基于CA多情景仿真的大型会议室人员疏散行为模拟研究

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会议室是科研、高校、办公等机构的人员较密集场所,其在突发事件下人员的应急疏散问题尤为重要。考虑约束空间下人员的群体行为习惯和运动特征,多智能体仿真成为研究人员紧急疏散的重要方法。结合情景构建与数值仿真进行建筑物布局设计优化,并将灾时应急疏散因素考虑进来,可以提升灾时人员应急疏散效率,减少人员伤亡。因此,本文利用文献研究法、定性和定量结合和模拟分析的方法,针对行人群体疏散特征和大型会议空间布局特点,采用元胞自动机理论(CA)和MATLAB程序开发,实现单会议室、多会议室多尺度多情景的疏散仿真模拟分析,主要研究工作如下:(1)总结室内外疏散仿真的研究成果及相关文献,分析其研究现状及发展趋势;梳理元胞自动机理论、特征和模型建立的规则,借助MATLAB建立人员疏散的八邻域元胞自动机模型,量化制定人员疏散规则、疏散策略及其变量进行仿真模拟分析。(2)建立了考虑障碍影响的大型会议室多情景人员疏散仿真模型。在单、双出口情景下,分别开展了出口宽度、初始位置、桌椅布局、人员密度等参数对疏散行为影响分析,揭示障碍物、疏散通道空间布局对人员疏散行为的影响规律;在多出口情景下,重点探讨了出口宽度及其布局形式对人员疏散行为的影响,揭示疏散通道的有效宽度、布局形式及其数量对人员疏散的影响规律,提出疏散空间的最佳设计方案。得出了出口宽度、初始位置、密度、列数、不同出口数量的布局形式对疏散时间变化规律的影响,为会议室房间设计最佳疏散出口提供了依据。(3)建立了不考虑障碍影响的大型会议室多情景人员疏散仿真模型。重点探讨了在无室内障碍约束下疏散出口数量、宽度及其布局形式对人员疏散行为影响,对比分析了有无障碍约束下人员疏散行为变化规律。最后,仿真验证了在多出口有无障碍物对比情况下疏散时间能够有效减少,疏散结果与现实情况相符合。(4)建立了多个大型会议室的多情景人员疏散仿真模型。结合室内障碍物、疏散出口布局与多会议室走廊空间,构建了多个大型会议室疏散空间耦合模型,重点探讨了障碍物、疏散出口、走廊宽度及突发火源等参数对人员疏散行为影响,对比分析有无障碍影响,有无火源及其位置、数量对人员疏散的影响,找出多个大型会议室集中布局下的最佳设计参数。仿真结果表明,在常态情况下的桌椅布局、走廊宽度、出口宽度对疏散时间产生影响,火源数量对最后疏散时间产生积极影响。
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