基于元胞自动机与社会力模型的人员疏散管理研究

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紧急情况下人员的疏散行为是管理学研究领域的热点问题之一。基本的元胞自动机模型不考虑建筑疏散中的社会力影响,无法解释复杂的人群疏散过程。传统社会力模型把人与人、人与障碍物的作用力强度设置为常数,无法根据疏散时间和位置改变而动态变化。Pathfinder软件模拟疏散时,人员倾向于最短路径疏散,不考虑主观因素影响,因此也无法准确模拟真实的疏散过程。本文首先把元胞自动机与社会力模型相结合,把人员在疏散过程中受到的心理和行为因素量化为不同的社会力,并分析不同社会力作用下对疏散时间的积极和消极影响。紧急情况下为提高疏散效率,有必要提高社会力的积极影响,减少负面影响。之后,通过改变变量,分析本文提出的模型在不同情况下累计疏散人数与疏散时间的变化过程,并将模拟结果与文献模型结果相对比,说明本文提出模型能准确合理的模拟实际疏散过程。出口位置吸引力对疏散过程起积极影响,群聚吸引力会增加疏散时间,与疏散人员的数量、建筑尺寸大小、出口数量及疏散人员的分布无关。当房间中的人随机且均匀地分布时,障碍物的排斥力、疏散方向的吸引力以及出??口拥挤的排斥力对疏散时间的影响可忽略不计。当房间两侧出口附近分布的人数有差异时,差值越大,疏散时间受作用力积极或消极的影响速度越快。一定程度上的障碍物排斥力、方向吸引力和出口拥堵吸引力有助于人员的疏散,这一规律与房间尺寸、人数无关。当作用力对疏散时间产生有利影响时,单出口减少疏散时间比多出口更快;当产生不利影响时,单出口增加疏散时间也更快。当房间内的所有出口宽度之和相等时,多个出口的选择会增加人员的犹豫和往返移动时间。最后,通过文献中的实际案例,将本文提出的模型模拟结果与文献模型模拟结果及实验结果相对比,验证本文提出模型的准确性和合理性,并提出可通过调整社会力的影响系数来优化疏散路径,减少疏散时间,为建筑人员疏散提供有效的模型参考和数据支持。
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