火灾中人员疏散的元胞自动机模型研究硕士论文

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1、中国科学技术大学硕士学位论文火灾中人员疏散的元胞自动机模型研究姓名：方伟峰申请学位级别：硕士专业：安全技术及工程指导教师：杨立中2003.5.1硕士学位论文火灾中人员疏散的元胞自动机模型研究摘要通常对人员疏散的研究以开发各种计算模型和仿真软件为主，现在这些模型都力求包括更多的人员行为细节以及火灾场景对人员疏散的影响。在第一章中，作者在对现有人员疏散一些主要研究内容和方法的综合分析的基础上确立了本文研究的主要目的是：试图通过建立合理的，考虑火灾中人员疏散行为的模型，并通过该模型对疏散过程中一些特殊现象的研究，以期了解疏散过程的一些运动规律

2、，找出影响疏散效率的关键，为建筑物设计和疏散演习方案的策划提供参考。同时在这一章中提炼出了研究人员疏散时要注意的一些问题。这些内容是我们在第三章和第四章中提出模型、参数设定和模拟方案设计的基本依据。第二章则主要介绍了元胞自动机及其在流体力学应用中的一些相关模型，是本文两个主要模型的建立基础。元胞自动机在流体力学中最重要的应用之～是元胞自动机交通流模型，在行人运动和人员疏散中的研究也正在开展之中。用元胞自动机来模拟一个物理过程的优点在于省去了用微分方程作为过渡而直接通过制定规则来模拟非线性物理现象。本文之所以选择元胞自动机作为建立模型的主

3、要工具是在于考虑到元胞自动机是～种离散的模拟方法，它可以充分考虑到每个人员的行为细节，使我们的主要精力可以放在对影响人员运动过程的一些主要因素的考察上而不是实现方法上。考虑到元胞自动机本身在模拟人员疏散问题的～些不足，本文所建立的模型也综合了包括自主体、人工生命等其他一些研究的思路。此外，本文还汲取最近～些研究人员提出的“社会力”模型的思路，同时也考虑了火灾场景对人员疏散的影响。在第三章中，我们提出了基于人员行为的微观离散模型。该模型可以充分考虑人员个体行为特征，认为人员在选择逃生路线时将受到一系列因素的制约，包括人员对建筑物结构的熟悉

4、程度、对火灾发展的了解程度以及周围人员之间的引力和斥力作用等。该模型的着重点在于研究影响人员疏散效率各因素的单独及综合作用，是从人员行为的角度出发考虑疏散问题。在第四章中，我们在元胞自动机交通流模型的基础上提出了一个适合于研究人员疏散的扩展模型。第三章的微观离散模型是从动力学的角度出发考察问题，硕士学位论文：火灾中人员疏散的元胞自动机模型研究丽本章模型更多的是从运动学的角度出发。因此本章的扩展模型着重点在于研究各种建筑物结构对人员疏散效率的影响，在文中我们利用该模型对影响人员疏散过程的一些瓶颈问题进行了重点分析。在结论和展望中，我们对本

5、文的主要内容进行了总结，特别是对微观离散模型的建立和完善过程进行了回顾并对其今后的发展方向进行了展望。此外我们还对将微观离散模型和扩展模型如何合理的结合进行了分析。关键词：人员疏散：元胞自动机：火灾：流体力学；微观离散模型；扩展模型硕士学位论文：火灾中人员疏散的元胞自动机模型研究．IIIAbstractPresently，mostworkonoccupantevacuationisfocusedondevelopingthecomputeremulationsoftware．Ithasbecomeapparentthatthereisa

6、trendtowardsmodelswhichincludegreaterbehavioraIdetailaswellastheeffectoffireandsmokeonhuman．InChapter1．themethodsandcontentsinstudyingoccupantevacuationareintroduced．ThekeyideasindevelopinganevacuationmodeIarealsosummarized．Itlsthebasisofthestudiesinthefollowingchapters．

7、ThesecondchapterintroducessomeknowledgeofCellularAutomata(CA)andtherelativemodelsintheareaoffluidmechanics．ItisthebasisofourtwomodelsinthisPaDer．CA'sarediscretedynamicalsystemsandareoftendescribedasacounterparttopartialdifferentialequations，whichhavethecapabilitytodescri

8、becontinuousdynamicalsystems．AlsotheinherentparallelismoftheCAmodelishelpfulinsimulatingcomplexsystemsm