突发事件人员疏散优化研究

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摘要

进入二十一世纪以来，世界范围内突发事件层出不穷。突发事件人员安全疏

散直接关系到人员的生命安全。在现代社会高速发展的同时，人口、资源、环境、

公共卫生等方面的问题与压力与日俱增，这也直接导致了各类突发事件爆发的频

率加快，影响范围和危害程度急剧上升。由于突发事件本身的不确定性，突发事

件中的人员疏散也具有不同特点。当突发事件发生以后，事件的各种表现形式和

特征都讲逐步显露出来，需要对突发事件产生的影响进行分析，预测事件的未来

走向，做出各种应对措施。所以研究突发事件中的人员疏散具有重要意义。

在大多数疏散模型中并没有考虑疏散通道的人员分配问题，主要是模拟人员

疏散过程中出现的情况。实际情况中合理分配疏散通道内的人员，能够有效的疏

散人员。本文首先阐述了突发事件的概念、突发事件的特点、突发事件应急管理

以及突发事件疏散系统。文中较为全面的分析了影响人员疏散的各种因素，包括

人员密度、人员速度以及人员的个体特性，提出安全疏散的准则。依据“社会力”

模型建立了人员疏散时间优化模型，并在模型中提出了计算了疏散时间公式。根

据疏散通道特征以及人员在通道内的移动参数，建立疏散方程，提出算法。最后

用算例验证了算法的正确性以及模型的可行性。通过对模型的检验，可以为突发

事件中人员疏散预案的制定提供相应的理论依据。

本文研究的主要内容通过绪论、突发事件人员疏散概述、影响突发事件人员

疏散因素分析、人员疏散优化模型及其算法以及结论和展望五个部分展开阐述。

关键词：人员疏散疏散模型人流密度人流速度疏散时间

ABSTRACT

In the 21st century, there are many unexpected events in the world. Emergency

evacuation is directly related to the safety of the lives of persons. In modern society,

with increasing pressure of population, resources, environment, public health issues, the

frequency of various types of emergency speeds up, the extent and severity increased

dramatically. With the unexpected events uncertain of unexpected events, emergency

evacuation also in the different characteristics. When unexpected events occur after the

event in all its manifestations and characteristics are gradually revealed about the need

for emergency impact analysis, forecasting the future direction of the incident, make a

variety of responses.So study of emergency evacuation is important.

In most of the evacuation model does not take into account the distribution of

personnel evacuation routes, mainly to simulate the evacuation process happen. The

actual situation in a reasonable allocation of staff within the evacuation routes,

evacuation of personnel can be effective. This paper describes the concept of

unexpected events, the characteristics of emergency, emergency management and

emergency evacuation systems. The text more comprehensive analysis of the various

factors affecting evacuation, including personnel density, staff and personnel of the

individual characteristics of speed, proposed guidelines for safe evacuation. Based on

"social force" model established evacuation time optimization model proposed in the

model formula to calculate the evacuation time. According to characteristics of

evacuation routes and personnel movement within the channel parameters and to

establish evacuation equation proposed algorithm. Finally, numerical example of the

correctness of the algorithm and the model is feasible. By testing the model, for

emergency evacuation plans in the development provide the theoretical basis.

The main contents of this paper through the introduction, an overview of

emergency evacuation, emergency evacuation affecting factor analysis, and algorithm

optimization model for evacuation and conclusions and outlook started five parts

described.

Key Words: Evacuation, Evacuation model, Flow density, Flow rate,

Evacuation time

摘要

ABSTRACT

第一章绪论 .................................................................................................................... 1

§1.1 研究背景与意义 ............................................................................................... 1

§1.2 国内外研究现状 ............................................................................................... 3

§1.2.1 国外研究现状 ......................................................................................... 3

§1.2.2 国内研究现状 ......................................................................................... 4

§1.2.3 研究现状分析以及存在的问题 .............................................................. 5

§1.3 本文的主要研究内容 ....................................................................................... 5

第二章突发事件人员疏散概述 ................................................................................ 7

§2.1 突发事件的概念 ............................................................................................... 7

§2.2 突发事件的特点 ............................................................................................... 8

§2.3 突发事件的处理 ............................................................................................... 8

§2.3 突发事件应急管理 ......................................................................................... 10

§2.4 突发事件人员疏散 ......................................................................................... 12

第三章影响突发事件人员疏散因素分析 ................................................................ 15

§3.1 疏散时间分析 ................................................................................................. 15

§3.1.1 必要安全疏散时间 ..................................................................................... 15

§3.1.2 可用安全疏散时间 ................................................................................ 16

§3.1.3 安全疏散准则 ........................................................................................ 16

§3.1.4 安全疏散时间计算 ............................................................................... 18

§3.2 影响人员疏散的一般人员特性因素分析 .................................................... 20

§3.3 空间内人员密度、移动速度对疏散的影响 ................................................. 22

§3.4 疏散通道对人员疏散的影响 ........................................................................ 27

第四章人员疏散时间优化模型及其算法 .................................................................. 29

§4.1 疏散模型的分类 ............................................................................................ 29

§4.2 格子气自动机模型 ......................................................................................... 30

§4.2.1 模型的基本概念 .................................................................................... 30

§4.2.2 一种典型的格子气自动机模型：HPP 模型 ....................................... 31

§4.3 元胞自动机模型 ............................................................................................. 32

§4.4 社会力模型 .................................................................................................... 33

§4.5 人员疏散时间优化模型的建立以及相关算法 ............................................ 35

§4.5.1 模型的建立 ........................................................................................... 35

§4.5.2 疏散函数 ............................................................................................... 36

§4.5.3 人流密度 ................................................................................................ 36

§4.5.4 模型的求解 ........................................................................................... 38

§4.5.5 算例 ....................................................................................................... 40

§4.5.6 结论分析 ............................................................................................... 40

第五章结论和展望 ...................................................................................................... 41

§5.1 研究工作总结 ................................................................................................. 41

§5.2 研究展望 ......................................................................................................... 41

参考文献 ........................................................................................................................ 43

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ............................................ 46

致谢 ................................................................................................................................ 47

第一章绪论

§1.1 研究背景与意义

现代社会高速发展，所面临的问题也越来越多。突发事件是人类社会所面临的

最重大的问题之一，它对人类活动的严重影响，已构成制约经济和社会可持续发

展的重要因素，因而减轻突发事件造成的影响已成为各国政府和科学家以及管理

决策当局共同关心的问题。现阶段，我国突发事件时有发生，对人民群众的生命

财产安全、国家的经济建设以及社会的稳定发展造成了破坏性的影响。比较有影

响例如：广西南丹特大矿难（2001年）、全国非典事件（2003年）、哈尔滨水污

染事件（2005年）、禽流感疫情扩散（2005年）、四川汶川大地震（2008年）、

成都公交车燃烧事件（2009年）、河南伊川“3·31”特别重大煤矿事故（2010年）、

福建南平凶杀案（2010年）、王家岭煤矿透水事件（2010年）、青海玉树大地震

（2010年）、陕西幼儿园凶杀案（2010年）等等。国际上，2001年美国的“911事

件”，世贸大楼的倒塌，造成3000多人丧生。2005年发生的伦敦地铁和公交上的

爆炸案造成50多人伤亡。

在突发事件愈发普遍的今天，世界各国的政府都在迅速采取行动，寻求对策，

不少国家已经建立了比较成熟的政府级危机管理机构。

（1）美国：政府在二十年前就根据一系列的自然灾害及各种突发事件设立了总

统直接领导的“联邦紧急事务管理局”，以加强国家队灾害和突发事件的高效管

理。2001年9月11日的“911事件”后，各大城市基本都建立了“911”系统以应对

突发事件。

（2）法国：专门有个内务部下辖的民事防务和公共安全局，管理全国所有的消

防队及有关机构，机构内的各种系统及应对突发事件的装备都非常的先进。该局

不间断 24 小时值班，管理全国重大安全减灾以及突发事件。

（3）日本：政府架构内设立了“防灾省”，同时首相任命了防灾大臣。建立了

一整套的减灾信息系统及应急反应系统，比较看重现代科学技术在防灾减灾中的

应用。政府首相是国家重大灾难救援的总指挥。

（4）俄罗斯：政府依据灾害及各种突发事件的发生状况，专门成立了“紧急事

务和消除自然灾害后果部”，这个部门在最近的几次反恐行动及重大减灾活动中

表现突出，成为俄罗斯安全减灾应急的主要部门。

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摘要进入二十一世纪以来，世界范围内突发事件层出不穷。突发事件人员安全疏散直接关系到人员的生命安全。在现代社会高速发展的同时，人口、资源、环境、公共卫生等方面的问题与压力与日俱增，这也直接导致了各类突发事件爆发的频率加快，影响范围和危害程度急剧上升。由于突发事件本身的不确定性，突发事件中的人员疏散也具有不同特点。当突发事件发生以后，事件的各种表现形式和特征都讲逐步显露出来，需要对突发事件产生的影响进行分析，预测事件的未来走向，做出各种应对措施。所以研究突发事件中的人员疏散具有重要意义。在大多数疏散模型中并没有考虑疏散通道的人员分配问题，主要是模拟人员疏散过程中出现的情况。实际情况中合理分配疏散通...

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