[发明专利]一种基于预测时间的多出口疏散方法

说明书

本发明公开了一种基于预测时间的多出口疏散方法，包括第一步，提出预测疏散时间获取公式；第二步，基于A*算法的全局路径最优规划；第三步，计算出口疏散能力的公式。本发明充分考虑到多出口人群疏散时的关键要素，包括每个行人到出口的距离、行人期望速度、每个出口对应的行人总数以及不同宽度出口的不同疏散能力，给出了预测行人选择不同出口的疏散时间计算方法，并依托实际场景进行了仿真。实验结果表明，本发明提出的时间预测模型相比于传统的模型更好地对行人的疏散进行仿真和预测，能对紧急疏散预案的制订提供有效帮助。

技术领域

本发明涉及交通仿真技术，特别涉及一种基于预测疏散时间的人群疏散方法，用于提高紧急情况下人群疏散效率。

背景技术

人群疏散是城市建筑安全的一个重要问题，由于出口或者通道处经常出现人群阻塞的现象。为防止踩踏事故危害人们的生命安全，建立一个合理的人群疏散模型可以辅助研究人员更准确地分析出口和疏散人群之间的动态关系。通过建立模型并仿真，可以有效的分析出在发生紧急情况下的人群活动状态和出口堵塞情况。

疏散策略(在危机情况发生时，使用一定的算法计算出每个人的最优疏散方法，借助显示屏信息提示等可以达到快速疏散人群目的的策略)以在危险发生时最快疏散人群为优化目标进行规划。一般的衡量方案是计算出每个人疏散成功的预测疏散时间，并将其中耗时最长的预测时间作为该疏散策略效果的体现。

目前的疏散方案中，多使用疏散出口的宽度(比如门宽)作为该出口疏散能力体现的指标，即简单认为在相同时间内两倍的门宽可以疏散两倍的人群。这一出口疏散能力的计算方案其实在对复杂环境和大量人群的路径规划上存在严重的不足，主要原因是其在衡量的过程中主要专注于出口本身而忽略了人群中个体之间的差异和人与人之间复杂的相互作用。即在紧急情况发生时，行人个体的性别、年龄、身体状况等条件的差异都可能导致其在出口选择判断上有所不同，如果不考虑该方面的因素，基于此模型的疏散方法将无法达到理想的优化效果。

也就是说，传统的疏散方法忽略了在疏散过程中人群的期望速度对一个出口的出口疏散能力的影响。由于出口在疏散过程中可能发生拥堵，某些个体可能根据情况自主更换出口，在这种情况下研究人员进一步提出了“动态出口”的概念，但始终都无法准确描述行人阻塞、“快即是慢”(在出口宽度不变的情况下，每个人行人的期望速度增加反而会降低该出口的疏散能力，这种现象被称为快即使慢)等运动特征并有效减少在危险情况发生时的人群疏散时间。

发明内容

本发明为了解决传统的疏散策略规划模型中存在的疏散时间长、疏散效果差(忽略了人群个体差异和疏散人群期望速度)的缺点，提供了一种由预测疏散速度和对应出口宽度综合定义的疏散时间计算方法。在该计算方法搭建的过程中，充分考虑到由于人从众心理引起的“快即是慢”的堵塞现象，并使用新的算法设计了仿真实验，结果显示通过该算法分类出来的疏散人群具有更低的出口替换率和更短的疏散时间。

本发明中，出口疏散能力(Exit Capacity，EC)是指出口拥堵后相对稳定的人流速度 (人数/单位时间)，是在一个特定场景下判断一个出口的作用效果的重要指标。基本思路是：为了防止在紧急情况下人们由于从众心理或选择最短路径，拥堵在某一出口而降低了其他出口的利用率，从而提出一种根据每个出口的疏散能力来对人群所应选择的出口进行计算，借助显示屏、广播等可以对人群进行优化疏散。

一种基于预测时间的多出口疏散方法，包括以下几个步骤：

第一步，提出预测疏散时间获取公式；

预测疏散时间为：

其中：为个体p在t时刻到达出口g的预测疏散时间，为个体p在t时刻到达出口 g的最优路径长度，v⁰为疏散人群的期望速度，为t时刻排列在个体p之前且对应出口g的个体总数，为出口g与期望速度v⁰对应的出口疏散能力；

第二步，基于A*算法的全局路径最优规划；