高校體育館人員疏散仿真研究

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1、山西電子技術(shù)研究與探討2010年第1期文章編號(hào)：1674-4578(2010)01-0082-03高校體育館人員疏散仿真研究馬俊宏(1．中北大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，山西太原030051；2．陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西陽(yáng)泉o45ooo)摘要：分析了人員疏散理論的研究現(xiàn)狀，在總結(jié)現(xiàn)有的各種仿真模型的基礎(chǔ)上，提出了基于多智能體的微觀離散疏散仿真模型。并且在該模型的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的人員疏散計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)模擬人員疏散，對(duì)仿真疏散得到的結(jié)果進(jìn)行了分析研究，為實(shí)際的疏散工作提供了有價(jià)值的參考建議。關(guān)鍵詞：人員疏散；計(jì)算機(jī)仿真；多智能體中圖分類號(hào)：TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A力模型和行為

2、模型兩種。水力模型中人群內(nèi)部之間的相互0引言作用表現(xiàn)為對(duì)有限資源(樓梯、出口、通道等)的競(jìng)爭(zhēng)，忽略在學(xué)校日常教學(xué)活動(dòng)中，地震、火災(zāi)等災(zāi)難發(fā)生時(shí)，疏散了人與人之間復(fù)雜的非線性作用；而行為模型則能夠有效解不及時(shí)造成的不僅是財(cái)產(chǎn)的損失，更重要的是學(xué)生的生命受決這個(gè)問(wèn)題，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，軟件計(jì)算的瓶頸也得到威脅。人群疏散進(jìn)行演習(xí)從人力、物力、財(cái)力和可操作性到了有效解決。因此，當(dāng)今疏散仿真的建模重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向以來(lái)講是不容易的，要掌握疏散規(guī)律，進(jìn)行實(shí)地演習(xí)不是最好個(gè)體為研究對(duì)象的行為模型的研究。目前“行為模型”的發(fā)的選擇。展較迅速，如國(guó)外“Simule】【”、“Exdous”和Dirk．Hel

3、bing的隨著$-I-~機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，用仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬疏“社會(huì)力”模型，國(guó)內(nèi)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的“元胞自動(dòng)機(jī)”模散過(guò)程中的各種因素，考慮人群行為規(guī)律，成了研究人員的型、“格子氣”模型等J。常用方法。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究人群疏散時(shí)，研究人員將2基于multi．a(chǎn)gent的微觀仿真模型重點(diǎn)放在各種不同因素對(duì)疏散時(shí)間的影響、在疏散過(guò)程中人員的行為規(guī)律和運(yùn)用智能體技術(shù)?。2．I微觀仿真模型對(duì)于微觀仿真模型，總的來(lái)說(shuō)，仿真模型對(duì)現(xiàn)實(shí)的擬真1人員疏散模型理論研究度與仿真模型的復(fù)雜性和計(jì)算能力的需求是成反比的。也對(duì)人群的運(yùn)動(dòng)和疏散動(dòng)態(tài)的研究大約有近50年的歷就是說(shuō)，仿真模型越是想完整逼真地模擬

4、現(xiàn)實(shí)的狀況，則它史，二戰(zhàn)后，日本研究者KikujiTogawa于1955年提出疏散所就必須考慮更多的因素，從而使模型變得更加復(fù)雜。而相應(yīng)需時(shí)間的公式。1971年J．Fruin在著作“PedestrianPlanning的，對(duì)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的要求也就越高。微觀模型中，連續(xù)Design”中給出了由統(tǒng)計(jì)得出的人群平均行進(jìn)速度與人群密型模型相對(duì)于離散型模型，對(duì)現(xiàn)實(shí)有更好的模擬能力，但這度的關(guān)系曲線，開(kāi)始了對(duì)人群運(yùn)動(dòng)的研究，具有開(kāi)創(chuàng)性意義。是以模型的更加復(fù)雜和計(jì)算能力的更高需求作為代價(jià)換來(lái)與此同肘，Henderson也進(jìn)行了這方面的研究，運(yùn)用了熱力學(xué)的。當(dāng)然，這也不是絕對(duì)的。不同的模型在建模時(shí)對(duì)

5、細(xì)節(jié)有中的Maxwell—Boltzmann分布給出了人前進(jìn)速度的概率分不同的取舍。布公式，并用該公式研究了前進(jìn)速度與各種不同的因素間的因此，有些離散型模型甚至比某些連續(xù)型的模型還要復(fù)相互關(guān)系，并提出了最早的宏觀模型。在前面理論研究基礎(chǔ)雜。但是，總的來(lái)說(shuō)，連續(xù)型模型在復(fù)雜程度和對(duì)計(jì)算能力上，提出了“排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)”仿真模型，因?yàn)樗诶碚摻M織和計(jì)算的要求上要高于離散型模型。在本文的疏散仿真模型中，對(duì)速度方面有較大的優(yōu)勢(shì)，在七八十年代成為了疏散仿真模型仿真技術(shù)(具體而言，就是采取離散型模型還是連續(xù)型模研究的重點(diǎn)。這種模型包括CRISP、EVACENT、EXIT89和比型)時(shí)，主要的考慮因素是計(jì)算

6、機(jī)計(jì)算能力的制約。較著名的模型有澳大利亞國(guó)家研究局(CSIRO)開(kāi)發(fā)的在體育館疏散的人群中，一般有成百上千人同時(shí)行動(dòng)。WAYOUT模型，近期的則有EVACSIM模型。但“排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)”而連續(xù)型模型中，由于狀態(tài)的變化是連續(xù)的，就對(duì)運(yùn)算能力將建筑物的平面布局抽象為一個(gè)連通圖，丟失了大量的空間提出了很高的要求。如果用該模型進(jìn)行體育館疏散仿真的信息，把眾多的人群作為一個(gè)整體來(lái)考慮，不能夠考慮個(gè)體話，就要同時(shí)模擬成百上千個(gè)個(gè)體的行為，這已經(jīng)超出我們的不同心理反映、個(gè)性特點(diǎn)、個(gè)體行為等因素。宏觀模型中常用PC機(jī)的計(jì)算能力了。因此，在目前，該類模型的應(yīng)用除了著名的排隊(duì)模型外，還有轉(zhuǎn)換矩陣模型、隨機(jī)模型、

7、路徑還僅限于研究，無(wú)法投入實(shí)用。與之類似，一些其它的連續(xù)選擇行為模型等。目前人員疏散數(shù)學(xué)模型大致分為兩類：水型模型也具有這樣的缺點(diǎn)。收稿日期：2009—1l一15作者簡(jiǎn)介：馬俊宏(1979-)，男，運(yùn)城平陸人，工程碩士，講師，研究方向人工智能。第1期馬俊宏：高校體育館人員疏散仿真研究83而另一方面，離散型的Agent仿真模型由于將個(gè)體運(yùn)動(dòng)人群在有疏導(dǎo)提示的情況下的客流仿真，設(shè)定patience=的連續(xù)狀態(tài)離散化，大大減少了模擬時(shí)的運(yùn)算量。而且，