【摘 要】
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公共安全是国家和社会稳定的基石。近年来,随着城市人口的迅速增长,因密集人群相互拥挤所诱发的拥堵踩踏事故时有发生,不仅给社会带来巨额经济损失,而且对人们的生命造成严重威胁。因此在突发事件时,如何确保大量聚集人群迅速、有序、安全疏散是亟需解决的重大问题。本文在现有行人流元胞自动机模型的基础上,针对环境中存在吸引源情况,考虑吸引源的数量、行人结伴行为以及环境中出口设置不同等因素,分别建立了相应的基于移动
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公共安全是国家和社会稳定的基石。近年来,随着城市人口的迅速增长,因密集人群相互拥挤所诱发的拥堵踩踏事故时有发生,不仅给社会带来巨额经济损失,而且对人们的生命造成严重威胁。因此在突发事件时,如何确保大量聚集人群迅速、有序、安全疏散是亟需解决的重大问题。本文在现有行人流元胞自动机模型的基础上,针对环境中存在吸引源情况,考虑吸引源的数量、行人结伴行为以及环境中出口设置不同等因素,分别建立了相应的基于移动收益矩阵的元胞自动机模型,通过数值仿真,研究了吸引源数量、位置、强度等因素对行人疏散效率的影响,并探讨了人群应急疏散过程中出现的宏观行为特征和拥堵的生成机理。论文的主要工作如下:一、针对通道中存在单吸引源的场景,引入吸引源核心区域、边缘区域收益,建立了一个描述行人受吸引源影响的元胞自动机模型。数值模拟研究了单吸引源位置分布和影响范围、吸引源的吸引强度、空间边界范围等因素对行人运动的影响。研究表明:合理的吸引源位置分布能有效避免行人流出现对冲现象,进而减少行人拥堵的发生;吸引源位于出口附近时,缩小吸引源影响范围以及减弱吸引源的吸引强度,行人越不易造成拥堵;通道空间边界范围越大,行人疏散时间相应增加,造成拥堵的概率大大增加,因此,空间边界范围大的场所应严格控制吸引源的位置、影响范围以及吸引强度,以此来减少行人拥堵现象的发生。二、在上述模型的基础上,针对通道中存在双吸引源的场景,考虑行人间的结伴行为,建立了一个新的元胞自动机模型。数值模拟研究了双吸引源的位置分布和影响范围、结伴行人个数以及位置分布对行人运动的影响。研究表明:双吸引源位于通道同侧时可减少吸引源自身对行人拥堵的影响;双吸引源中心距离越远,越容易给行人足够时间调整运动方向,提升了行人运动效率;结伴行人个数越多,行人平均速度越难达到期望速度,且结伴行人离吸引源越近,导致吸引源附近聚集太多行人无法移动,大大减弱了行人的运动效率。因此,双吸引源位于通道一侧且距离较远时,最有利于提升行人的平均运动速度,减少拥堵现象。三、针对吸引源影响下如何合理设置出口,建立了相应的元胞自动机模型,研究了单、双吸引源影响下出口设置不同对行人运动效率的影响。研究表明:房间内存在单吸引源时,行人整体疏散时间与房间出口个数呈反比关系,出口个数越多,疏散时间越短;当单吸引源位于房间出口附近时,会造成出口处的拥堵,大大增加整体疏散时间;房间内存在双吸引源时,吸引源间距离越大,整体的疏散时间越短,疏散效率越高。最后对全文进行了总结和展望。
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