【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)物質(zhì)精神生活的需求越來(lái)越高,各類人員密集的中大型公共場(chǎng)所也日益增多。對(duì)于這些人員密集場(chǎng)所,一旦加入外界擾動(dòng)而且人群管理不當(dāng)?shù)脑?極易發(fā)生擁擠踩踏事故引起群死群傷。如何快速有效地將人員安全疏散到指定地點(diǎn)盡量減少堵塞,一直都是研究熱點(diǎn),對(duì)保障人們生命安全至關(guān)重要。作為一類典型的空間受限區(qū)域,房間安全疏散是建筑疏散最重要的環(huán)節(jié)之一。廣義上來(lái)說(shuō),很多空間受限區(qū)域,如影劇院大廳、商場(chǎng)中庭區(qū)域、地鐵車廂與站臺(tái),甚至某些具有封閉邊界的廣場(chǎng)都可以被看成“房間”。房間與房間之間,或者房間與開闊空間之間通過(guò)通道相連接,通道作為“瓶頸”將直接影響人員通行效率。本文采用計(jì)算機(jī)模擬作為主要的研究手段,考慮人員的運(yùn)動(dòng)行為特征,針對(duì)通道內(nèi)行人流與房間內(nèi)人員疏散開展研究,旨在為發(fā)展有效優(yōu)化的疏散方法提供理論與技術(shù)支撐。 行人動(dòng)力學(xué)是一類非線性復(fù)雜系統(tǒng),其基本圖是一個(gè)最為重要的研究對(duì)象。即使在相同實(shí)驗(yàn)條件下不同研究人員得出的基本圖都可能有很大差異,而且對(duì)基本圖差異性的解釋也是千差萬(wàn)別。基于此,本文從兩類行人微觀運(yùn)動(dòng)行為出發(fā),即隨機(jī)慢化過(guò)程和鎖步效應(yīng),研究了這種差異性。建立了一種預(yù)估-修正的元胞自動(dòng)機(jī)模型：第一步預(yù)估步,預(yù)估所跟蹤行人主運(yùn)動(dòng)方向前方元胞下一時(shí)間步的狀態(tài)；第二步修正步,修正所跟蹤行人下一時(shí)間步的位置。發(fā)現(xiàn)了隨機(jī)慢化過(guò)程和鎖步效應(yīng)對(duì)基本圖曲線形式(如凹凸性、拐點(diǎn)位置)及特征參數(shù)(如最大流量、臨界密度等)有顯著影響。隨機(jī)慢化因子減小了有效空間的利用,尤其在中密度區(qū)域。鎖步效應(yīng)則增強(qiáng)了有效空間的利用,尤其在高密度和低速度區(qū)域中。 隨后利用同步更新的多場(chǎng)域元胞自動(dòng)機(jī)模型,對(duì)開放性邊界的T型通道交錯(cuò)行人流行人之間相互作用進(jìn)行了模擬。在入口人員密度較低時(shí),結(jié)構(gòu)中行人運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為自由流動(dòng)；在入口人員密度較高且人員左行概率與右行概率相差不大時(shí),系統(tǒng)表現(xiàn)為完全堵塞,阻礙行人運(yùn)動(dòng)的主要因素是相向行人之間的干擾作用；左行概率與右行概率相差較大時(shí),系統(tǒng)表現(xiàn)為非完全堵塞,阻礙行人運(yùn)動(dòng)的主要因素是轉(zhuǎn)變?yōu)橥蛐腥说母蓴_、通道有效寬度的減小和“瓶頸”限制。 作為簡(jiǎn)單非對(duì)稱排它過(guò)程的一種擴(kuò)展模式,場(chǎng)域元胞自動(dòng)機(jī)在重現(xiàn)人員群體自組織現(xiàn)象、細(xì)化個(gè)體運(yùn)動(dòng)行為特征以及通過(guò)將遠(yuǎn)程作用轉(zhuǎn)變?yōu)榫植孔饔脺p小計(jì)算復(fù)雜度時(shí)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而廣泛為研究人員所接受。房間疏散是建筑疏散的重要的組成部分。在實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)研究中,可以觀測(cè)到出口吸引的非均勻性。為了得到個(gè)體對(duì)出口吸引中心的偏向性與群體疏散效率的影響規(guī)律,本文對(duì)場(chǎng)域元胞自動(dòng)機(jī)靜態(tài)場(chǎng)的構(gòu)造方法進(jìn)行了改進(jìn)。與對(duì)照組進(jìn)行比較,出口吸引的非均勻性不利于群體的疏散效率。由于出口幾何中心與出口吸引中心的位置偏差產(chǎn)生局部匯流延長(zhǎng)了群體疏散時(shí)間。此外,由于個(gè)體偏向性強(qiáng)度的增加導(dǎo)致靜態(tài)場(chǎng)梯度在吸引中心方向的增大,也降低了群體的疏散效率。與其它因素比較,出口吸引的非均勻性的確會(huì)明顯地影響到群體疏散效率。 利用同步更新模式的元胞自動(dòng)機(jī)在考慮不同運(yùn)動(dòng)能力時(shí),會(huì)出現(xiàn)困難。這是因?yàn)樵谶@種條件下,必須考慮人員路徑的重疊與交叉,行人之間的沖突解決過(guò)程也會(huì)變得更為復(fù)雜。然而,由于如人員年齡、性別、身體狀況等的生理機(jī)能以及包括對(duì)危險(xiǎn)的感知與反應(yīng)能力等心理行為的差異性,疏散人員的期望速度可能會(huì)出現(xiàn)很大的不同。除此以外,疏散人員會(huì)根據(jù)疏散環(huán)境不斷地調(diào)整期望速度。因此,本文還建立了一種多速度的場(chǎng)域元胞自動(dòng)機(jī)模型。利用較少的CPU消耗時(shí)間,可以很好地模擬出微小速度變化的密集人群疏散過(guò)程,并具備著良好的可擴(kuò)展性。研究發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)沃邓俣仁枭⑴c多速度疏散存在著明顯差異。疏散平臺(tái)可以通過(guò)無(wú)量綱流量(F數(shù))進(jìn)行很好的預(yù)測(cè),這個(gè)無(wú)量綱F數(shù)可以描述疏散系統(tǒng)的堵塞程度。研究還發(fā)現(xiàn)群體疏散時(shí)間幾乎由低期望速度人群決定,盡管這部分人群所占比例不高。同時(shí),還發(fā)現(xiàn)高期望速度人群容易使得疏散系統(tǒng)更快的趨于堵塞。
[Abstract]:With the development of our country's economy and society, people's demand for physical and spiritual life is getting higher and higher. For these people-intensive places, once the external disturbance is added and the people's management is not proper, it is extremely easy to cause the crowd to be injured by the crowded trampling accident. How to quickly and effectively evacuate the personnel to the designated place to minimize the blockage has been the focus of the study and is of vital importance to the safety of people's life. As a typical space-limited area, the safe evacuation of the room is one of the most important links in building evacuation. in a broad sense, many space-limited areas, such as a theatre hall, a mall atrium area, a subway car and a station, and even some square with a closed boundary can be viewed as a 鈥淭he room鈥，

本文編號(hào)：2354408