面向校園疏散的均衡模型與疏導(dǎo)優(yōu)化方法研究.pdf

1、在緊急疏散特別是在校園疏散情況下，由于疏散對(duì)象所處的空間位置各不相同，其對(duì)應(yīng)突發(fā)事件下各自時(shí)空路徑的判斷和選擇也各不相同。在資源有限的校園環(huán)境中，如何合理有效地優(yōu)化分配疏散對(duì)象各自的時(shí)空路徑，從個(gè)體需求和系統(tǒng)均衡角度提高緊急疏散性能，是目前現(xiàn)代交通學(xué)科、人工智能學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科、現(xiàn)代通信學(xué)科、以及公共衛(wèi)生與安全等領(lǐng)域所共同面臨的一個(gè)重要研究問(wèn)題與急迫課題。在這方面，傳統(tǒng)的交通流分配模型大多數(shù)是從疏散決策者角度出發(fā)，以損失一部分個(gè)體利益為

2、代價(jià)，追求疏散的整體效率最高，忽略了疏散個(gè)體在實(shí)際情況下的需求。本文基于兼顧系統(tǒng)效率與個(gè)體需求的均衡疏散模型，圍繞校園環(huán)境下的教學(xué)樓室內(nèi)疏散與校園路網(wǎng)疏散進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　 1)建立了兼顧系統(tǒng)效率與個(gè)體需求的緊急疏散均衡模型。傳統(tǒng)的疏散規(guī)劃方案大多是從決策者的角度出發(fā)，制定疏散平均時(shí)間最短或其它目標(biāo)的疏散方案，但在實(shí)際情況下，每個(gè)人都傾向于尋找對(duì)自己最有利的路徑，從而使傳統(tǒng)疏散方案在實(shí)用性方面有些不足

3、。針對(duì)這種情況，本文借助用戶(hù)均衡和演化算法的思想，兼顧系統(tǒng)效率與個(gè)體需求，建立基于遺傳算法的演化Wardrop疏散均衡模型;同時(shí)，為了對(duì)疏散過(guò)程的均衡程度進(jìn)行度量，本文提出了均衡指數(shù)的概念，保證了緊急疏散決策的合理高效。
　　 2)基于元胞自動(dòng)機(jī)模型，提出了“穩(wěn)度”的概念，建立了面向教學(xué)樓室內(nèi)疏散的演化均衡模型。學(xué)校教學(xué)樓作為一個(gè)特殊的場(chǎng)所，具有它獨(dú)特的特點(diǎn):建筑物室內(nèi)布局復(fù)雜，人員相對(duì)集中，基于課表的人員分布固定。之前的室內(nèi)疏

4、散模型多是對(duì)人員疏散進(jìn)行模擬仿真，注重微觀方面的行為，但在宏觀的整體人員疏散規(guī)劃有所欠缺。本文在元胞自動(dòng)機(jī)模型研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合社會(huì)力和勢(shì)能模型，分析了出口，墻以及人與人之間的相互作用。在此基礎(chǔ)上，從宏觀角度出發(fā)，針對(duì)人與人之間的交互合作，提出用來(lái)描繪疏散過(guò)程的“穩(wěn)度”的概念，來(lái)指導(dǎo)疏散行為。最后借助演化均衡模型思想，從個(gè)體需求與整體效率角度出發(fā)，建立了教學(xué)樓室內(nèi)疏散的演化均衡模型。
　　 3)針對(duì)校園人車(chē)混合疏散的特點(diǎn)，對(duì)均衡

5、模型系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)展，提出了基于校園人車(chē)交互規(guī)則的多目標(biāo)疏散均衡模型。校園路網(wǎng)由于缺少紅綠燈，道路上人車(chē)混行，在進(jìn)行疏散時(shí)容易造成擁堵，特別是在交通路口方面。本文從校園路網(wǎng)人車(chē)混合疏散特征出發(fā)，通過(guò)對(duì)擁擠度和路口轉(zhuǎn)向模型進(jìn)行分析，研究了人車(chē)混合疏散行為規(guī)則?？紤]到現(xiàn)實(shí)疏散中的多方面要求，借助多目標(biāo)優(yōu)化理論，對(duì)均衡模型的系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)展，建立了基于校園人車(chē)交互規(guī)則的多目標(biāo)疏散均衡模型。
　　 4)對(duì)前面提出的教學(xué)樓室內(nèi)疏散

6、均衡模型和室外路網(wǎng)多目標(biāo)疏散均衡模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和結(jié)果分析。本文開(kāi)發(fā)了CAEE《大型場(chǎng)館室內(nèi)疏散規(guī)劃軟件》，并將其與Pathfinder在疏散過(guò)程、疏散清空時(shí)間等方面進(jìn)行比較。在此基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于武漢理工大學(xué)新一教學(xué)樓，進(jìn)行模擬仿真，建立均衡疏散路徑規(guī)劃，并與其他室內(nèi)疏散方法進(jìn)行對(duì)比。在校園室外路網(wǎng)疏散方面，本文將改進(jìn)的多目標(biāo)疏散均衡模型應(yīng)用到武漢理工大學(xué)新校區(qū)路網(wǎng)疏散規(guī)劃中，進(jìn)行模擬仿真，在整個(gè)校園路網(wǎng)交通負(fù)載均衡的前提下，從疏散總