一种低能见度环境下的人群疏散方法与流程

文档序号:22181429发布日期:2020-09-11 21:42阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种低能见度环境下的人群疏散方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

步骤一:建立人员疏散的基本社会力模型;

步骤二:设置领导者对普通人的引导力;

步骤三:对建立的人群疏散模型进行仿真验证。

2.如权利要求1所述的一种低能见度环境下的人群疏散方法,其特征在于:所述步骤一中建立人员疏散的基本社会力模型的具体过程包括以下步骤:一:期望力,期望力表示行人i期望在时间τi内由实际速度向着期望速度进发的意愿,如以下数学表达式表示:其中,单位向量表示为期望速度方向,表示为期望速度的大小;二:行人与行人之间的相互作用力,行人与行人之间的相互作用力有两部分组成:行人与行人之间接触的物理作用力和心理作用力数学表达式如下所示:心理作用力表现了行人i希望与行人j保持一定距离的意愿,表达式如下所示:其中,bi表示个体之间心理作用力的作用范围,ai表示个体之间心理作用力的强度,rij=ri+rj表示行人i和行人j的半径之和,dij(t)表示在t时刻时行人i和行人j质心间的距离,表示由行人j指向行人i的单位向量;物理作用力由行人之间相互挤压造成的弹力和阻碍切线方向相对运动的滑动摩擦力两部分组成,表达式如下所示:其中,表示个体j与个体i的切线方向单位向量,是相对速度在切线方向上的投影;三:人与墙或障碍物之间的作用力,与行人之间的作用力相似,人与墙或障碍物之间的作用力表示如下:其中,diw表示行人个体圆心到墙或障碍物表面的距离;分别表示墙或障碍物指向个体的法向量和切向量。

3.如权利要求2所述的一种低能见度环境下的人群疏散方法,其特征在于:所述物理作用力的表达式和人与墙或障碍物之间的作用力表达式中的g(x)是一个分段函数,表示如下:

4.如权利要求1所述的一种低能见度环境下的人群疏散方法,其特征在于:在疏散过程中,每个疏散个体都有一个期望速度方向,指向期望目标位置。根据行人对公共场所信息的了解程度,分别从以下3个角度描述行人选择期望方向的过程:

1、领导者和能看到出口的普通人:由于领导者了解公共场所的环境信息,靠近出口的普通人不需要依赖领导者,所以他们选择离他们最近的出口作为期望速度方向,表达式如下所示:其中,表示t时刻行人i的实际位置,表示t时刻距离领导者i的最近出口位置,同时,为了不熟悉场馆的普通人能跟上领导者,将领导者的期望速度设置的小于普通人,表示为取h=0.5;

2、在领导者能见范围内的普通人:当疏散行人是普通人且在领导者影响范围内时,个体会向着能见范围内的领导者方向移动,并保持者与领导者一致的期望速度方向,期望速度方向的表达式如下所示:其中,表示领导者的期望速度方向,参数ρ由下式表示:其中,δ表示个体i的能见度范围;dij表示行人和领导者之间的距离;

3、既看不到领导者又看不到出口的普通人:当普通人既看不到领导者又看不到出口时,普通人会发生从众行为,跟随可见范围内大多数个体的疏散方向移动,表达式如下所示:其中,dij表示普通人和普通人之间的距离,表示普通人j的期望速度方向。

5.如权利要求1所述的一种低能见度环境下的人群疏散方法,其特征在于:为了更好地反映人群疏散在灾难发生时受到公共场所周围环境的影响,在改进社会力模型的基础上加入了恐慌因子和视觉影响因子,即研究恐慌状态下人群期望速度的变化和人群能见度范围内的障碍物和其他行人对其的影响。

6.如权利要求1所述的一种低能见度环境下的人群疏散方法,其特征在于:所述仿真实验具体过程为:使用matlab软件搭建低能见度环境下多出口馆人群疏散仿真模型,仿真参数设置如下:对于每个个体,半径r=0.4m,质量m=80kg,正常行人的期望速度常量k=1.2×104kg·s-2,κ=2.4×105kg·m-1.s-1,ai=2000,bi=0.08m,ei=200n,fi=0.48m,能见度范围δ=5m,恐慌因子α=0,疏散人群数量为150人,场馆大小为10m*10m,出口数量为2,每个出口宽度为2m,两个出口分别位于相对的两条边的中间位置,由于仿真具有随机性,每次仿真都是随机生成疏散人员位置,统计的疏散数据均为同一情形仿真10次得到的平均疏散结果,以减少数据偶然误差,领导者用蓝色标识,普通人用红色标识,研究低能见度条件下人群的心理状态及疏散领导者对疏散效率的影响。


技术总结
本发明提供一种低能见度环境下的人群疏散方法,首先借助牛顿第二定律建立社会力的初始模型;然后,定义一个指数形式的作用力,表示领导者对影响范围内的普通个体的吸引力,并根据个体对周围环境的熟悉程度选择个体的期望速度方向;最后,添加恐慌因素和视觉影响因子,研究能见度范围、领导者的数量和位置、恐慌因子对人群疏散效率的影响。此模型可以有效提高疏散效率、减少人群拥堵和踩踏现象,具有现实意义。

技术研发人员:王杰;曹科才
受保护的技术使用者:南京邮电大学
技术研发日:2020.06.03
技术公布日:2020.09.11
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