近年来,随着公共场所的大型集会活动日益增多,疏散管理的发展与应用在社会应急管理、提高社会稳定和文明程度等方面的重要意义也越发明显。在疏散管理的诸多研究问题中,瓶颈现象的处理对提高疏散效率以及应对疏散中的风险有着极大的影响,是体现疏散管理水平的直接、关键环节。本文研究了疏散管理中的瓶颈现象处理问题。疏散瓶颈作为一种由人群运动特征和场景属性之间矛盾引起的现象,具有许多能够直接影响疏散过程和行人安全的特征,而人群的拥挤是该现象的主要特征,因此本文主要关注如何缓解瓶颈现象中的拥挤问题。缓解拥挤需要考虑许多理论和应用上的问题,具体有如下两方面:1.要实现对拥挤的缓解,必须能够较为准确地分析拥挤。首先,拥挤是由行人的疏散运动造成的,因此需要有合适的方式来描述行人的运动与拥挤之间的关系;其次,虽然拥挤是一种宏观现象,但它最终是作用在微观的行人个体上,因此对拥挤的分析必须要综合考虑它的多尺度特征;最后,对不同尺度拥挤的分析需要寻找合适的理论和方法作为依据。2.缓解密集人群的拥挤,关键在于寻找合适的人群运动特征,并找出该特征的变化与拥挤的变化之间的联系。此外,由于空间的限制和恐慌情绪的影响,很难通过心理层面上的方法(例如引导等方式)来实现对人群拥挤的缓解。因此,需要从物理层面上出发来寻找解决方案。为了解决上述问题,实现对疏散瓶颈现象中的人群拥挤的缓解,本文采用运动约束的形式来描述行人的运动特征对拥挤的影响,并通过分析行人的约束力来确定拥挤度;进而通过设置障碍物调整人群中的自组织现象来实现拥挤缓解。具体来说,本文的主要工作及创新点包括以下几方面:1.聚焦于人群的运动特征与拥挤之间的关系难以描述这一问题,提出了一种基于现有行人动力学模型的运动约束建立方法,以约束的形式描述行人的运动特征。在建立约束的过程中,主要考虑多尺度运动特征、震荡现象和人群中的压力传递等特征的影响。为了保证约束的有效性以及提高建立约束的效率,本文方法以现有的行人动力学模型作为约束建立的理论和方法基础,具体应用的有Hughes模型和社会力模型。2.针对运动约束难以分析的问题,提出了应用Lagrange力学中的虚功原理来分析不同尺度运动约束的方法,并以约束力的方式表示行人的拥挤。这一方法是基于目前疏散研究中,通常将密集人群视为处于平衡状态这一假设。最终的约束力是通过计算作用在行人个体上的,在密度变化方向上的广义力来确定的。3.为了缓解瓶颈现象中疏散人群的拥挤程度,参考建筑学中抗滑桩的设置方法,提出了一种通过在场景中设置障碍物来调整拱形效应,进而缓解人群拥挤的方法。具体的做法是在出口附近设置位置对称的障碍物,并依靠障碍物调整拱形效应的形成位置和大小。调整后的拱形效应有着更短的形成周期和更差的稳定性,这使得拱形对疏散人群的阻碍效果变弱,从而达到了降低人群拥挤度的目的。4.为了使障碍物能够更好地调整拱形效应,参考建筑学中抗滑桩的横向间距计算方法,通过用合理拱轴线来描述拱形效应,提出了一种疏散场景中障碍物横向间距计算方法。在计算中。本文设计并开展了大量仿真实验,从人群拥挤分析以及瓶颈现象中拥挤缓解的角度对方法进行了检验。