[发明专利]一种基于元胞自动机的人员疏散模拟方法

说明书

本发明公开提供一种基于元胞自动机的人员疏散模拟方法，将整个房间离散化为有限个大小均等的元胞，建立与实际场景相似的二维元胞自动机数学模型；开始一个时间步骤的移动后；在同一时间步骤内进行多次不同起点、不同顺序的遍历；每个人员在移动前都需进行两次判定：首先每个人员在一个时间步骤内最多移动一次，在前面的遍历中已经移动过的人员在该时间步骤不再移动，其次在移动前进行随机停止机制判定，用于模拟疏散过程中意外情况的发生；对于四邻域中有空置元胞能进行移动的人员，根据距离场值与前方拥挤程度确定人员移动方向；当所有人员都已撤离后，输出疏散用时。本发明能够更真实地模拟人员在该类特定场景中的疏散过程。

技术领域

本发明涉及人员疏散模拟方法领域，特别是一种基于元胞自动机的针对狭窄复杂场景的人员疏散模拟方法。

背景技术

近些年，伴随着经济的高速发展，城市建设呈现出复杂化、立体化发展的趋势，人民的生活娱乐方式也越来越多样，这也使得大量人员聚集在一个地方的情况越来越多。这些场所例如音乐会、电影院还有大型会议室等，一旦发生险情，人员的安全疏散至关重要。这类场所一般座位密集且通道狭窄，人口密度较大，在紧急情况(火灾、地震或是恐怖袭击等)发生时，不合理的通道、出口设置可能导致人员堵塞，从而增加疏散用时，甚至于发生严重的踩踏事故，加剧人员伤亡。

人员疏散演练可以帮助发现建筑内容易发生堵塞的瓶颈处，从而对此处进行改建或是采取必要的引导、分流措施，减少被堵塞人数，缩短疏散用时，这些在灾害来临时将会起到十分重要的作用。但是直接召集人员进行现场疏散演练，将耗费、耽误大量的人力物力以及财力，因此提出了使用计算机进行人员疏散模拟的方法。

通过使用计算机构建场景疏散模型的方式，可以对场景进行人员疏散模拟，直观的观察整个疏散进程，对容易发生堵塞的瓶颈处提供整改指导意见，科学合理的设置引导设施指引人员进行撤离，尽可能缩短疏散时间。但是，目前市面上所使用的商业人员疏散模拟软件，例如Pathfinder，针对例如电影院或是大型会议室等通道狭窄、障碍物较多的场景的模拟结果都不够真实，人员的疏散路径选择不够智能，人群移动时容易出现不合理的排队堵塞现象。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前市面上所使用的商业人员疏散模拟软件针对例如电影院或是大型会议室等通道狭窄、障碍物较多的场景的模拟结果都不够真实，人员的疏散路径选择不够智能，人群移动时容易出现不合理的排队堵塞现象，而提供一种基于元胞自动机的针对狭窄复杂房间的人员疏散模拟方法。

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是一种基于元胞自动机的人员疏散模拟方法，该方法针对狭窄复杂房间的人员疏散，包括以下步骤：

步骤1，设置模型参数；

步骤2，初始化疏散场景；

步骤3，计算场景的距离场D_static；该步骤中计算每个元胞的距离场；

步骤4，放置人员；该步骤中，一个元胞最多只能放置一人；

步骤5，人员开始移动；在一个时间步骤内，一个人员按照步骤6的要求最多移动一个元胞；

步骤6，根据出口在房间内的位置以及大部分通道的朝向，从不同的起点按照不同的顺序对所有元胞进行b次遍历；遍历次数根据出口数量与位置决定，遍历顺序与大部分通道的走向一致；

步骤7，在该时间步骤的之前遍历中已移动的人员，在本次时间步骤中不再进行移动；

步骤8，随机停止机制判定，模拟意外的发生；对步骤7中找到的每个人员，在移动前，先进行一次随机停止机制判定，即所有人都有μ的概率在当前遍历中不移动而停留在原地，用来模拟疏散过程中人员由于各种因素而导致的停滞，被判定为原地不动的人员，结束该人员在当前遍历中的移动；