人行設施出入口高密集人群疏散行為和管理對策研究

《人行設施出入口高密集人群疏散行為和管理對策研究》是依託同濟大學，由菅肖霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：人行設施出入口高密集人群疏散行為和管理對策研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：菅肖霞
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

人群疏散問題是國內外行人交通管理領域的重要課題。現有的大量研究工作以密度不大於7ped/m2的行人疏散問題為主，較少考慮高密情形，尤其是常見的人行設施出入口周圍人群密度遠遠超過7ped/m2，存在安全隱患。行人以推動前方行人的方式前進，當行人無法忍受巨大推力時，容易倒地，引發其周圍行人的恐慌而無序亂撞，最終導致踩踏事故。本項目將研究行人在高密集情形下的有限理性運動行為和安全通行策略。一方面通過細化行人占據空間，量化行人的接觸推擠作用力，建立耦合推力場的加細格線費用勢函式場元胞自動機模型，模擬高密度行人流的過度擁擠、倒地現象，探究行人之間的微觀作用機理；另一方面利用模型檢測和警示高密度點，採用實時開關入口限流，結合指導行人自行側身、繞行的管理策略，以疏散局部區域的過度擁擠狀況，避免事故發生。本項目充分利用人群與管理者之間博弈作為行人安全管理設計的前提，並利用數值模擬驗證所提策略的可行性。

結題摘要

本項目主要通過建立耦合相互作用力場的費用勢函式場元胞自動機模擬，模擬分析人群在高密度情形下的有限理性行為，以及推擠倒地現象，並在此基礎上，設計安全通行策略並驗證策略的有效性。主要內容與重要結果包括三個方面。第一，建立耦合行人之間擠壓作用力場的勢函式場元胞自動機模型，用於模擬單向行人流在斜坡場景中的疏散問題。利用模型分析斜坡角度、人群密度與行人擠壓倒地現象之間的作用機制，提出兩兩結隊行走策略可以減少倒地人數。模擬結果表明採用兩兩結隊行走策略時倒地人數不超過總人數的10%。第二，建立了耦合作用力場的費用勢函式場元胞自動機模型，套用於模擬具有兩個出口的斜坡人群疏散問題，分析行走區域斜坡傾斜程度、兩個出口位置分布情況對於行人疏散行為的影響。在人群擁擠的情況下，也考慮了聚集推力對於人群疏散的影響。數值模擬結果表明，最佳的出口位置分布為：斜坡頂部與底部各有一個出口，且出口均位於頂部與底部的中間位置，此種情形可有效阻止行人倒地現象中的“多米諾”效應。第三，建立斜坡通道中雙向行人流模型。考慮到人群密度增加時, 行人之間的擠壓、衝突作用均增強，加之，斜坡傾角越大，行人行走的穩定性越差，易引發推擠倒地的安全隱患。模型考慮行人之間作用力和通道傾斜度影響，用於模擬雙向行人流動態和倒地現象。數值模擬結果得出：當通道坡度、行人入流密度增加時，上坡人群的倒地機率達40%，而下坡人群的倒地機率高達60%。在此基礎上，考慮到我國行人偏向右邊行走的習慣，以及人群的跟隨相應，通過劃分兩個方向人群的入流位置，將兩向行人流分為兩股互不干擾的行人流，從而解決行人之間的擠壓與衝突，並通過模擬驗證該策略可以避免倒地現象發生。以上研究成果從指導行人疏散路徑\人行設施設計，以及雙向行人流複雜性的角度，分別提出安全疏散策略，為實際人群疏散指導的套用推廣提供必要的理論依據。