人員疏散中個(gè)體和群體行為的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬研究.pdf

1、當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或踩踏事故時(shí)，人員疏散困難問題往往成為威脅人們生命安全的重要因素，進(jìn)行緊急情況下人員行為和人員疏散規(guī)律的研究對(duì)保障社會(huì)公共安全水平意義重大。但由于災(zāi)難性事故的危險(xiǎn)性和不可重復(fù)性，人們能夠獲取到的真實(shí)事故資料非常有限，因此各國的研究者較多地是通過小規(guī)模的疏散演習(xí)或?qū)嶒?yàn)來獲得人員疏散過程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)人員行為和疏散過程進(jìn)行模擬研究。
　　 本文首先開展了一組在布滿桌椅的教室內(nèi)進(jìn)行的在報(bào)警聲音指導(dǎo)下的人員疏

2、散實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中我們通過讓被試者戴上不透明的眼罩來模仿火災(zāi)等事故中由于煙氣或斷電而造成的人員視野受限的情況，并與不戴眼罩的情況進(jìn)行了對(duì)比。通過對(duì)出口流量，個(gè)體疏散時(shí)間，人員行走路線等的統(tǒng)計(jì)和分析，我們從報(bào)警聲音、人員視野和出口寬度三個(gè)角度闡述了這三個(gè)因素對(duì)疏散過程和人員行為的影響。
　　 通過觀察實(shí)驗(yàn)錄像，我們還發(fā)現(xiàn)了疏散中的“速度變化”、“性別差異”、“依附行為”以及“潛意識(shí)環(huán)境認(rèn)識(shí)及其衰退”等特殊現(xiàn)象。在這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，

3、我們用元胞自動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行了一系列模擬研究。
　　 通過分析實(shí)驗(yàn)中人員對(duì)出口的選擇和觀察錄像，我們發(fā)現(xiàn)除了與出口之間的距離外，出口處的人流密度也是影響人員出口選擇的因素之一。人們往往更加傾向于選擇人少的出口，盡管這些出口距離自己更遠(yuǎn)些。因此，我們?cè)谝粋€(gè)元胞自動(dòng)機(jī)模型中引入了出口區(qū)域人流密度因子來模擬人員對(duì)出口區(qū)域內(nèi)人流密度的認(rèn)識(shí)和判斷行為。模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比研究表明，對(duì)人員的出口選擇行為來講，除了距離出口的遠(yuǎn)近以外，出口處人

4、流密度也是不可忽視的。在模型中引入出口處人流密度因子可以使模擬結(jié)果與真實(shí)情況更接近。
　　 實(shí)驗(yàn)中我們還觀察到了人員對(duì)環(huán)境信息的潛意識(shí)認(rèn)識(shí)行為，即人員對(duì)環(huán)境比較熟悉時(shí)會(huì)在大腦中產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的潛意識(shí)認(rèn)識(shí)，即使失去了視覺也能夠依靠潛意識(shí)的指導(dǎo)合理地進(jìn)行疏散，但這種潛意識(shí)認(rèn)識(shí)會(huì)隨時(shí)間的推移而逐漸消退。我們根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在對(duì)比分析“地場”元胞自動(dòng)機(jī)模型幾種不同基本模擬規(guī)則的基礎(chǔ)上提出了考慮人員視野受限情況下對(duì)環(huán)境的潛意識(shí)認(rèn)識(shí)行為及其消

5、退的模擬模型，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了模擬研究，結(jié)果表明聲音信息在人員視野受限時(shí)比不受限時(shí)發(fā)揮了更大的作用，但卻不是決定性的作用，因?yàn)槿藛T的潛意識(shí)環(huán)境認(rèn)識(shí)行為使得在視野受限時(shí)環(huán)境信息并沒有完全被忽略。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合。
　　 最后，我們探討了人員疏散中的男女性別差異和人員之間的信息傳遞行為。
　　 通過觀察實(shí)驗(yàn)錄像和分析實(shí)驗(yàn)中不同性別的人的疏散時(shí)間、速度以及行為特征，我們發(fā)現(xiàn)男性比女性平均速度要高出0.2~0.3m/s，

6、并且同一實(shí)驗(yàn)條件下，同一位置的不同性別學(xué)生所需的疏散時(shí)間是不同的，總體上女性所需的時(shí)間比男性長。
　　 然后，我們?cè)谠詣?dòng)機(jī)模型的基礎(chǔ)上建立了考慮男女性別差異的計(jì)算機(jī)模擬模型，研究了人員疏散過程中的性別差異及其對(duì)疏散結(jié)果的影響。另外，本文還結(jié)合實(shí)驗(yàn)中觀察到的人與人之間的信息傳遞現(xiàn)象，采用“多層信息地圖”的元胞自動(dòng)機(jī)模擬方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)出口堵塞和存在隱蔽出口等特殊疏散場景下人員之間信息傳遞現(xiàn)象的模擬。結(jié)果表明這種多層信息地圖模擬可以