樓房?jī)?nèi)人員逃生流的自動(dòng)機(jī)模擬研究.pdf

1、近些年來,人口的增長(zhǎng)給我們帶來了許多社會(huì)問題,其中行人流的堵塞問題正逐漸受到人們的關(guān)注。行人的堵塞會(huì)造成許多嚴(yán)重的事故,并由此帶來巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。所以,對(duì)行人流理論進(jìn)行研究已經(jīng)成為當(dāng)前一件極為緊迫的事。行人流是一種由具有相互作用的行人構(gòu)成的多粒子體系,它具有和交通流相似的許多特點(diǎn)。比如當(dāng)密度增加的時(shí)候,系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)各種復(fù)雜的行為,如自組織現(xiàn)象和阻塞相變等。為了研究和描述這些現(xiàn)象,人們已經(jīng)提出了許多模型。這些模型從不同的角度出發(fā)對(duì)行人

2、流進(jìn)行了模擬。本文對(duì)其中一些具有代表性的模型,如流體動(dòng)力學(xué)模型、社會(huì)力模型、偏向隨機(jī)行走格子氣模型以及元胞自動(dòng)機(jī)模型等進(jìn)行了介紹,并將它們各自的特點(diǎn)進(jìn)行了比較。本文的主要工作包括以下四個(gè)方面。首先,運(yùn)用偏向隨機(jī)行走格子氣模型對(duì)樓道內(nèi)的逃生行人流進(jìn)行了模擬,討論了疏散時(shí)間和系統(tǒng)各參數(shù)之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),疏散時(shí)間tc與樓道寬度W和偏向強(qiáng)度D之間具有緊密的聯(lián)系,它們滿足比例關(guān)系:tc∝W-0.85±0.04和tc∝D。而入口寬度和入口間隔的

3、變化對(duì)疏散時(shí)間并不產(chǎn)生影響,它們只會(huì)影響疏散行人流在擁堵區(qū)域的最低流量。第二,運(yùn)用多速元胞自動(dòng)機(jī)行人流模型對(duì)上述疏散過程進(jìn)行了模擬,并同樣討論了疏散時(shí)間和系統(tǒng)各參數(shù)之間的關(guān)系。模擬結(jié)果驗(yàn)證了上述偏向隨機(jī)行走格子氣模型中的結(jié)論,并且還得到了疏散時(shí)間tc與行人最大速度Vmax之間的關(guān)系:tc∝Vmax-α。第三,結(jié)合偏向隨機(jī)行走格子氣模型中方向選擇概率的計(jì)算方法,以及元胞自動(dòng)機(jī)模型中的碰撞避免規(guī)則,提出了一個(gè)新的元胞自動(dòng)機(jī)行人流模型,并運(yùn)用

4、它對(duì)房間內(nèi)的逃生行人流進(jìn)行了模擬和研究。模擬的結(jié)果表明,出口寬度是影響房間內(nèi)人員疏散時(shí)間的關(guān)鍵參數(shù)。此外,通過模擬還得到了比Tajima等人的研究結(jié)果更為符合實(shí)際情況的行人空間分布圖。第四,在由樓道和若干房間共同組成的樓房系統(tǒng)中,運(yùn)用上述元胞自動(dòng)機(jī)模型對(duì)人員逃生流的演化過程進(jìn)行了模擬。模擬的結(jié)果表明,影響樓房?jī)?nèi)人員疏散時(shí)間的關(guān)鍵參數(shù)是樓道寬度W及樓道內(nèi)行人的最大速度Vmax。房間出口寬度的變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的疏散時(shí)間沒有影響。而且模擬的結(jié)果