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1、廣西師范大學碩士學位論文用元胞自動機模型模擬人員緊急疏散過程姓名：薛鵬申請學位級別：碩士專業(yè)：理論物理指導教師：劉慕仁;孔令江20090401用元胞自動機模型模擬人員緊急疏散過程專業(yè)：理論物理研究方向：計算物理導師：劉慕仁教授研究生:薛鵬(2006級)孔令江教授摘要21世紀，隨著全球經濟一體化的不斷推進，國與國、城市與城市之間的政治、經濟、文化等合作交流日益頻繁。世界各國城市化進程不斷加快，城市人口規(guī)模不斷擴大，各公共場所成為了人群聚集的高密集區(qū)。一旦緊急事件發(fā)生，由于人群的擁擠踩踏極有可能造成大量人員的傷亡，因此安全隱患問題已成
2、為了人們關注的重點。近年來，越來越多的科學家通過計算人員離開危險區(qū)域所用的時間及分析人員在疏散過程中的心理、生理等因素的影響進行研究，以便對建筑物的結構合理化設計、安全防范管理，提出科學化改進建議。本文的工作共分為四個部分：第一部分，簡單介紹了元胞自動機（CA）模型原理及實際應用的情況，為后期工作打下扎實的理論基礎。第二部分，引入格點吸引度的概念建立了人員疏散元胞自動機模型，對建筑物走廊內的人員疏散過程進行了模擬研究，計算機數(shù)值模擬結果表明，此模型能很好地再現(xiàn)行人在走廊的疏散全過程，各房間內的行人疏散時間有明顯的差異，房間出口寬度
3、對整個疏散的影響較小，而房間出口位置對疏散的影響較大，房間出口越靠近走廊出口方向?0.872越能縮短疏散時間。走廊寬度對疏散也起著較大的作用，且滿足Tc∝W的關系。本次計算機模擬研究的結論為行人安全疏散的研究及建筑物的設計提供了有益的參考。第三部分，真實的緊急情況下，人員疏散具有靈活性、多樣性，行人一般情況下會采取多方向、多速度的運動行進，因而六方格子CA模型比四方格子CA模型更能真實的再現(xiàn)行人疏散的過程，反映建筑物的出口寬度、出口位置對行人流疏散的影響。通過兩類模型模擬對比，行人在疏散過程中為了更快地逃離房間可以考慮往多個的方向
4、運動，但是要最大限度地避免出現(xiàn)阻塞，并盡快減少出現(xiàn)阻塞的區(qū)域，這樣更有利于疏散。第四部分，采用Von-Neumann鄰居及擴展的Moore鄰居并通過改變更新時步的方法實現(xiàn)了多速混合行人流的建模，對雙出口房間內的三種不同最大速度行人的疏散過程進行了模擬研究，計算機數(shù)值模擬結果表明，該模型能很好地再現(xiàn)了混合行人流的疏散全過程，各類行人在疏散過程中出現(xiàn)較大差異，行人混合比例對疏散產生較大影響，慢速行人所占比例越大，平均疏散時間越長，系統(tǒng)的疏散時間主要取決于房間內快速行人所占的比I例。因此，適當?shù)姆块g出口寬度和合適的出口位置能明顯地提高疏
5、散效率。對行人疏散領域的研究具有深遠的意義，通過對特定場所內計算模擬人員的運動軌跡，數(shù)據分析整理，對保證人員安全措施提出寶貴的方案。根據方案，設計者對建筑物的整體結構進行合理化設計，做到承受量、突發(fā)事件通道人流量、疏散控制時間等到達一個比較滿意的數(shù)值；安全部門制定安全防范措施，提高人們的安全意識，減少不必要的人員傷亡。今后行人流領域的研究工作是在危險場景下，處于恐懼狀態(tài)的行人其心理特征和生理特征對疏散過程的影響，有待進一步深入研究討論。關鍵詞：元胞自動機，行人流，格點吸引度，計算機數(shù)值模擬,六方格子模型IIStudyoncellu
6、larautomatasimulationofthepedestrians’urgentevacuationprocessSpecialty:physicaltheoryResearchdirection:ComputationalPhysicsSupervisors:Prof.LiuMu-ren,Prof.KongLing-jiangGradutestudent:XuePeng(Grade2006)AbstractThe21stcentury,astheglobaleconomicintegrationcontinuestopr
7、ogress,attheareaofpolitical,economic,andculturalcooperationandexchangewithcountriesandstates,citiesandurbanfrequently.Countriesaroundtheworldhascontinuedtospeeduptheprocessofurbanization,theurbanpopulationgrowing,thecrowdofthepublicplacesbecameahigh-densityareas.Oncet
8、heemergencyincident,thecrowdofstampedecongestionisverylikelycausedbyalargenumberofcasualties,sotheissueofsecurityhasbecometh
