建筑物人员疏散方案的数学模型研究[1]

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1、第32卷第11期武汉理工大学学报Vol.32No.112010年6月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJun.2010DOI:10.3963/j.issn.167124431.2010.11.038建筑物人员疏散方案的数学模型研究123王卫华,吴淑娴,程建(1.三峡大学理学院,宜昌443002;2.三峡大学应急管理研究所,宜昌443002;3.三峡大学机械与材料学院,宜昌443002)摘要:研究了在险情发生时如何在最短时间内组织人员逃出某建筑物这类应急处理问题。为了寻求到最佳的疏散方案,建立了人流疏散数学模型,该模

2、型考虑到人流速度与人流密度之间的关系,以疏散时间最短为目标函数。根据此模型求解得到了某教学楼人员快速疏散的优化方案。通过对模型的检验,对有关部门提出了若干建设性意见。关键词:疏散方案;疏散模型;人流密度;人流速度+中图分类号:TU972.4文献标识码:A文章编号:167124431(2010)1120155204MathematicalModelofEvacuationPrograminaBuilding123WANGWei2hua,WUShu2xian,CHENGJian(1.SchoolofScience,ChinaThreeGorgesUnive

3、rsity,Yichang443002,China;2.ResearchCenterforEmergencyManagement,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China;3.SchoolofMechanicalandMaterials,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China;Abstract:Thisarticleresearchesthathowtoorganizepersonneltoescapeofabuildingintheshortes

4、ttime.Inordertofindoutthebestevacuationprogram,thispaperestablishesamathematicalmodelofflowofpeopletoevacuate.Themodeltakestherelationshipbetweenflowvelocityandflowdensityintoaccounttoevacuatetheshortestoftheobjectivefunction.Accordingtothismodelsolutionwegetaquicklyevacuateopti

5、mizationprogramofaclassroombuilding.Throughthemodeltests,theau2thoritiesmakeanumberofconstructivecomments.Keywords:evacuationprogram;evacuationmodel;flowdensity;flowvelocity进入21世纪以来,各类突发事件层出不穷。当突发事件发生在某一特定的建筑物的时候,如果不能迅速让建筑物内的人员有组织、有秩序地疏散撤离将会造成严重的人员伤亡,严重威胁公众的生命安全。以人为本是应急管理的一个重要原则

6、。对于一个特定的建筑物,应急疏散是事关多数人生命的重大问题。当险情发生时,要在尽可能短的时间内组织人员疏散撤离,必须制定最佳的疏散方案,以最大限度地提高疏散速度,尽可能减少和避免人员伤亡。因此,特定建筑物内的人员疏散问题是必须解决的关乎人生安全的重大问题。国外关于疏散问题的研究始于二战后的英国,自20世纪80年代以来,关于疏散数学模型的研究不断深入,产生了一些重大成果。国外关于拥挤人群疏散数学模型的研究大体可分为2类。一类是将行人视为微[1]观粒子。其中最著名的是Helbing的分子动态性模型,他将行人视为相互作用的粒子,在紧急疏散时着重[2,3]考虑

7、了恐慌系数对人员疏散的影响。另一种是日本提出的格子气(grid2gas)模型,人视为在格子上活动的粒子,并通过概率统计的方法来研究拥挤人群的特点。另一类是将拥挤人群视为连续介质,应用流体力学收稿日期:2010201210.作者简介:王卫华(19662),男,讲师.E2mail:zhangliliwwh@tom.com156武汉理工大学学报2010年6月的方法来研究紧急疏散时速度与密度的关系。[4]国内疏散问题研究始于20世纪90年代,虽然起步较晚,但是发展也十分迅速。陈宝智、张培红等利用离散系统分析动力学的方法,首先对建筑物火灾时人员疏散群集流动中的疏

8、散个体的动力学特征进行分析,建立了群集流动的运动状态方程。对不同空间特征的疏散通道上群集流动的