[发明专利]考虑拱效应的缓解密集人群中过度挤压的仿真方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于疏散仿真领域，尤其涉及一种考虑拱效应的缓解密集人群中过度挤压的仿真方法及系统。

背景技术

随着世界人口的增加，在各种重要公共场聚集的人数也在不断的增加。过密的人群会影响公共场所的服务质量、增加管理的难度，而且当发生紧急情况时，处于恐慌状态下的密集行人群体会产生严重的拥挤现象，导致人群移动速度的降低，进而造成伤亡事故。因此，有必要对大规模密集人群的运动行为进行研究，找出其中的规律，尽可能的避免或减少意外发生时的损失。由于人群运动的视频，特别是紧急情况下的视频往往是非常珍贵且难以获取的，所以目前在研究行人疏散运动时，主要通过建立人群仿真模型来对处于正常或紧急情况的人群进行仿真。

对疏散行人的仿真研究主要包括正常行人疏散和恐慌拥挤疏散.正常行人疏散研究的内容包括:安全出口数量、位置及系统内部布局对疏散效率的影响等不同因素下的疏散过程.恐慌拥挤疏散研究的主要内容为行人因恐慌拥挤导致移动受影响和发生伤害的情况。

当人群处于危险中时，往往会发生失序行为，从而导致局部甚至大范围的过度挤压，这会对人群中个体的人身安全造成严重威胁。对于这种潜在的危险，一般有前期疏导和后期处理两种措施。前期疏导采用合理的路径策略来保证人群以一种较优的方法从场景中疏散，也可以理解为通过利用场景纵深来避免过密拥挤人群的形成。虽然前期疏导的出发点更明确、效果更明显，但不可否认的是：在复杂多变的现实环境中，场景与人群的不确定性使得前期疏导不能完全消除过度挤压的产生。因此，通过适当的后期处理，达到减轻因过度挤压对行人造成的危险，这种保险措施仍是有必要的。当局部人群形成过度挤压后，通过社会性质(比如通知新出口的位置，或险情警告)的处理方法在效率与效果上都很难取得理想的结果。因此，采用更基本的物理方法来进行后期处理会取得更明显的效果。

由于在实际的人群疏散过程中，可能出现的恐慌状态下密集人群过度积压的现象，而现有的人群疏散仿真方法中未考虑上述密集人群过度积压的现象，导致人群疏散仿真模型不准确，这样不能准确地指导实际的人群疏散。因此，针对可能出现的恐慌状态下密集人群过度积压的现象，需要一种考虑人群物理特点的仿真方法，来达到根据密集人群特点，对已形成的过度挤压情况实现挤压缓解的目的。

发明内容

为了解决现有技术中有的人群疏散仿真方法中未考虑上述密集人群过度积压的现象，导致人群疏散仿真模型不准确的问题，本发明的第一目的是提供一种考虑拱效应的缓解密集人群中过度挤压的仿真方法。该方法考虑密集人群过度积压的现象，能够准确仿真人群疏散仿真模型，进而为提供相应缓解人群中过度挤压的措施来准确地指导实际的人群进行安全疏散。

本发明的一种考虑拱效应的缓解密集人群中过度挤压的仿真方法，该方法在仿真服务器内完成，包括：

步骤1：构建疏散场景，进而搭建出人群疏散仿真模型，获取人群在当前疏散场景中的运动数据；所述运动数据包括人群中所有个体的当前位置、速度以及所受合力；

步骤2：根据人群在当前疏散场景中的运动数据，利用合理拱轴线理论计算人群中形成拱效应时受到的外层压力；其中，人群中形成拱效应时受到的外层压力等于拱效应的行人粒子所受合力的纵向分力；

步骤3：将求取的人群中形成拱效应时受到的外层压力代入考虑拱效应的间距公式，获取障碍物的间距；

步骤4：根据合理拱轴线理论，在当前疏散场景的出口处根据求取的障碍物的间距来布局障碍物，以障碍物作为新的拱脚而构建出新疏散场景，重新执行人群疏散仿真且获取新疏散场景中的运动数据来验证新疏散场景对于缓解密集人群中过度挤压的有效性。

进一步地，在所述步骤1中，人群中所有个体的运动数据由社会力模型决定。利用社会力模型来决定人群中所有个体的运动数据，该运动数据可以作为判断行人挤压程度的有效依据。

进一步地，在所述步骤1中，人群中所有个体的初始位置随机均匀分布在当前疏散场景中。在仿真的初始状态下，将人群中所有个体的初始位置随机均匀分布到当前疏散场景中。其中，场景中行人群体的疏散效率与行人在场景中初始位置分布有一定关系，本方法旨在研究密集人群中的挤压，将行人的初始位置随机均匀分布到场景中，可以避免因疏散效率差异过大而对人群挤压程度造成影响，保证实验结果的可靠性。

进一步地，在所述步骤2中，根据合理拱轴线理论，人群中形成拱效应时受到的外层压力看作均匀受力，本方法利用考虑拱效应的合理间距设置公式，由于拱效应的一个特性是将作用在拱体上的压力均匀传递到拱脚，因此在计算时可以假定拱效应收到的是均匀压力。