基于三维元胞自动机的候机楼疏散模型

Passenger evacuation is a classical and hot issue in intelligent transportation. This project puts forward that, three-dimensional cellular automata is proposed to simulate the passengers evacuation in terminal, and it has studied the evacuation efficiency with ladder and export layout, passengers intimacy and fire. Based on the analysis of passenger microscopic characteristics, it is found the formation mechanism in the different macroscopic phenomena,and it is provided a reference for the acutal fire evacuation and path selection.Theoretically, the following aspects should be made: first, how to calculate the movement probability under three-dimensional cellular automata; second, how to simulate the passengers up and down the ladder; third, how to dipect the influence of moving probability with repulsive force and friction force; fourth, how to describe the influence of moving probability with the passengers gathered mobile and blindness, and so on. It is a two-dimensional evacuation treatment extended to three-dimensional space by 'three-dimensional cellular automata model'. According to the research of current literature retriateved, points mentioned above are rarely reported. Through this project, the author wishes to provide a novel solution for passenger evacuation.

乘客疏散问题是智能交通研究的经典问题和热点问题。课题提出：采用三维元胞自动机来模拟候机楼乘客疏散情况，同时研究阶梯和出口布局、乘客亲密关系以及火灾对疏散效率的影响。通过基于乘客微观特征分析，发现不同宏观现象的生成机理,为真实火灾疏散以及路径选择提供参考。从理论上讲，需要在以下几个方面展开研究：1.三维元胞自动机移动概率计算方法；2.乘客上下阶梯的疏散模拟；3.排斥力和摩擦力对移动概率的影响；4.乘客聚集移动以及盲目性对移动概率的影响等。"三维元胞自动机模型"将一个二维平面的疏散问题扩展到三维空间进行处理。从目前检索到的文献来看，上述观点还很少见到报道。希望通过课题研究，为乘客疏散问题提供一个新思路。

本项目针对三维空间人群疏散问题进行建模，提出了基于元胞自动机的疏散模型，并建立了实验仿真平台。项目重点研究了阶梯和出口布局对疏散效率的影响，行人之间的亲密关系及其团队疏散对疏散效率的影响，以及火灾情况下人群疏散模拟。项目系统阐述了三维元胞自动机疏散模型，针对封闭空间出口容量和宽度的变化进行研究，建立了三维空间的疏散模型；结合行人疏散过程中形成的团队现象进行研究，特别是小团队疏散来建立团队疏散模型；结合行人的超越行为和从众行为，建立了三维通道中的双向行人流模型。结果表明，在出口宽度达到某一阈值后，行人流处于平衡状态，此时增加出口宽度不能有效降低疏散时间；行人之间因亲密关系形成的大团队疏散可能会降低疏散效率；当通道中的行人密度达到一定程度时，超越行为容易引发堵塞现象，并且阶梯级数越多，“快即是慢”现象越明显。开展本项目研究其意义在于可以根据建立的疏散模型来分析行人流的群集行为特征，发现拥挤踩踏现象的生成机理和演变规律，为防止灾害发生提供更加精确的参考依据；并且可以通过仿真系统有效分析现有环境布局的合理性。