基于声学引导的人员疏散行为特性研究

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公共建筑的大型化已成为现如今的发展趋势,相比较于其他建筑类型,大型公共建筑具有体量大、功能多样、结构复杂、人员密集和障碍物多等特点,这些特点在紧急事件发生时,会产生诸如:疏散路径复杂、视野不畅、人员流动大等问题,加之燃烧、爆炸、毒烟、浸水等恶劣环境对人造成的负面心理情绪也会严重影响整体的疏散效率,而这些问题给应急疏散工作的开展带来巨大挑战,因此如何组织大型建筑的应急疏散工作成为了亟待解决的重要问题。论文以元胞自动机模型为主,结合以筑结构、障碍物、危险度等信息建立的基于广度优先搜索法(BFS,Breadth First Search)的“静态场强”和以声学引导、心理行为特性等信息建立的“动态场强”构建出基于声学引导的元胞自动机疏散模型,并以此来研究声学引导下的大型建筑内的疏散过程和人员行为特性。该模型对瓶颈现象、群集流现象、从众现象等均有良好的模拟效果,整个模拟过程也展示出了对应现象的产生原因。基于此疏散模型,论文研究了声学引导对疏散效率和人员行为的影响。详细分析了有无声学引导下疏散的区别和产生区别的原因,探讨了声学引导对大型建筑内人员疏散行为的引导作用。同时,为了更加贴近实际情况,还进一步研究了人群密度、背景噪声、声源频率和声源位置等因素与疏散效率的关系,并通过相关仿真得到了结果,得到了疏散时间曲线图和对比图,从而分析了上述因素对疏散效率和人员疏散行为的影响。研究结果表明声学引导能够在疏散过程发挥积极的作用,可通过引导改变人员的行为特性,使引导信号影响区域内的人员统一规划疏散路径,避免在局部由于不同的行为特性出现异向群集流等不利于疏散的现象发生,大幅提高了疏散效率,实现人员快速疏散的目的。但是,引导信号会使影响范围内的人员快速聚拢,朝着同一个目的地的方向移动,在狭窄区域内无法避免瓶颈现象的发生,且若背景噪声过高或声源频率为材料的最大吸声系数频率时会影响疏散效率,相较于无声源引导下的疏散效率提升较为有限。
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