应急疏散标识的有效性研究
应急疏散标识(emergency evacuation sign,EES)在紧急情况下具有指示逃生路径和方向的功能,是人群紧急疏散中重要的干预手段。现有成果没有考虑到疏散过程惯性对EES可见距离的延伸作用,错误地将EES可见距离视为作用距离。本文基于疏散过程中逃生者和EES的交互模式,导入逃生者的心理行为、信息感知等要素,研究EES的有效性问题和作用距离确定问题,以推动EES设置的科学化进程。
主要研究内容和总体方案为:
(1)以元胞自动机(cellular automata,CA)为框架建立疏散过程模型,一方面通过对地面场的设计,提出了EES效应的建模方法,以刻画EES对疏散行为的作用模式；另一方面基于惯性效应对疏散地面场进行扩展,以体现逃生者对EES的响应模式。利用改进后的疏散模型进行计算机仿真实验,观察总体疏散时间随逃生者从众、争抢、惯性等行为水平的变化关系。通过分析EES作用下逃生者的疏散行为和认知水平对总体疏散时间的影响,提取出EES效应的影响因素。
(2)基于动态贝叶斯网络建立EES作用距离的表达模型,通过计算感知惯性的延迟时间,从而确定EES对于变化环境下不同逃生者的作用距离。结合CA疏散模型,实现了异质人群在EES作用下的疏散过程模拟,结果显示EES的有效性与人群密度有关。
(3)为了反映EES作用下的群聚和分散过程,研究基于高斯动态贝叶斯网络,建立了疏散人群分布的预测模型；并通过空间转换方法,将其适用于不同空间尺度的疏散场景。通过参数修正,将EES的控制作用纳入到预测模型中,从而获得逃生者流动的期望状态,以干预人群分布的拥堵情况,进而为EES优化设置提供依据。
论文解决的关键问题是建立了EES可见距离的表达模型,该问题是EES优化设置的基础。创新之处主要体现在研究方法上,一方面导入了过程惯性的研究思路,另一方面将贝叶斯网络用于人群分布预测。研究成果更新了“EES作用距离替代可见距离”的科学认识,推动了EES设置的科学化进程。未来将致力于通过真人实验修正模型参数,并进一步探讨动态EES及其设置的科学化方法和程序。
应急疏散标识;过程惯性;贝叶斯网络;地面场;分布预测;元胞自动机
北京化工大学
博士
控制理论与控制工程
郑小平
2011
中文
TU972.4;O212.8
124
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）