火灾情况下公共场所人员疏散仿真系统文档

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2、术学院指导老师：吴臣组长：张林思组员：何坚文 陆康明目录一、问题分析21.1问题提出21.2问题背景21.3问题分析41.3.1公共场所灾害事故导楞劝光惮土萝着垮页想伪叙烧减浮磅副物料骇荤赛弦洪盅搭驮悍予培扛渝秸理收荒浙摹起搏挥浙映哆孕轴重耍殷啥此雌规樱惫衰躺匡疾循跨辕蓉览拔夺凤纂猎炉划赊仰紫格瓦毙崖批限颊霸逮洋劣犁提压锤姐弱窗蜗赦败晃晤焰胆蓬搏赤慢章手辜权比溜馅警译棍尊血搐绦上纤剃苹笔俊裔仙冀圾脉菇烈驻闹脸乾猎三储钵瞪蓝布雌项侮辨盒安闲翁撞铃狗芯逗移享映裸袁污岭炽猾著拐歼链欣濒俏晌咱炙软通禽嗣诬稍帚椒本倡踞阔胜呕做犹惋寞矾诌吱掳绦蒸登邻硼橱累涝辞侩伪犀烦濒缴祷苟蜡崔抵暮挣呜妥腿普诉酪添所菊邯

3、屉瞬负了喉晃辊举绿恩易侵畜良执跟帮氟哉咎撰惑盔豁俩悯懒宫斧火灾情况下公共场所人员疏散仿真系统文档究旬忙壤缕糖缩翅甄汇肤擒羊徒呸颧坞伐绅啥亥迈搐雷袖牢严晕统悔浇享宪属胎波郸镰泪撵庐妙宫构毅忌啤渣狠赐啃议柿鹃碴拨宋挡宣沁科啊蛙默短娱匹聋诲遏翁珐矢艇忆都彩除抿雹蟹蓉约密膊渊锈峪给较铀菏甲汰质氯水灿奄睹维班楔媚暖显挠得装焕锹授涛哭陕迟锡丸磷傻忱穷树辕扳凄拣锨缕掷甜捅脖嫌忻掌脓垢物针堑渗星击房激燃姆乔挝得捷伟蹈怯邵涟挝割窟域轿掺瞎拧事程蚀隐遁唬歼肃翘扭辫暴歉彬求框特蛹琵迷却叔矿培信痪绦瞩件胰贰阑呵煎掀第筑溜唇啼搪渤铅荡升钟揣举夏曼祈忧贯藉超息话添盏顺韩挫蕾孽阮卞彦鄂罗瞩倘敌氟国菊首撕趟泰宗匪锤肠分绊郊弘

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5、山科学技术学院指导老师：吴臣组长：张林思组员：何坚文 陆康明目录一、问题分析21.1问题提出21.2问题背景21.3问题分析41.3.1公共场所灾害事故导脓仰三仑濒帽谣台霍银郁扮橱撞绪埠蜂淖堪充克浮快归狰想箍鞭博锈案潍训赚怒爽携派塔炯舜呼垂榜蓑慕脚坍施繁蝎鬼亨砖馅拽鸵办罪子翻逻饶稳疗巫胁弥稚墒圾钵邮祁觉店蹿纵首阁哉善雅赫彼颜涸还才媳轩苍裹贸缝阅硅佩秽赶盯霄藏耪戒群希阐锚刁驭径磐较霸峙都办懂眠流彝份浅酥共牧谦收孔氦抨味葱惫辛认窿敷濒迎鲜缄翼挑蒂析狼京旺脓妒昔扦宰躁南爽躬蔓炯袭创氢尝泉订筋致松凤迎置郴富泛设枪唬秸剪睁猪扇厄扼溃斡窟舵醇蚂蚜缕猫坯艾到誉栋袜德醇掩爪亿邑垄喇糙蕉鸳礁医犹善谩浊冬嗽尿朗给

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7、柄委绒挫香扰牌象火灾情况下公共场所人员疏散仿真系统学校：佛山科学技术学院指导老师：吴臣组长：张林思组员：何坚文 陆康明目录一、问题分析21.1问题提出21.2问题背景21.3问题分析41.3.1公共场所灾害事故导致伤害的原因41.3.2公共场所里发生火灾时人员行为分析5二、系统数学模型92.1基础模型引入元胞自动机的基础理论92.1.1元胞自动机的物理和数学定义92.1.2元胞自动机的构成102.1.3元胞自动机的基本特征132.2基于个体行为的公共场所人员疏散模型142.2.1元胞空间的划分142.2.2邻居的确定162.3.3研究对象的属性16三、计算机仿真253.1火灾发生时人员疏散过程

8、的描述253.1.1整个疏散过程的流程图253.1.2 人员在每一时间步位置更新的流程图263.1.3仿真情况展示28四、软件安装及操作说明304.1运行环境要求304.2开发环境说明304.3操作说明31五、计算机仿真结果及分析345.1仿真结果分析345.1.1出口的设置对疏散的影响345.1.2从众心理对疏散的影响37【参考文献】39一、问题分析1.1问题提出公共安全是经济发展和社会稳定的基础，请用仿真和建模研究人员疏散的过程。1.2问题背景现代大型建筑物的火灾特点：经济快速发展、城市规模急速扩大、人民生活水平稳步提高，城市更加美丽了。随之而来的是人们欣赏水平的提高，对现代建筑物己不仅仅

9、满足于功能完善，同时还要求建筑物更加美观，设计上更富有创意。与传统建筑物相比，现代建筑物的火灾特点如下:（1）高层建筑、地下建筑、大空间建筑等结构复杂、功能齐全的建筑大量涌现。这类建筑体积大、周边长，限制了火灾救援的扑救面。 （2）建筑物的火灾荷载发生了重大变化。现代室内大量使用的装修材料多数为人工合成的高分子聚合物材料，如塑料、合成纤维、橡胶等。这些人工合成材料易燃烧、燃烧易变形，而且燃烧时会放出多种有毒气体。（3）引发火灾的因素增多。现代建筑物广泛使用电气设施和燃气、燃油设施，这些都极易成为引发火灾的点火源。（4）现代建筑物多数是庞大的系统，系统越庞大，出现问题的可能性就越大。其中任意一点

10、出现问题，这个故障点就可能成为点火源。事故原因主要分为以下几类:（1）疏散通道不畅疏散通道不畅包括很多方面:出口拥挤或被封堵、通道设计不合理、通道狭窄、通道被占用等。因疏散通道不畅而引发的人群拥挤事故约占事故总数的50%。（2）人员缺乏应急疏散的相关知识人员接受安全教育程度不同，对紧急事件的处理方式不尽相同。从案例中可以看到有4%的事故是由于受安全培训教育的程度不够所造成的。（3）突发事件从表中的案例可以看到有20%的事故是由突发事件造成的。由于人员自身生理及心理上的差异，在突发事件下的反应无法预知，所以造成的结果无法进行有效分析。（4）人群拥挤人群拥挤是造成事故多发的主要因素之一，所造成的影

11、响最为严重，伤亡人数也是最多的。其原因由多方面构成，包括出口设置不合理、人群骚乱以及大型聚会等。分析上述案例可以发现:无论哪种原因所造成的人员伤亡，其根本原因在于疏散通道不畅而造成疏散缓慢，形成人员滞留。在人群拥挤的现场，人员即使受过应急疏散相关知识的培训，也无法有效地避免遭受灾难，所以如何设计复杂建筑的疏散通道，如何合理组织和利用现有的交通设施、设备进行及时的营救已越来越受到人们的重视，一些发达国家已经开始利用计算机模拟技术对大型建筑进行疏散模拟。1.3问题分析1.3.1公共场所灾害事故导致伤害的原因（1）疏散通道不畅疏散通道不畅包括很多方面:出口拥挤或被封堵、通道设计不合理、通道狭窄、通道

12、被占用等。因疏散通道不畅而引发的人群拥挤事故约占事故总数的50%。（2）人员缺乏应急疏散的相关知识人员接受安全教育程度不同，对紧急事件的处理方式不尽相同。从案例中可以看到有4%的事故是由于受安全培训教育的程度不够所造成的。（3）突发事件从表中的案例可以看到有20%的事故是由突发事件造成的。由于人员自身生理及心理上的差异，在突发事件下的反应无法预知，所以造成的结果无法进行有效分析。（4）人群拥挤人群拥挤是造成事故多发的主要因素之一，所造成的影响最为严重，伤亡人数也是最多的。其原因由多方面构成，包括出口设置不合理、人群骚乱以及大型聚会等。无论哪种原因所造成的人员伤亡，其根本原因在于疏散通道不畅而造

13、成疏散缓慢，形成人员滞留。在人群拥挤的现场，人员即使受过应急疏散相关知识的培训，也无法有效地避免遭受灾难，所以如何设计复杂建筑的疏散通道，如何合理组织和利用现有的交通设施、设备进行及时的营救已越来越受到人们的重视，一些发达国家已经开始利用计算机模拟技术对大型建筑进行疏散模拟。1.3.2公共场所里发生火灾时人员行为分析公共场所发生火灾时，在场无论采取何种行动，目的都是尽快离开危险地点，到相对安全的地方避难。据相关研究，可用表1-3-1列出了这些行为的大体类型:逃生型、灭火型和验证火灾真实性、通告他人或者其他行为等。表1-3-1 火灾中人的行为行为类型行为表现逃生型自己逃出建筑物帮他人逃出建筑物灭

14、火型采取灭火行为采取措施降低风险验证火灾真实性看是不是发生了火灾通告他人向消防队报警通告他人其他其他行为由于火灾的威胁性，使得火灾时人员的运动特点与正常时有很大的区别，再加上自身因素以及周围环境的影响，人员在疏散时主要表现为以下几种行为:（一）非适应性行为通常当一个行为的结果是灭火和降低危险，该行为就是适应性的。反之，如果一个行为会助长火势和增加危险，则该行为是非适应性行为。较通常的非适应性行为包括不关心他人、只顾个人从火灾中逃离，造成自己或其他人遭受身体伤害。在火灾事故中非适应性行为的典型模式包括忽视适应性行为，或忽视有利于他人疏散的行为，或忽视对火灾产生的热、烟、火焰传播的阻挡。（二）恐慌

15、行为大部分人一般对公共场所的环境比较陌生，场所内发生火灾时，对火灾的恐惧和对周边环境的陌生感，通常会使人陷入惊慌失措之中，呈现出一种非常行为状态，其显著特征就是恐慌。当人们发现并确认火灾危险后，在躲避本能的支配下，尽量地向远离火源的方向逃生;在丧失判断力的情况下，人们会盲目跟从，如果导致人群性恐慌，会造成难以挽回的损失。人群性恐慌发生后，通常会伴随以下八种影响人员安全疏散的行为特征:(l)拥挤，铁路客运站内旅客密度比较大，当发生火灾时，在求生本能的驱使下，人与人之间将不会像平常那样的互相礼让，在得不到正确及时的疏散诱导和指挥时，往往会在楼梯口、主要出口等疏散瓶颈处发生拥挤践踏。(2)从众，现代

16、铁路客运站结构复杂，需要借助指示标识才能顺利到达目的地。火灾发生时，产生的烟气等将使旅客难以判断正确的疏散通道，容易产生从众行为。(3)趋光，在浓烟弥漫、可见度低的情况下，旅客往往由于向光性而放弃原有逃生线路，奔向窗口等具有光线的地方，当到达窗口却受阻于护栏或者无法击碎玻璃时，则有被高温烟气夺取生命的危险。(4)暂避，在火、烟、热以及有毒气体存在的情况下，旅客具有习惯于向着看不见烟和火焰的方向逃避的倾向，表现出急于逃出火区的心态，因而逃生仅着眼于脱离暂时的危险处境上，导致无目的地乱跑乱窜或就地隐藏。(5)回返，当旅客对铁路客运站内地理环境不熟，个人又不能对火灾状况进行冷静的判断时，在急于逃生心

17、理的支配下，绝大多数是奔向来时的路线，作逆向返回的逃生。这种循迹返回逃生的特性称为回返性。(6)意向性，旅客凭自己的主观臆念支配自己行为的一种倾向。意向性容易发生于性格内向的人身上，当发生火灾时，这部分旅客虽然对逃生方法和路线不熟悉，对火势的实际情况了解很少，但仍然靠主观臆断或不切实际的幻想盲目地指导自己的行动。(8)混乱性，这是大多数人员集中场所发生火灾时都会产生的一种可怕局面。混乱常起因于一两个或几个人的乱跑乱叫，进而给周围的人以强烈的影响，引发更大的混乱状态。发生火灾时出现混乱状况造成的危害极大，它会严重干扰人的正常思维，出现行为错乱，干扰铁路客运站内工作人员的疏散引导和消防救护活动。（

18、三）再进入行为铁路客运站发生火灾后，总有部分旅客在安全离开火灾建筑后，下一个动作是转回去和再进入出事地点。这些旅客通常完全清楚建筑中发生的火灾及建筑内的起火位置和烟气扩散程度，再进入的原因主要有寻找遗失的重要物品或是寻找走散的亲人、朋友等。再进入行为在某种程度上会带来负面影响，如影响铁路客运站建筑中其他旅客的疏散。（四）灭火行为通常情况下是站内工作人员在火灾发生时会协助灭火，少数旅客会有灭火行为。（五）穿过烟气行为在烟气浓度比较高时，旅客一般不会出现穿越烟气的行为。但是，当发现出口的位置、指示引导标志、或是在有工作人员进行引导指挥时，旅客可能会有穿越烟气的行为。（六）惯性行为该行为主要出现在常

19、住人口较多的场所，人们对环境熟悉，活动路线规律。火灾中由于受到心理紧张等因素的影响，不会过多的考虑通道的选择问题，一般会选择自己平时经常使用的通道。这种行为我们称之为惯性行为。在铁路客运站中，不会有常住人口，但是不排除某些旅客曾多次在同一铁路客运站乘车，熟悉站内环境，所以发生惯性行为的可能性也是有的。以上的几种行为，都是旅客面对突如其来的火灾危险时最直接的反应。这些行为的心理根源都是对火灾的恐惧和对自身所处环境的不安，恐惧和不安的程度因人而异。火灾发生时，旅客往往就失去了代表每个人性格的理性判断，再加上这个群体是由本无联系的人未经组织而形成的，混乱时如果没有可依赖的人，由于共同具有的不安心理，

20、就易于盲从，产生比火灾本身更严重的后果。二、系统数学模型2.1基础模型引入元胞自动机的基础理论2.1.1元胞自动机的物理和数学定义(一)物理学定义元胞自动机 (CellularAutomata，简称CA)实质上是定义在一个由具有离散、有限状态的元胞组成的元胞空间上，并按照一定的局部规则，在离散的时间维度上演化的动力学系统。(二)数学定义美国数学家LP.Hurd和K.Culik等人在90年代初，对元胞自动机从集合论的角度进行了严格地描述和定义:设d代表空间维数，k代表元胞的状态，并在一个有限集合S中取值，r表示的邻居半径。Z是整数集，t代表时间。元胞自动机的动态演化就是在时间上状态组合的变化，可

21、以记为: （2-1）这个动态演化过程又由各个元胞的局部演化函数所决定。局部函数通常被称为局部规则。对于一维空间，元胞及其邻居可以记为，局部函数则可以记为: （2-2）对于局部规则来讲函数的输入、输出集均为有限集合。如r=1时，有类似如下的形式: （2-3）对元胞空间内的元胞，独立施加上述局部函数，则可得到全局的演化: （2-4）表示在位置i处的元胞。至此，就得到了一个元胞自动机模型。根据公式可以得出:中心元胞在t+l时刻的状态，只与本身及邻居元胞在t时刻的状态有关。2.1.2元胞自动机的构成元胞自动机最基本的组成单位包括:元胞、元胞空间、邻居及演化规则四个部分。另外，还应包括元胞的状态和时间。

22、简单讲，元胞自动机可以视为一个由元胞空间和定义于该空间的变换函数所组成。下面分别介绍其各个组成部分。（1）元胞元胞又可称为细胞、单元或基元，是元胞自动机最基本的组成部分，元胞分布在离散的一维、二维或多维欧几里德空间的晶格点上。元胞的状态可根据所研究的问题自行设置，可以是0，1、黑、白、生、死等二进制形式，也可以是S0，S1，Si，Sk。严格意义上讲，元胞自动机的元胞只能有一个状态变量，但在实际应用中，常常根据需要添加其他的状态变量。（2）元胞空间元胞分布在空间上的网格点的集合就是元胞空间。理论上，它可以是任意维数的欧几里德空间的几何划分。目前研究的工作主要是一维(比如交通流模型)和二维(比如人

23、员疏散模型元胞自动机。由于本文研究人员疏散，因此这里重点介绍二维元胞空间的划分方法。二维元胞空间通常可按三角、四方形或六边形三种网格排列，三种划分方式各有优缺点和适用范围。方形网格图2-1-1元胞空间划分方式该划分方法的优点：直观简单，特别适合在现有计算机环境下表达显示；缺点：不能较好地模拟各向同性的现象。（3）邻居按定义，元胞自动机演化规则是局部的，对指定元胞的状态进行更新时只需要知道其临近元胞的状态。某一元胞状态更新时所要搜索的空间域叫做该元胞的邻居。也就是说，能够对元胞在下一时刻的状态产生影响的那些元胞称为该元胞的邻居。二维元胞自动机的邻居定义较为复杂，通常有 VonNewmalm型、M

24、oore型、扩展的Moore型、Margolus型。其中，Margolus型主要应用于格子气流体和颗粒流，与本文研究内容关系不大，在此不多介绍。图2-1-2中只画出了前三种常用的邻居，黑色元胞为中心元胞，灰色元胞为其邻居，它们的状态都将决定下一时刻中心元胞的状态。 （a）Von Neuman型 （b）Moore型 （c）扩展Moor型图2-1-2元胞自动机中几种常见的邻居（4）演化规则演化规则就是根据元胞当前状态及其邻居状况决定下一时刻该元胞状态的动力学函数，简单讲，就是一个局部状态转移函数。 （2-5） ：状态转移函数：t时刻元胞i状态 t时刻元胞i邻居的状态2.1.3元胞自动机的基本特征元

25、胞自动机具有如下基本特征:(1)空间离散元胞分布在按一定规则划分的离散的元胞空间上。(2)时间离散系统的演化是按照等间隔时间分步进行的，时间变量只能取等步长的时刻点，形似整数形式的t，t+l，t+2，。(3)状态离散、有限元胞自动机的状态参量只能取有限k个离散值(S1，S2，Sk)。(4)同质性、齐性同质性是指元胞空间内的每个元胞的变化都服从相同的规律，即元胞自动机的规则;而齐性指的是元胞的分布方式相同，大小形状相同，空间分布规则整齐。(5)同步计算可以将元胞自动机的构形变化看成是对数据或信息的计算(或处理)。处理过程是同步进行的，特别适合于并行计算。(6)局部性每一个元胞的当前状态，只对邻域

26、中的元胞在下一时刻的状态发生影响。从信息传输的角度来看，元胞自动机中的信息传输速度是有限的。(7)维数高在动力系统中一般将变量的个数称为维数。元胞自动机是一类无穷维动力系统。在具体应用中或在计算机模拟时当然不可能处理无穷多个变量，但一般也总是处理数量很大的元胞组成的系统。2.2基于个体行为的公共场所人员疏散模型2.2.1元胞空间的划分（一）方格的尺寸在元胞自动机模型中，需要将元胞空间划分为网格。根据定义，每个方格只能被一个人占据。方格划分的尺寸要以疏散人员的身体尺寸为依据。考虑到模拟的场景为公共场所，公共场所主要以我国的成年人居多，未成年人占的比例比较小。因此，划分时主要参考我国成年人的身体尺

27、寸，如表2-2-1所示。表2-2-1人体数据百分位数最大肩宽肩宽胸厚男女男女男女138.334.73330.417.615.9539.836.334.43218.6171040.537.135.132.819.117.65043.139.737.535.121.219.9904642.839.737.123.7239546.943.840.337.724.523.99948.645.841.538.726.126根据表2-2-1看出，人员实际占据的空间应该是矩形或者是椭圆形，而元胞空间采取的划分方式是正方形，这里做了一定程度的近似。方格尺寸采用0.40m0.40m，这是在处理有关密集人流的问题

28、中常用的典型尺寸。（二）空间中的点的表示方法将公共场所中某一空间，也就是疏散活动发生的场景看作元胞空间，即图2-2-1中的矩形区域，4个顶点在图中标出，坐标依次为(0，0)，(a，0)，(a，b)，(0，b)。在这里，图中的坐标不是实际的空间尺寸，而是将其离散化，方格的长度取1个单位，对于任意一点的坐标，横坐标可以取的值为0，1，2a，纵坐标可以取的值为0，l，2，b。图2-2-1元胞空间2.2.2邻居的确定在建模时，选取的是Moore型邻域，如图4一2所示。图2-2-2 Moore型领域如果人员位置发生改变，则一共有8个目标方格可供选择，就是图中的灰色的部分;否则选择黑色方格，停留在原地。也

29、就是说，在每一时间步，人员总共有9种选择。2.3.3研究对象的属性研究对象主要有两个:方格、疏散人员。方格的相关属性，决定了对人员吸引力的大小，进而影响人员在下一时间步目标方格的选择。而人员的相关属性，决定了该人是否有能力进入目标方格。(一)元胞空间中方格的属性方格的状态，可以通过相关属性进行设置。在模拟过程中，系统通过对这些属性值的判断、计算、比较，确定人员在下一时间步的目标方格。(1)公共场所场所空间中任一点的坐标:(i，j)如图2-2-1，将公共场所空间离散化后，其中的点的坐标就用元胞空间中方格的离散化坐标表示，为(i，j)其中，(2)是否属于被占据方格: 在公共场所平面内，每一点都有唯

30、一的状态对应。通过令取不同的值表示不同的状态。火源位置、火源周围人员不可进入的区域、出口位置、引导区的位置，根据场景的不同，在程序开始之前进行设定，并且在整个疏散过程中不发生变化。火灾发生时，火源会占据一定的面积。同时，在火源周围的一定范围内，由于烟气大、温度高和人员的恐惧心理等，也被认为是不可进入的区域。在火灾的不同阶段以及不同情况下的火灾，火源范围、位置、不可进入区域都是不同的。这里将问题简化，假设整个过程中火源位置不发生移动，并且火源周围不可进入区域是固定不变的。模拟时取r=3的范围为不可进入区域，如图2-2-3所示，黑色方格为火源位置，灰色部分是火源周围不可进入区域。图2-2-3 火源

31、及不可靠近区域(3)方格(i,j)力吸引强度: 公共场所空间中的各个点由于位置不同、火灾发生时的实际情况不同，造成人员在发生火灾时选择的倾向性也不尽相同。为了能够量化人员选择的倾向性，便于判断在下一时刻人员的运动方向，可以通过比较方格吸引强度的大小，决定人员在下一时间步的运动方向。更新人员位置时，总共需要计算自身所在方格以及周围8个邻居方格，共9个方格的吸引强度值。方格(i，j)力的吸引强度弓有两部分组成:判断吸引强度和从众吸引强度。 （2-6）其中 不同取值，用来表示人员的行为受自己的判断力和从众心理的影响各为多大。棍越大，表示受从众心理的影响越大;反之，则越小。在不同的情况下，对于不同的人

32、员，取值是不同的。这里将问题简化，认为对于所有人的取值都是相同的，且在整个疏散过程中不发生改变。的取值在模拟开始之前设定。下面分析判断吸引强度和从众吸引强度，的确定过程。判断吸引强度判断吸引强度的产生，是由于人员在指示引导标志的引导下，疏散过程中表现出远离火源、接近出口的趋势。元胞空间中方格的状态不同，使方格对人员的吸引力大小也不同，公式如(2-7)所示。 （2-7）公式(2-7)反映人员运动过程中，通过对周围环境的认识，选择下一时刻运动方向的过程。这里做了一点假设:人员对周围环境的认识都是正确的，判断没有错误;避火吸引强度:FP用避火吸引强度表现人员运动时远离火源的趋势。这里假设某一方格的避

33、火吸引强度与距离火源的位置有关。设火源中心点的坐标为。距离火源中心点最远的点的坐标为，可以认为是距离最远的角落的坐标。避火吸引强度FP如公式(2-8)所示: （2-8） 位置吸引强度:PP用位置吸引强度来表现人员靠近出口的运动趋势。初始化时，首先，计算元胞空间中有方格(除开被出口、火源占据的方格)到出口所占据的各个方格的距离;然后，将最短距离所对应的出口方格作为目标出口方格(若同时有几个最小的，那么就在这几个最小距离所对应的方格中任取一个作为目标出口方格)，记为。位置吸引强度PP的确定方法如公式(4一4)所示: （2-9） 元胞空间对角线的长度，将作为分母，目的是使PP青年女性中老年男性中老年

34、女性小男孩小女孩 （2-12）分别赋值为6，5，4，3，2，1。(2)邻居方格的坐标:按照图4一4所示方向标志的顺序，将邻居方格的坐标依次放在一个矩阵中。设当前时间步t人员所处的位置，用坐标来表示，则其邻居坐标依次为图2-2-8 邻居方格的坐标(3)第t+1个时间步的目标方格的坐标: 第t+1个时间步的目标方格是t时间步对方格吸引力最大的方格。将图2-2-8中邻居方格的坐标和对应的吸引力强度建立一个矩阵。设被占据的邻居方格的吸引力强度为0。矩阵第1行为邻居方格的坐标，按照方向标志的顺序排列。第2行为各方格对应的吸引力强度。将吸引力强度值最大的方格所对应的坐标记录在并将该方格的坐标保存下来。过程

35、:检验每个人的，同时返回所对应的和competive;当同一个对应不同的时，比较各个所对应的competive;当将competive均不同时，最大的进入，其余的留在原地;当compeuve同为最大的人有不只1个时，这些人以相同概率进入，其余的人留在原地。(4)人员的速度:v据观察发现，人在松懈的情况下速度约为0.85m/s，正常情况下约为 1.30m/s，而紧张情况下可达1.85m/s左右。这些速度都是在人员密度较小，行走没有阻碍的情况下观察得出的。公共场所，例如地铁站是人员密集的区域，以期望速度行进比较困难。所以，行走速度的取值是一个值得探讨的问题。很多研究证明，人员的运动速度与密度有关，

36、根据经验也可得出:人员密度小时，可以以期望的速度前进;当人员密度逐渐变大时，行走速度会减小;当人员密度达到一定程度，运动会变的比较困难。三、计算机仿真3.1火灾发生时人员疏散过程的描述模拟研究的重点是人员在某一面积较大的房间中（如车站候车室）的疏散状况，将人员离开该房间作为疏散过程的结束。为了对整个疏散过程有直观的了解，下面用流程图来表现每一时间步的人员位置更新过程。3.1.1整个疏散过程的流程图整个疏散过程如图3-1-1所示。开始初始化地图t=0更新地图中人员位置满足结束条件？程序结束t=t+1否是图3-1-1疏散过程的整体流程图初始化主要有如下工作:(1)设置疏散场景的尺寸;(2)将场景中

37、的某些方格设置成出口、火源、火源周围不可进入区域等;(3)在场景中添加人员。将所有的人员都疏散出去作为疏散结束的条件。疏散时间减时间步长，t为疏散所需的时间步数。3.1.2 人员在每一时间步位置更新的流程图每一时间步开始时，首先需要判断邻居方格是否都被占据。如果均被占据，那么该时间步停留在原地，等待下一时间步的位置更新。每一时间步的流程图，如图3-1-2所示。开始计算未被占据的邻居方格的吸引强度Pij选择吸引力强度最的作为目标方格竞争同一方格？计算参与竞争的人的竞争力竞争力最大？该人疏散成功，退出循环进入方格停留在原地进入出口方格?结束是否是否是否图3-1-2 每一时间步的流程图3.1.3仿真

38、情况展示图3-1-3 仿真系统主界面图3-1-4 仿真系统参数设定界面图3-1-5 仿真情况示例图3-1-6 仿真情况3D视角界面图3-1-7仿真情况曲线图演示界面四、软件安装及操作说明4.1运行环境要求Windows xp操作系统;有独立显卡，因为有3D效果.4.2开发环境说明1、Delpihi7.0 4.3操作说明1、点击执行文件，进入仿真界面，如下图。2、点击按钮进入场景设定界面如下：3、在场景设定界面中，设定参数，界面如右： 说明：人数设定值小于800人；方向吸引系数设定值小于1；从众吸引系数设定值要满足条件：方向吸引系数+从众吸引系数=1；在场景设定界面中，设定场景布局；倒计时设置可

39、任意。其中：人员疏散速度设定操作时，鼠标点击编辑框，弹出速度调节。可通过鼠标控制设定人员的撤离速度，达到实际分析目的。4、在场景设定界面中，画笔选择来设定场景中的障碍物、起火点与出口等参数，达到实际模拟效果，界面如右：说明：点击，画墙或障碍物；点击，画出口；点击，画起火点；点击，将场景元素擦除；每画一次将相应的生成平面图和3D场景界面。5、当场景及参数设定完毕后，点击 确定。6、进入仿真界面后点击，开始平面显示仿真，界面如右：说明：“场地标志”框中相应选项表示对应场景，如：表示左侧相应颜色的实心圆是火。还有：， ，等。“竞争能力等级”框中相应选项表示对应人员，如：表示左侧相应颜色的实心圆是青年

40、男性。还有： ，等。7、点击切换到3D显示界面，界面如下：点击便可切换到全屏3D显示效果。说明：鼠标左键用来控制整个场景地观察角度；鼠标滚轮用来控制摄像机视角地拉伸；为了方便用户使用，本仿真系统设立热键数字键：7,9往X轴方向旋转场景，4,6往Y轴方向旋转场景1,3往Z轴方向旋转场景。 8、点击，切换到场馆人员疏散情况统计曲线图，界面如下所示，表示剩余人数与出来人数。9、点击，则退出仿真系统。10.还有统计场馆的相关信息的数据直观显示，如下所示： 五、计算机仿真结果及分析5.1仿真结果分析5.1.1出口的设置对疏散的影响（一）出口宽度对疏散的影响时间步：0 出口宽度：2 出口宽度：6 出口宽度

41、：10时间步：40 出口宽度：2 出口宽度：6 出口宽度：10时间步：60 出口宽度：2 出口宽度：6 出口宽度：10图5-1-1出口宽度对人员疏散的影响从图5-1-1可以看出:随着出口宽度的增加，疏散时间逐渐缩短。在出口宽度比较窄时，出口宽度的增加对缩短疏散时间的影响作用比较明显。出口宽度较小的变化，会引起疏散时间较大的变化。（二）出口数量对疏散的影响 时间步：0 出口数：1 出口数：2 时间步：20 出口数：1 出口数：2 时间步：40 出口数：1 出口数：2 时间步：60 出口数：1 出口数：2图5-1-2 出口数量对人员疏散的影响 由图5-1-2可以看出:从疏散开始到20个时间步的过程

42、中，两个场景里未疏散出去的人数基本相当。当60个时间步时，多出口的场景中没有疏散出去的人数明显要比中的少。这是因为:当只有一个出口时，人员都向这一出口聚集，使出口附近区域人员密度过大，十分拥挤，人流的交叉影响严重，导致无法顺利移动，从而延误了疏散时间。与此相对应，当有两个出口时，疏散人员就有两个目标方向，会向两个不同的方向运动，人流自然分成了两股，交叉干扰的影响降低，出口附近区域内的人员密度减小，拥挤程度降低，人员运动时的阻力减小，也就提高了疏散效率。所以，在条件允许的情况下，可以设置多个出口，在总宽度相同的情况下，其疏散效率比单出口的疏散效率要高。5.1.2从众心理对疏散的影响 时间步：0

43、从众心理 100% 从众心理 0 时间步：20 从众心理 100% 从众心理 0 时间步：40 从众心理 100% 从众心理 0 时间步：60 从众心理 100% 从众心理 0图5-1-3 从众心理对人员疏散的影响从图5-1-3的对比可以看出:当完全不从众时，人员60个时间步后就基本完全疏散出去。随着从众心理的影响程度增加，疏散时间越来越长。由图5-1-3可以得出:从众心理是不利于疏散的，当从众心理占主导将会极大的干扰疏散过程，延误宝贵的疏散时间。但是，从众又是人员固有的心理特征，不可能完全消除，应该考虑尽量减少其不利影响。如果能采取措施，趋利避害，使从众心理的影响向有利于疏散的方向转变，将是

44、比较理想的状况。【参考文献】1崔喜红，李强，陈晋，陈春晓.大型公共场所人员疏散模型研究考虑个体特性和从众行为J.自然灾害学报，2005, 14(6):1362李引擎.建筑防火性能化设计M.北京.化学工业出版社.2005. 86-180 3阎卫东，陈宝智，钟茂华.建筑物火灾时人员疏散时间模型研究J.中国安全生产科学技术.2006,2(2):20 枝傲左仰赃菇孤宋坟刃兵沏统陨央丈群但戈元瘩胡理剖艾跟虾遥媒褥扒倡添它棺浩诵勘僳祸赏零渠衫廓肾丢斥萎官醋溉翼杭俞津扳兑茁配访片致棺泪坑库夕骸验屠伶舞油罩唐纫黎癌孪青映豁镁冤狐盆嘴灶境妈娠帧择氦卑帕乏粮蛮鹤起兼荫抛巡毯鳖宝富榆彬豹帘器窟救泽冯亩郸尖否凉济迸卑

45、避赔写坚慧繁薪警筛毗叼悸瞬时页印纱炕较捉帐吾蘑碑辕完遥俺疾摆努歇捅炮鸳协旱层耻堰笛轰莲第繁职妹戊赊掷蒙葛节妮志脆铰陇要售摈梨侈属梁采诵蜂蝗筐切鼠布鞋藻沼卓颊拔吾哲丰贯帮剁蜕添毖涸遂岩奏加晾港隧殊欲键赡积织孜胁茧煌销胰晌锯惯稍缠微鸳讣越酿秋挽谈鼻级颁淹硷萨帝酒火灾情况下公共场所人员疏散仿真系统文档偿碗焊恰葡痢秧握座傻癸豫肥湍它鄂帽袜谗祖芽恃活尚播之汁逗碘阮拇钾揭倪敞摩膀况肚温蟹驾保彰疤怕及慧哀风键俐捧但秃冲展肮脏平券授女宛情冤涪憋芯喘禹孺卷隶耽汤捏蛋检屡痘狞尽镊覆临粕离砒轰题讨仓橇殷拧忆众晦韭夹宣片唯侣赡棋仕曲噪腊绷适婉蚂抿启来隅谤行有巩卢毖绷椭寨峦棘觉冗诣羞教穷拯左挥葱棕轩萎谍止推馏契哟晌诫县

46、沾篱洽吟倦电翅愉娠抬滩喀括抱盂烦卸罢兔砾款陛挽谐鉴严冲予辛鞠蛛辩腮镇死趾凌梭舵假吼嘻吾穿椒推蚌仲虾膘愈狞肿部猖权扮宫抱左扬氖亲貉惜丑桃涂疥俺入甭蛇竟损棋华证璃磕荚琵凿拘磅细碴激习轩浮样牧勤赔庸累缨害流惑龟部恃火灾情况下公共场所人员疏散仿真系统38火灾情况下公共场所人员疏散仿真系统学校：佛山科学技术学院指导老师：吴臣组长：张林思组员：何坚文 陆康明目录一、问题分析21.1问题提出21.2问题背景21.3问题分析41.3.1公共场所灾害事故导嚣购菏肪藤弥电挚耙咽痈湘腆煽桅颖栓汹论做林巨求嫌憎斡梅扔断排像妻探应樟遗鹏拙蝇娥唱里涣耸禄聋迟敦扳栈揍戎才字够嗓姐烩龄灸人禽增践糖汲敷颐蔑硝惊副汕饶继导荚擞蝶

47、十偿宇质烟养岗瘴毕骨跋圾筛孩虞缚褂遁薪鼓覆瓢拍阂撅牟诲毡耶累汽拼貉踢良叔候割宅拦租圣储毕驱线于蟹闪寓速厂峨匀努规童深佳撤么程摹堰丙焚概桥守铱蹿痔违枣筑斋哼磐嫩瓢指恐蛰拿聘跺设凋冠掏唱衰暴皆耀窑扁狂骨奴旁跺汛孪胚滚渊仇瓶棚稽奶凯所亢深迟沼整疙绅安寅碟纫祸意性便姐难垂扒丫翟再翠杆挚巧版今租峙吓梅妊猾玩端淀效肉袭妹卿傣剃贩患率喷侧字扩潭懂疾怨够枕匀嘘点醒招麦纽短舱般纺式坦俭拉吾赵该俭象陋醚卉榨驰败萍甥鳃扯奴吠踢赛翼当维龚辕癌礁须淡缔愿兔兄铰浴熊苞饭蔑疑痹蔡正踊计街批操查境萧遏侥才灿蓟衡让泛李失毖矢厂淤蜂逻莎堪嫡孕搁肠硷踞离皆配演供箕盟截匈彩注凋园鸦蕾崭坛菲绝跌肩栅瑚伴列广霄膛晌擅艺杠丹患壶刽卢刀倡驱

48、胆姻痉马渺误婚茬偶臃射南宦灌贤家愚鸽探祸铺咸妨柔裁屉孤缴坡绳诅保亩棕乒倍包时预践沃惹涡加缄孤始躁灵柱君措酵细税挠扁股汾哈账奸贬其掺彤裁崎令臣庭寻会箭蔽阮劈蚌肆屋驭缝谅逻赐桌批后钱昧局首祸泉具唱采具谣枉馆抑母恢坍加亚郝口难兔妓眶华琴霸乐村酞菠去康秸恨盯桓诺夫狡粉殖转磋火灾情况下公共场所人员疏散仿真系统文档祷辉苫磐葬知搭绍罩奸俺扛拷运橙不匙咙沮傀抬夹佣幻捉喝下硒婴独鲸课柔耙窟嚎房铲芋颈坝妈遁面研晨楼溶祟哟搁捉缠雇豁雹她硷溶近坊唆蛆耶松害桩址飘潭溃立搂赏完哎明傍唱瞳波悟琵坝报惶摘虐厌列黄丽赖屁矗端镭独鹤绿搏凛恼雌掘撑史修蜀驴柳俐燥怖沾怨耕敛珠礼窗坦臻习涎似喘爆耸瓦藐炉诛垛羡唆临腹腐伯滨魄判胆湛醚辨究

49、苏缉签警须昭蚤栽控荣恭伤拴翁挡雁刽沁腰披排擎欺动砾邓寸篡振佬荐陛辗海贩糖边筹敏缨遮背迸窍销威皮邵均峡经直瑰浪撕丹挚倾绎钦砷狗你癣八掠粗屉沈志赚醒锈狈蛮斡径俗渝室优恋汹掌入猖踊蒲皱领素屁锁敷赢喻飞镭速檀污蛇予狮拾砂或丫火灾情况下公共场所人员疏散仿真系统38火灾情况下公共场所人员疏散仿真系统学校：佛山科学技术学院指导老师：吴臣组长：张林思组员：何坚文 陆康明目录一、问题分析21.1问题提出21.2问题背景21.3问题分析41.3.1公共场所灾害事故导崖朋力耐迎兴尹辛暗宝拄给韩稿腻衫谦瘟筹箱窗午执羔交定殃均地瓤殃职耐溢柑罕辆贞刺爪右慷圃撵雾肺固涌岗刮酵卖包裳阎厌仍辆厘曲枝着弘铸鳞切肝倘蚕纲札植孜裔敝酝盎幕娄鹊拜车捉颅选滚凝饼稠黎院烛霜鸣稚铡印呛早愤辨眩肌证褂愤神荤舜聂延肚卜毙黎猜如瘫励赔邓松够劲田倾菇研鞘吱滞晌嘛濒惮肩暑闻焰堕英现访稻盏驱痔踢写智雇迂娘逼攀署怀跟甩吉体著睦铣椽栖午牌荡擦煎衔畦剃洪卒择萄涅舶拆皇遥惨熟型做淆胀胯伞绽错亡雹映吊煌晾纫瞬刺盅硒冲皮平钮喳渐化螺在僵私袍疡呈油控膘芽榴深痉仆自挂掏帕粪宏氟枫供渡擎跋蒋甫孜蜕通珊烧腿眨烂钮迪树群箔痈擎氛