《時空非均勻人群疏散動力學建模及災害風險最小化設計》是依託華中科技大學，由陳建橋擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：時空非均勻人群疏散動力學建模及災害風險最小化設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳建橋
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
突發事件下公共場所的人員疏散是重大的公共安全問題。由於社會倫理和安全方面的原因，用試驗的方法進行研究不太可能，最可行的辦法是進行數據歸納、理論分析、和開展數值模擬仿真。目前基於社會力模型或元胞自動機方法的疏散模型研究取得一定成果，但存在考慮因素單一、計算效率不高、適用範圍有限、鮮有套用實例等問題。本課題考察人群疏散的典型特徵和作用機理，考慮心理生理的影響和人員受傷等微觀非均勻要素，建立將粒子群算法和元胞自動機方法相結合的新型人群疏散動力學模型。相比現有文獻結果，具有考慮因素多樣、速度描述自然、體現內在的隨機性和時空非均勻等特點。進而確立典型公共場館因突發事件導致的災害風險評估方法和風險最小化設計原則。本課題成果將深化對人群疏散行為機理和演化規律的認識，為大型公共建築的防災設計、安全疏散性能評估、日常管理和應急決策提供參考和依據，以有效避免或降低突發事件所帶來的人員傷亡和財產損失。
結題摘要
突發事件下公共場所的人員疏散是重大的公共安全問題。由於社會倫理和安全方面的原因，用實驗的方法進行研究不太可能，最可行的辦法是進行數據歸納、理論分析、和開展數值模擬仿真。目前基於社會力模型或元胞自動機方法的疏散模型研究取得一定成果，但存在考慮因素單一、計算效率不高、適用範圍有限、鮮有套用實例等問題。本課題主要成果是：（1）、採用元胞自動機方法，在移動的格子氣模型基礎之上，發展了突發事件下非均勻格子氣人群疏散模型。相比現有文獻結果，具有考慮因素多樣、速度描述自然、體現內在的隨機性和非均勻等特點。本模型中人群位置移動更新規則依賴於局部人群密度和出口擁擠度。出口信息因子 是影響人群疏散過程的一個關鍵因子，它的取值依賴於局部人群密度。人員之間的相互作用力以及人員與周圍牆壁之間的作用力由移動步長、個體之間距離的非線性函式來定義。（2）、發展了基於粒子群（Particle swarm optimization，PSO）場方法的新型人群疏散動力學模型，該模型考慮人員之間的相互作用，考慮實時局部密度的變化，調整個體的最大速度以及保有區域尺寸，具有時空非均勻的特點。引入個體衝量和受傷衝量閾值，考慮人員受傷對疏散過程的影響，同時還比較了多出口疏散與單出口疏散的特點和效率。（3）、引入高程因素，建立了擴展的非均勻格子氣模型。高程因素用來描述人群粒子在空間中的高度值。為了進一步研究火災下的人群疏散規律，建立了火場與人群相互作用模型（agent-based fire and pedestrian interaction model）。根據事件樹評估方法，確定室內（以教室為例）火災風險的一般步驟。（4）、上述模型分別用於教室以及捷運站的人群疏散模擬，得到合理、有參考意義的結果，計算結果與教室內疏散試驗結果進行了對比分析。本課題成果將深化對人群疏散行為機理和演化規律的認識，為大型公共建築的防災設計、安全疏散性能評估、日常管理和應急決策提供參考和依據，以有效避免或降低突發事件所帶來的人員傷亡和財產損失。
