长受限,人群具有密集性、不均匀性和不可预测性,且大部分地铁站建于地下,在疏散过程中人群须保持上行状态,人群疏散速度较慢。
地铁站应急疏散对保障乘客人身安全、应对突发事件至关重要,而地铁站的应急疏散能力是地铁应急疏散的决定性因素。
对地铁站应急疏散能力的研究可以提高地铁站预防和处置突发事件的能力,以促进应急工作的持续改进,进而提高应急救援水平。
目前针对人群密集场所应急疏散能力的研究主要集中在3个方面。
①对疏散能力影响因素的研究。
任常兴等[1]认为,疏散通道、疏散设施、人员聚集特性、应急疏散管理等因素是影响人群密集场所应急疏散能力的主要因素。
高校教学楼内的人员紧急疏散数学模型

1 ( bp + 0. 1) Θ d p
( 2)
对于一个疏散宽度为 1. 5 m 的门, 在拥挤的情况 下, 人员在运动过程中不会与墙壁或门等障碍发生物 理接触, 一般都保持 0. 15 m 的间距, 且中国人标准肩 宽 0. 52 m , 从座位到教室门口通过人流股数B 1 = 1, 走 廊通过人流股数B 2 = 4, 楼梯通过人流股数B 3 = 2, 出口 通过人流股数B 4 = 2, 最终的人流股数B 由出口通过人 流股数决定, 故B = 2。 各个门的宽度、 走廊长度和宽 度、 楼梯宽度等数据, 如表 2 所示。
752
2. 1. 3 模型建立
拥挤状态下步长 l (m ) 等于相邻个体的间距。如图
F ire Sc ience and Technology, O ctober 2008, V o l 27, N o. 10
2 所示, 结合对个体生理尺寸参数的计算, 可得式 ( 2) 。
l=
2. 2 疏散时间的计算
高等院校占地面积大, 建筑物较多且规模大, 人员 众多而相对密集, 资产数量大, 防火要求高, 消防工作 十分繁重。 由于各高等院校不断扩招, 在校人数急剧上 升, 用地十分紧张, 学生集体宿舍、 教室、 食堂等基础设 施不足, 导致人员密集度不断增加, 建筑物使用功能一 再变更, 一旦发生火灾, 极易造成群死群伤和重大财产 损失, 这给消防工作带来了新的挑战。 人员疏散为高校 防火工作的重中之重。 1 问题分析 分析问题包括人在疏散楼梯间内及疏散走道中的 疏散速度; 火灾发生地点、 原因、 大小, 失火后人的第一 反应与第二反应, 等等。 疏散是结合人员行为、 人流、 人 员能力、 具体教学楼的物理环境、 火灾情况的动态变化 的动态系统。 拟建立的紧急疏散模型应包括 4 个子模型: ( 1) 逃 生前期人员行为系统动态模型; ( 2) 逃生中人员行为系 统动态模型; ( 3) 疏散人流系统动态模型; ( 4) 疏散人员 能力系统动态模型。 具体的综合模型如图 1 所示。 全部人员撤离完毕所用的时间T 受到人员从离开 座位到到达教室门口所用时间 T 1、 经过走廊所用时间 经过楼梯所用时间 T 3、 经过出口门所用时间 T 4 共 T 2、 同决定, 即有式 ( 1) 。
高层建筑人员疏散模型及其验证

收稿日期:2004-8-27;修改日期:2004-11-22基金项目:国家自然科学基金资助(50478057)第15卷第2期火 灾 科 学Vol.15,No.22005年4月FIRE SAFETY SC IENC E Apr.2005文章编号:1004-5309(2005)02-0075-05高层建筑人员疏散模型及其验证王 平,方 正,袁建平,汪尚朋(武汉大学土木建筑工程学院,武汉 430072)摘要:介绍了我们开发的高层建筑人员疏散的计算机模型BuildGEM ,并对人员疏散建模方法进行了深入的分析,同时利用教学楼中的学生疏散演习对模型进行了验证,证明了模型具有较好的准确性。
关键词:高层建筑,人员疏散,模型,论证中图分类号:X913 文献标识码:A0 引言目前随着我国城市化进程的加快,高层及超高层建筑已经越来越普及,其建筑高度越来越高,单位土地所承载的人口也越来越多。
由于高层建筑具有火势蔓延快,垂直距离长,疏散、扑救困难等特点,所以一旦发生火灾,高层建筑也就具有更大的危险性和危害性,如果没有有效的防火措施,将会造成较大的人员伤亡,所以高层建筑的防火设计应非常重视人员的生命安全。
防火设计是否符合要求的一个很重要的方法便是对建筑设计进行评估计算,通过疏散计算分析,得到人员到达安全地点所需时间,并与火灾发展到人们不能承受状态的危险来临时间进行比较,判断人员是否安全,如果不能满足要求就需要对建筑设计进行修改。
为了快速有效对各类建筑安全进行评估,我们开发了用于计算高层建筑人员疏散的计算机评估模型BuildGEM 。
本文详细阐述了BuildGEM 的模型的速度计算方法及有关概念,并通过疏散演习以及传统的经验公式对该模型进行了检验,证明本模型具有一定的准确性。
1 疏散模型的建立1.1 建筑物人员疏散网络生成疏散计算是要计算火灾时建筑物内人员从最内层建筑逐步向外层一步一步移动的过程。
通常采用网络流理论来进行,即将一个建筑的房间、走道、楼梯等基本建筑单元简化为一个个网络单元,网络单元之间由门、开口部分等相连接,这样整个建筑就形成了由一个个单元连接成的网络。
疏散模型

数学建模--教学楼人员疏散--获校数学建模二等奖(2007-07-16 15:35:47)转载标签:数学建模人员疏散本题是由我和我的好哥们张勇还有我们区队的学委谢菲菲经过数个日夜的精心准备而完成的,指导老师沈聪.摘要文章分析了大型建筑物内人员疏散的特点,结合我校1号教学楼的设定火灾场景人员的安全疏散,对该建筑物火灾中人员疏散的设计方案做出了初步评价,得出了一种在人流密度较大的建筑物内,火灾中人员疏散时间的计算方法和疏散过程中瓶颈现象的处理方法,并提出了采用距离控制疏散过程和瓶颈控制疏散过程来分析和计算建筑物的人员疏散。
关键字人员疏散流体模型距离控制疏散过程问题的提出教学楼人员疏散时间预测学校的教学楼是一种人员非常集中的场所,而且具有较大的火灾荷载和较多的起火因素,一旦发生火灾,火灾及其烟气蔓延很快,容易造成严重的人员伤亡。
对于不同类型的建筑物,人员疏散问题的处理办法有较大的区别,结合1号教学楼的结构形式,对教学楼的典型的火灾场景作了分析,分析该建筑物中人员疏散设计的现状,提出一种人员疏散的基础,并对学校领导提出有益的见解建议。
前言建筑物发生火灾后,人员安全疏散与人员的生命安全直接相关,疏散保证其中的人员及时疏散到安全地带具有重要意义。
火灾中人员能否安全疏散主要取决于疏散到安全区域所用时间的长短,火灾中的人员安全疏散指的是在火灾烟气尚未达到对人员构成危险的状态之前,将建筑物内的所有人员安全地疏散到安全区域的行动。
人员疏散时间在考虑建筑物结构和人员距离安全区域的远近等环境因素的同时,还必须综合考虑处于火灾的紧急情况下,人员自然状况和人员心理这是一个涉及建筑物结构、火灾发展过程和人员行为三种基本因素的复杂问题。
随着性能化安全疏散设计技术的发展,世界各国都相继开展了疏散安全评估技术的开发及研究工作,并取得了一定的成果(模型和程序),如英国的CRISP、EXODUS、STEPS、Simulex,美国的ELVAC、EVACNET4、EXIT89,HAZARDI,澳大利亚的EGRESSPRO、FIREWIND,加拿大的FIERA system和日本的EVACS等,我国建筑、消防科研及教学单位也已开展了此项研究工作,并且相关的研究列入了国家“九五”及“十五”科技攻关课题。
大型公用建筑火灾时人员应急疏散评价模型研究

2应急疏散 中人的行为特征
紧 急 情 况 下 人 们 对 危 险形 势 做 出 的反 应 可 以分 为
e me g n y e a u t n I r e s a e r e c v c a i n I g c l o a C mm u a u l i g d rn i O n I i n u i g tr b d e
W Afv S I hil g —D H S —i an
c m m u a i i g i v l ae . h a i fa ayzn hem an a fe t a a t rf rt ebul i g’ o nl bul n se a u t d On t eb sso n l i g t i nde cu l c o o i n S d f h d e e g n y e a u t , de sp o o e ebu l i g Se e g nc v c ai n whe to c rfr y m re c v c ai on a mo li r p s d i t id n ’ m r e y e a u to nh n i c u eb i r fr n ig s m ec reai esau e d e c de a trSa m i sr t el v l. pli g tem e o so e e e cn o o r ltv tt t sa a h i x fco ’ d nita i es Ap y n t d f n n v e h h e e g n y e a u to o s m eu i e st ir y wev l a e i o e ’ v r ct d o ti aif ci n m r e c v c a in t o n v r i l a ai td t sm d lS e a iy a b an s tsa to y br d h n g s e p ee eg n y e a u to ag o iti p o l m r e c v c a ni l ec mm u a u li g fr . n i n r n l idn e b i Ke r s y wo d :Th ag c l o el es a ec mm un l u l i g Fie Em eg n ye a u to Fu z y t ei v la o r a id n ; r ; b r e c v c ai n; z ys n tce au t n h i
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

14卷6期2005年12月自 然 灾 害 学 报JOURNAL OF NAT URAL D I S ASTERS Vol .14,No .6Dec .,2005收稿日期:2005-09-10; 修订日期:2005-11-20 基金项目:科技部社会公益性研究专项资金资助项目(2004D I B 2J049);国家科技攻关计划资助项目(中国风险综合管理战略研究) 作者简介:崔喜红(1975-),女,陕西户县人,硕士研究生,主要从事人员疏散仿真模拟研究.文章编号:100424574(2005)0620133208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崔喜红1,李 强2,陈 晋1,陈春晓1(1.北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京师范大学资源学院灾害与公共安全研究所,北京100875; 2.北京师范大学资源学院资源管理研究所,北京100875)摘要:在引入元胞自动机概念的基础上,模拟分析了紧急情况下人员的疏散行为,并提出了一个新的疏散模型。
该模型考虑了人员的个体差异和从众行为,并重点分析了各种情况下从众行为对疏散行为和疏散时间的影响。
结果表明,从众行为与疏散场所中的人员密度、视野范围大小等都有很大关系,一般而言,从众行为将延缓人员疏散的时间。
关键词:疏散模型;元胞自动机;个体特性;从众行为;公共场所中图分类号:TP391.9;X4 文献标识码:AStudy on occupan t evacua ti on m odel i n l arge publi c pl ace:to con si deri n d i v i dua l character and follow i n g behav i orCU I Xi 2hong 1,L IQ iang 2,CHE N J in 1,CHE N Chun 2xiao 1(1.Key Laborat ory of Envir onmental Change and Natural D isaster,M inistry of Educati on of China,Beijing Nor mal University;I nstitute of D isasterand Public Security,College of Res ources Science and Technol ogy,Beijing Nor mal University,Beijing 100875,China; 2.I nstitute ofRes ourcesManage ment,College of Res ources Science and Technol ogy,Beijing Nor mal University,Beijing 100875,China )Abstract:I n this paper,a t w o 2di m ensi onal cellular aut omat model is used t o si m ulate and analyze the p r ocess of e 2vacuati on in the case of urgency .The ne w evacuati on model considers occupant ’s individual character and foll o w 2ing behavi or .The e mphasis is put on analyzing the influence of the f oll owing move ment on the occupant behavi or and evacuati on ti m e in several cases .The results indicate that the foll o wing move ment will p r ol ong evacuati on ti m e compared with m ini m um distance move ment .And only in particular conditi ons that guides exist,the foll owing be 2havi or is beneficial t o the evacuati on p r ocess .The model devel oped in the study shows potential f or evacuati on strat 2egy design in public p laces .Key words:evacuati on model;cellular Aut omat;individual character;f oll owing behavi or;public p lace诸如影剧院、体育场馆、车站、码头、商务中心、超市、商场这样的大型公共场所,具有人群高度聚集、流动性大的特点,而且由于其在建筑形式上的固有特点,一旦发生灾害,将造成极为严重的生命财产损失。
城市人口疏散能力的总体分析模型及应用
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《预测》1999年第3期 ・理论与方法研究・ 城市人口疏散能力的总体分析模型及应用X聂德怀 宋国防(天津大学管理学院 300072)摘 要 核武器和核化工业的发展,迫使世界各国重视和研究城市的人口疏散工作。
本文提出了总体分析城市人口疏散能力的数学模型,并以天津市为例说明了模型的应用。
关键词 人防 人口疏散 疏散能力1 引言人防建设的目的主要是保护人民生命安全,减少国民经济损失,最大限度地保存战争潜力。
其方法不外乎工程防护和应急疏散两种。
由于现代武器的发展,打击强度增大,在接近核武器的爆炸点处,核武器几乎可以毁坏一切。
这样,防护核武器的有效手段之一就是组织人口疏散,远离危险区。
从城市毁伤分析的情况来看,离爆炸点超过50公里,500万吨当量的核爆炸冲击波和热辐射的直接效应已衰减到对人员的生命或建筑物不再造成严重威胁的程度。
一旦避开直接效应,对沉降物的防护就变得容易多了。
疏散正是避开核武器直接效应的有效方法。
所以,当今世界各国都很重视城市的人口疏散工作,并不断提高其城市的人口疏散能力。
2 人口疏散能力的总体分析模型影响人口疏散的因素有很多,如人口分布、交通网络、车辆数量、疏散距离、人的心理等。
但是,从总体上对疏散进行研究,就能把问题尽量简化。
因为与总体疏散直接关联的因素只有三个:一是危险区;二是接收区;三是连接两者的道路。
假设人防部门在战争爆发前对人口疏散作了充分的准备与动员,一旦接到疏散的命令,疏散人员在规定的时间内立即能向集结点集合,同时各种运输工具也能按规定的时间到达,并假设疏散主要是用客车和货车完成的,则总体上可用下述模型来描述城市的人口疏散能力:max P(t)=∑Ni=1C(t)õa iõG iõ$t式中P(t)为t时刻城市的已疏散人数;i为第i条疏散道路;G i为第i条疏散道路的疏散线数;a i为第i条道路的单线车流量;$t为疏散时间增量;C(t)为t时刻派出的运输车辆的拟载人数;N为疏散道路总数。
基于情景模型的重大突发事件人员应急疏散方法
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收稿日期:2020-04-10修回日期:2020-06-13作者简介:马国普(1982-),男,陕西咸阳人,博士,讲师。
研究方向:系统工程,决策方法。
摘要:针对重大突发事件人员应急疏散难题,提出了基于情景应对的应急决策方法。
将重大突发事件相关关键属性表示为一系列情景,对情景进行定性与定量相结合的描述。
以疏散时间作为决策收益的判断标准,引入交通流量算法并考虑安全距离,建立数学模型。
通过计算机仿真应急疏散算例,求解决策的最优解,验证了方法的有效性。
关键词:重大突发事件,情景模型,应急决策,应急疏散中图分类号:N945.1;C934文献标识码:ADOI :10.3969/j.issn.1002-0640.2021.05.026引用格式:马国普,吴杨.基于情景模型的重大突发事件人员应急疏散方法[J ].火力与指挥控制,2021,46(5):137-141.基于情景模型的重大突发事件人员应急疏散方法马国普,吴杨(陆军勤务学院,重庆401311)Research on Personnel Evacuation Method of SeriousEmergency Based on Scenario ModelMA Guo-pu ,WU Yang(Armylogistic university ,Chongqing 401311,China )Abstract :For serious emergency personnel evacuation problems ,an emergency decision makingmethod based on scenario was proposed.The key attributes related to serious emergencies were expressed as a series of scenarios ,and the scenarios were described qualitatively and quantitatively.Then ,the evacuation time was used as the determination criterion for the decision-making gains ,the traffic flow algorithm was introduced ,and the safety distance was considered to establish a mathematical model.Finally ,the case of emergency evacuation was simulated by computer ,and theoptimal solution of the decision making was solved ,which verified the validity of the method.Key words :serious emergency ,scenario model ,emergency decision-making ,emergency evacuation Citation format :MA G P ,WU Y.Research on personnel evacuation method of serious emergency based on scenario model [J ].Fire Control &Command Control ,2021,46(5):137-141.0引言随着全球一体化社会的高速发展,重大突发性事件造成的破坏不断提高。