基于细分元胞自动机的混合速度行人疏散流的仿真研究1

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1、基于细分元胞自动机的混合速度行人疏散流的仿真研究摘要：为研究混合速度行人疏散流的疏散特征，本文対传统元胞自动机模型进行改进得到细分元胞自动机模型，然后将不同速度的疏散人员加入到细分模型中。在整个疏散过程中，高速和低速疏散人员可以使用不同的疏散策略，通过对不同疏散策略的疏散流进行仿真分析，得到符合实际情况的最佳疏散策略。使用动态权重并结合最佳的疏散策略对多出口条件下的混合速度行人疏散流进行仿真，并分析疏散流在高低速疏散人员比例不同，疏散流密度不同时对疏散时间的影响。关键词：细分元胞自动机，混合速度，疏散策略，动态权重Abstract:Inord

2、ertoresearchthemixed-velocitypedestrianevacuationflow,weimprovetheclassicalcellularautomatonmodelandgetafinecellularautomatonmodel.Thenweaddmixed-velocitypedestrianflowintoournewmodel.Duringtheevacuationprocess,high-speedandlow-speedpedestriancanchoosedifferentevacuationstr

3、ategies.Accordingtothesimulationofpedestrianflowwithdifferentevacuationstrategies,wecangetthebestcombinationofstrategieswhichisclosetotherealenvironment.Wesimulatetheevacuationprocessofmulti-exitsmixed-velocitypedestrianflowusingthebestevacuationstrategyanddynamicweight・The

4、nanalysistheinflueneeontheevacuationtimewhentheevacuationflowhasdifferentratioofhigh-speedandlow-speedpedestriansanddifferentdensityofpedestrianflow.Keywords:finecellularautomata,mixed-velocity,evacuationstrategy,dynamicweights1.引言紧急情况下建筑物内的人员疏散一直是人们关注的话题，在针对疏散问题提出的疏散模型中元胞自

5、动机模型(CellularAutomata)11,2,3,41,力模型(SocialForce)15,61,格子气模型(LatticeGas严［成功的应用在疏散流的建模仿真屮。特别是元胞自动机模型以英简单性，灵活性和高效率在疏散流仿真方面受到越来越多的关注。在基于CA模型的疏散流仿真研究中，有些针对出口的数量，位置以及宽度刈疏散流的疏散时间的影响进行了深入的研究29，io】；有些针对疏散人员的视野受到影响的情况对疏散流进行仿真研究™；有些针对建筑物中存在障碍物的情况对疏散时间和疏散人员的行为进行仿真研究112J3］;有些针对疏散过程屮的瓶颈进

6、行仿真研究卩代还有一些结合教室，地铁等特定的疏散环境对疏散流进行建模仿真115461o在大多数CA模型中，疏散人员都按照相同的移动速度进行疏散，这与真实的疏散情况有所不同。在实际疏散过程中，疏散人员由于性别不同年龄不同因而拥有不同的移动速度，因此刈•混合速度疏散流的仿真研究具有十分重要的实际意义与应用价值。为了研究混合速度行人疏散流的疏散特征，本文对传统CA模型进行改进得到新的细分元胞口动机(FineCellularAutomaton)模型，然后将高速和低速两种不同速度的毓散人员加入到改进的细分模型中。在整个疏散过程中，高速和低速疏散人员可以

7、使用不同的疏散策略，通过对使用不同疏散策略的疏散流进行仿真分析，得到符合实际情况的最佳疏散策略。然后使用动态权重并结合最佳的疏散策略对多出口条件下的混合速度行人疏散流进行仿真，并分析疏散流在高低速疏散人员比例不同，疏散流密度不同时対疏散时间的影响。2.模型2.1细分CA模型传统的CA模型中，疏散空间通常被描述成一个二维元胞网格，每个元胞网格可以是空着的，或被障碍物占据,或被一个疏散人员占据。每个元胞网格的尺寸为a4xy.4n2,该尺寸是在密集情况下一个疏散人员所占据的面积的典型值⑵。在疏散过程屮，每个疏散人员只能占据一个元胞网格并且一个元胞网

8、格也只能容纳一个疏散人员，不会出现一个疏散人员同时占据两个或两个以上网格的情况。每经过一个时间步长，一个疏散人员可以从当前所在的元胞网格移动到8个临近网格中的一个或