2020-2021 小美赛 美赛 热点话题文献-紧急条件下人员疏散特殊 行为的元胞自动机模拟

杨利霞

2020-2021 小美赛 美赛 热点话题文献-紧急条件下人员疏散特殊 行为的元胞自动机模拟

由于实际数据的缺乏和实验准确性的不足, 人员疏散的研究以计算机
模拟为主。人员疏散中的一些常见特殊心理和行为, 如从众心理和行为、
小群体现象以及亲情心理和行为等的研究正在逐渐开展, 但基本是以灾后
的问卷调查和统计为主要研究手段。
在现有的元胞自动机模型和“社会力” 模型的基础上提出的人员疏散
二维随机元胞自动机模型, 其本质是一种离散的社会力模型。本文首先简
单介绍了元胞自动机以及人员疏散元胞自动机随机模型, 在此基础上模拟
了火灾中的人员疏散, 着重考虑视野变化对人员疏散的影响通过调整危
险度数值来改变人员的运动路线用元胞邻域半径的改变来描述烟气造成
的视野范围可见度的改变。
接着模拟研究了紧急疏散中常见的特殊心理和行为, 包括从众心理
和行为、小群体现象以及亲情行为。模拟了存在这些特殊心理时的有趣现
象, 如堵塞、不连贯、聚集、返回、等待等等, 分析了小群体和亲情行
为对疏散的不利影响。模拟发现疏散中的从众心理并不总是有害的适度
的从众心理可以起到信息传递的作用, 使疏散更加有序而过分的从众则
会使出口的利用率降低或不平衡, 从而导致疏散效率降低并延长疏散时
间。进一步将疏散中的从众心理理解为方向性从众和距离性从众, 进而定
量分析了不同物理条件下这两种从众心理对疏散造成的有利和有害影响。
然后, 从理论上研究了建筑出口结构对人员疏散行为的影响。首先研
究了建筑出口处的人员疏散动力学特征, 描绘了密集行人流造成的疏散出口处
人员集结的典型“拱形” 特征。拟合了出口流量与出口宽度的三次多项式关系,
并对出口的对称性分布问题进行了探讨其次, 借鉴了颗粒流物理思想, 将人员
疏散中的行人流动看作是一种有意识的颗粒流动, 分析了人员疏散行人流密集流
一稀疏流转变的无量纲临界出口宽度, 并进一步分析了建筑出口间距对疏散的影
响。