張訓(xùn)飛 戴悅 王一平

摘要：當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，人群以最快速度撤離是尤為重要的。我們主要分析多種考慮因素來(lái)優(yōu)化疏散模型。先分析基本理想模型，然后加以多種瓶頸因素分析，包含門寬限制、過(guò)道寬度限制、相向流、人群多樣性等問(wèn)題因素，并仿真優(yōu)化。最后針對(duì)大型擁擠環(huán)境提出建議，改善疏散效率。

關(guān)鍵詞：最大人流量;相向流;人流密度

一、主要假設(shè)

系統(tǒng)本質(zhì)上是易受影響的，因此難以描述和預(yù)測(cè)。為了量化不確定性，有必要做出一些簡(jiǎn)化的假設(shè)。下面列出了我們做出的幾個(gè)主要假設(shè)前提條件。

1.忽略撤離者心理生理的影響。

2.疏散速度只與其位置和周圍人的密度有關(guān)。

3.忽略危險(xiǎn)品的情況和能動(dòng)性。

4.當(dāng)出現(xiàn)緊急疏散時(shí)，忽略訪客的反應(yīng)時(shí)間。

二、基礎(chǔ)理想模型

（一）人流密度模型

首先我們提出了一個(gè)概念：人流密度，它代表流中的分布密度，用‘p'來(lái)表示。從室內(nèi)到過(guò)道的隊(duì)列寬度取決于門的寬度，過(guò)道的寬度。隊(duì)列寬度取決于走廊的寬度，兩者‘b0'統(tǒng)一表示。其中‘g’表示隊(duì)列數(shù)。這是給出關(guān)系式：

（1）

（二）人流速度模型

第二個(gè)是關(guān)于個(gè)體流動(dòng)中步行速度和密度之間的關(guān)系，一項(xiàng)針對(duì)個(gè)體流動(dòng)中三種密度的步行速度的研究，包括正常流動(dòng)，舒適流動(dòng)和緊急流動(dòng)。研究得出結(jié)論，最大密度值不超過(guò)0.92人/平方米最佳：

（2）

（三）疏散時(shí)間模型

第三個(gè)是關(guān)于疏散時(shí)間取決于步行速度和步行距離。假設(shè)最佳路線已經(jīng)確定并且理想，考慮到最后一個(gè)人撤離時(shí)記為疏散時(shí)間，我們得到：

（3）

我們建立了理想的模型，忽視了多種特殊環(huán)境下的隊(duì)伍重塑問(wèn)題，甚至忽視了擁堵和特殊拖延行動(dòng)的影響。

三、瓶頸問(wèn)題分析

以上分析是關(guān)于理想模型而不考慮任何實(shí)際情況。然后我們需要考慮并模擬許多因素。

（一）門寬限制因素

基于寬度“A”，室內(nèi)人數(shù)“n”因素，我們建立了一個(gè)綜合的疏散時(shí)間模型，以提高模型的適應(yīng)性。在單一出口條件下，可以得到如下所示：

（4）

圖1 ?寬度“A”，室內(nèi)人數(shù)“n”與疏散時(shí)間t的關(guān)系

在這個(gè)模型的幫助下，我們可以計(jì)算出a和b的最佳值分別為0.6038和-0.6268。

此模型的要求是A的值必須低，否則失效。

（二）過(guò)道寬度限制因素

當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，為了避免擁擠事故，電梯通常在建筑物內(nèi)關(guān)閉。 同時(shí)，自動(dòng)扶梯可以作為疏散人員的樓梯。疏散能力可表示為：

（5）

其中，Bb代表過(guò)道寬度，bb代表墻壁或障礙物的寬度。Nb代表過(guò)道數(shù)目。

（三）相向流因素

疏散通道中的人流量是可變的。它受到人群運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，心理狀態(tài)，過(guò)道設(shè)計(jì)的影響。因?yàn)榭赡苡卸鄺l過(guò)道供選擇，或者人群不知道出口的方向，從而在緊急情況下出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。

我們主要側(cè)重于室內(nèi)通道的對(duì)象研究，定義流量比“r”來(lái)表示人流量與相對(duì)運(yùn)動(dòng)總流量的比值。定義主流方向比r≥0.5，然后：

（6）

其中， ? ? ? ? ? 分別表示主流和反向人流的流動(dòng)量。

仿真后，我們進(jìn)行擬合分析并得到以下公式：

（7）

其中 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 的擬合值分別為27.3394，117.8585，-227.2024， 168.7963。

四、其他考慮因素

人群的多樣性包括老人和年輕人，團(tuán)隊(duì)旅行，殘疾人等情況。

年齡對(duì)生理學(xué)有一定影響。年齡影響人們感知危險(xiǎn)和行走速度的能力。身體狀況對(duì)疏散也必定有影響。團(tuán)隊(duì)旅行帶來(lái)的群體心態(tài)和恐慌使乘客容易受到周圍人的感受和行為的影響，無(wú)法冷靜地判斷，并且經(jīng)常在疏散過(guò)程中導(dǎo)致沖突和阻塞，這也正是相向流產(chǎn)生的原因之一。

五、針對(duì)大規(guī)模擁擠的特殊環(huán)境的策略

1.預(yù)設(shè)算法系統(tǒng)根據(jù)人體流量信息（人體流量檢測(cè)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別，紅外線統(tǒng)計(jì)人數(shù)）的總結(jié)，獲得最佳的疏散方案。當(dāng)危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，及時(shí)產(chǎn)生最佳路由方案并發(fā)出警報(bào)，該警報(bào)由語(yǔ)音引導(dǎo)，疏散標(biāo)志等組成。

2.預(yù)置算法系統(tǒng)需合理安排人員的分布和數(shù)量，使管理人員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)安全到達(dá)疏散目的地。

3.應(yīng)采用國(guó)際標(biāo)識(shí)以應(yīng)對(duì)國(guó)際語(yǔ)言障礙問(wèn)題。通過(guò)使用國(guó)際高應(yīng)用語(yǔ)言，減輕了人員的恐慌，使他們能夠有條不紊地聽取指導(dǎo)并疏散。

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