[发明专利]一种基于Massmotion仿真模拟的建筑楼梯布置优化的方法

权利要求书

1.一种基于Massmotion仿真模型的教学楼人流流线优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立Massmotion仿真模型，确定人员物理和行为属性，；

步骤2：通过Massmotion模型仿真得到仿真数据；对数据进行处理分析；

步骤3：通过仿真数据对教学楼楼梯的布局进行优化，对楼梯的数量及位置进行优化分配，进一步的将楼梯的通行效率进行优化，从而完成整个建筑的楼梯优化改进。

2.根据1中所描述的基于Massmotion仿真模型的建筑楼梯优化方法，其特征在于：

步骤1中所述建立Massmotion仿真模型，确定智能体物理和行为属性，具体为：

将建筑CAD图纸导入Revit软件中进行建筑信息模型的构建，构建完成建筑信息化模型后，将模型保存为IFC格式文件，再将文件导入Massmotion仿真软件，一键生成仿真模型。根据在建筑设计中楼梯布局的需求，添加“Portal”、“Link”等部件运行模型。

确定人员的物理和行为属性具体为：所述的人物物理和行为属性，在基于智能体的仿真模拟中被称为智能体，在模拟过程中我们要对智能体的物理属性，行为属性进行定义。通过定义可以让他们与建筑中的环境相关连，进而建立他们之间的连接，设置影响仿真模拟的变量，使仿真模拟的结果更加接近实际状况。

3.步骤2中所述的通过Massmotion模型仿真得到仿真数据；对数据进行处理分析，其特征在于：

完成步骤1的内容后得到的仿真数据为：智能体的标号(ID)n，每个智能体完成路线需要的总时间W、每个智能体在路线上花费的等待时间T，智能体在水平路线上行走水平距离的时间T_G，每个智能体在楼梯上行走花费的时间T_Q、每个智能体在水平路线上的行走的水平距离S_G，每个智能体在楼梯上行走的距离S_Q。

数据进行处理分析，其特征在于：

引入总行程时间成本公式，根据公式上的物理量依次带入可以得到给一个智能体在本次路线上所花费的总时间成本，其中：

V_G＝V×δ

δ代表上下楼梯坡度的速度影响因子，δ的取值范围如下表所示：

将上诉的各个物理量代入总行程时间成本公式：

其中n＝1、2、3、4、5… W_D+W_Q＝1

Cost_n＝第n个智能体沿路线行走的总行程时间成本，单位(s)

W_D＝“水平行走的时间”权重(人员属性)(-)

D_G＝从人员出发位置到最终位置的水平距离(m)

V＝人员水平行走速度(m/s)

W_Q＝“行走楼梯的时间”权重(-)

Q＝从人员出发位置到最终位置在楼梯上的行走距离(m)

V_G＝人员楼梯行走速度(m/s)

W_L＝“等待时间”权重(-)

L＝到达楼梯入口之前队列中的预期时间(s)

Cost_n为第n个智能体从出发到目的地的时间成本，整个公式是由水平时间，等待时间，楼梯时间三部分组成；水平行走时间与楼梯行走时间中都包含由等待时间故：W_D+W_Q＝1

将每一个智能体的时间成本计算出来，求取平均数。时间成本的平均数就能表示该楼梯模型的通行能力。

该时间成本反应的结果可以与建筑原本预定的通行能力相比较，从而验证设计的楼梯数值是否合理。如果不合理，可以通过适当更改楼梯的宽度及楼梯的数量，得到新的仿真模型，再次运行模型后得到新的模型数据，处理后再与预期的楼梯通行能力相比较。通过对两组数据的整理分析可得出：若更改的数据合理可以使得时间成本的平均数数值减小，进而达到优化楼梯通行能力的目的。该数据也可以为建筑设计部门提供楼梯通行能力设计合理性方面的数据支撑参考。