高密度人群应急疏散模型构建与研究

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随着群体活动的增加和事故的频繁发生,在拥挤的场所往往存在着显著的风险隐患。因此,如何从危险的地方疏散对于保证人群的安全具有重要的现实意义。在已往的几十甚至百年里,大量的研究人员对人群疏散问题进行了研究。在人群疏散中,设计合理的建筑设施,把握最短的疏散时间,采取正确的引导措施,可以有效地减少人员伤亡和损失。为了实现上述三个目标,有必要尽可能准确地模拟人群的运动和行为。在研究人群的运动和行为之前,首先,对应急疏散模型的场景建立了场景网络模型。通过对部分参数的设定来限制该场景网络流的规模,从宏观上对疏散模型进行了分析,确定了达到理想疏散状态的容量。其次,针对原有的人群疏散过程中忽略个性和情绪的不足,对疏散人群特征进行分析。考虑到恐慌情绪状态的重要因素影响,因此将心理行为特征也能模拟进人群疏散模型中,提出了一种基于情绪感染的社会力疏散模型,为了更好的掌握情绪在疏散过程中的重要影响。将情绪引入到原社会力模型中,对期望个体速度进行修正,群体利用接收到的信息和环境,选择时间和空间上最短的路径,从而准确地分析描述不同情绪下对个体的运动以及人群的运动,建立了一个真实的人群运动模型。接下来,对需要疏散的人群进行特征分析,在人群运动建模的同时,还要进行路径规划,从而对人工鱼群算法进行改进建模,提出利用差分策略和最优信息反馈策略进行优化人工鱼群算法,动态调整人工鱼个体的可视域范围。在搜索中,限制拥挤度因子来限制人流,考虑后期由于跟随行为而易陷入局部最优,引入惯性速度因子从而完成迭代。对所改进的混合鱼群算法进行了性能测试,进行可行性分析。利用优化混合算法疏散模型,将疏散时间作为适应度函数的评价标准进行仿真。为了更真实地模拟人群应急疏散,既要从人员的个性化特征来研究,又要从人流量角度研究,在优化的社会力模型和混合人工鱼群人群疏散模型基础上,通过引入聚类分析,达到初始状态随机性和均匀分布的分配,对改进的模型进行多种场景进行分析。最后,在已有研究的模型基础上,考虑人员个性化和人流量,研究了有界环境的容纳量和属性对安全疏散的影响。根据对人群规模、出口宽度、出口位置和出口设计等相关属性进行分析,分析了疏散时间、疏散效率、疏散路线特征等因素,使设施发挥效用最大化,重新来对疏散环境在策略上做进一步改善,以供研究人群应急疏散时的预案方案时进行参考。
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