基於自組織臨界性沙堆模型的人群疏散穩定性分析

《基於自組織臨界性沙堆模型的人群疏散穩定性分析》是依託同濟大學，由趙榮泳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於自組織臨界性沙堆模型的人群疏散穩定性分析
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙榮泳
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

突發災害條件下人群疏散過程中的恐慌傳播是導致人群失穩，引發踩踏事件的重要原因，損失慘重。本項目分析災害條件下人群的恐慌心理和行為特徵，遴選影響疏散個體的生理和心理因素、環境因素和社會因素。以基於群智慧型的人群疏散模型為基礎，採用自組織臨界性理論，構建恐慌傳播的人群疏散自組織臨界性沙堆模型，統計量化疏散個體的生理和社會特徵以及恐慌程度，並映射為沙粒形狀和粒徑特徵，建立恐慌映射關係，將人群疏散的穩定性問題轉化為動態的非均勻粒徑沙堆模型穩定性問題。研究典型疏散情景下沙堆發生沙崩的標度、平均場值、上臨界維度等臨界行為特性和穩定條件。分析疏散情景要素對於疏散穩定性的作用機理和失穩演化過程。從恐慌傳播角度得出人群疏散穩定條件和動力學特徵，為預防災害條件下踩踏事件提供理論依據和方法支持。

結題摘要

研究背景： 隨著社會經濟和文化生活的繁榮，各類人群聚集活動越來越多，人群發生群集擁擠的可能性越來越高，更容易造成對沖、過度擁擠和踩踏等事故，導致嚴重的人員傷亡。疏散人群的群體行為中最具災難性的是由恐慌所致的人群踩踏，踩踏和過度擁擠導致了大量傷亡。人群疏散過程中的恐慌有時是源於火災等威脅生命的因素，有時則沒有顯性原因。全世界每年有數千人在人群聚集活動發生的突發事件中喪生。 主要研究內容： （1）以群集智慧型人群疏散模型為基礎，分析災害條件下人群的恐慌心理和行為特徵，遴選影響疏散個體的主觀因素、環境因素和社會因素。採用自組織臨界性理論，構建恐慌傳播的人群疏散自組織臨界性沙堆模型，統計量化疏散個體的生理和社會特徵以及恐慌程度，並映射為沙粒形狀和粒徑特徵，建立恐慌映射關係，將人群疏散的穩定性問題轉化為動態的非均勻粒徑沙堆模型穩定性問題。（2）研究典型疏散情景下沙堆發生沙崩的標度、平均場值、上臨界維度等臨界行為特性和穩定條件。（3）分析疏散情景要素對於疏散穩定性的作用機理和失穩演化過程，從恐慌傳播角度得出人群疏散穩定條件和動力學特徵。 重要結果： 麥加朝覲幾乎每年都會發生踩踏事件，2015年麥加朝覲過程中發生的踩踏事件（近2000人傷亡）是近幾十年來傷亡最大的踩踏事件。對該典型踩踏事件進行系統性地案例研究，提出穩定性判斷模型，並給出了人群失穩的臨界條件。為大規模人群踩踏提供了重要的模型庫和資料庫技術支撐。 關鍵數據： 當局部地區的人群密度達到7人/m^2（2015年麥加踩踏案例仿真數值為7.1345人/m^2），人群發生踩踏；自組織臨界狀態人群之間“相互作用力”約0.02/ s^2（P(r ⃗,t)=ρ(r ⃗,t) [Var]_(r ⃗,t) (V ⃗)）。 科學意義： 本項目從系統工程角度，綜合運用信息科學、社會科學、管理科學和系統科學等多學科理論，基於現有人群疏散的群智慧型模型，引入自組織臨界性理論，通過構建人群恐慌映射網路，將人群疏散的穩定性問題轉化為恐慌沙堆模型穩定性問題，深入研究人群疏散穩定條件和失穩演化機理，揭示踩踏等惡性事故的臨界特性與演化機理，以科學防範踩踏事件。