應(yīng)急疏散方法研究綜述

摘 要：為了改善突發(fā)事件對(duì)城市影響，減少因疏散方案不完善造成的人員及財(cái)產(chǎn)損失，針對(duì)現(xiàn)有應(yīng)急疏散方法，在對(duì)其從疏散行為及仿真模型的構(gòu)建進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際城市應(yīng)急疏散的需要，提出應(yīng)急疏散的研究應(yīng)圍繞智能仿真技術(shù)展開。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急疏散 智能技術(shù) 綜述

中圖分類號(hào)：X928 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（b）-215-01

隨著交通的立體化、人口的高密度化、道路的擁擠化，一旦發(fā)生突發(fā)事件城市將受到嚴(yán)重威脅。有效的應(yīng)急疏散方法可以提高城市對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)變能力，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。到目前為止對(duì)應(yīng)急疏散方法研究已有60多年[1～4]。

1 國(guó)外應(yīng)急疏散方法研究現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)應(yīng)急疏散方法的研究起步較早且主要涉及行為分析及仿真模型兩類。

（1）行為分析。

50年代，國(guó)外就開始研究突發(fā)事件下個(gè)體行為對(duì)整個(gè)疏散的影響并于1957年提出逃生者的“集聚行為”理論。

9·11事件后針對(duì)城市突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)的研究從集中于高層建筑內(nèi)部的疏散問(wèn)題引深到綜合考慮城市中建筑物及其鄰近交通網(wǎng)絡(luò)的疏散問(wèn)題。如Pamelar等（2002）分析逃離世貿(mào)中心的人群心理、行為發(fā)現(xiàn)，大多逃難者走出大樓后不是迅速跑至安全區(qū)而是在附近危險(xiǎn)區(qū)注視事態(tài)進(jìn)展，此舉不但耗費(fèi)救援人員的精力也擾亂本就脆弱的交通。Marie（2003）分析逃生者行為對(duì)應(yīng)急疏散造成的影響問(wèn)題，研究顯示在應(yīng)急條件下若要準(zhǔn)確估計(jì)疏散中的交通量就必須把以家庭為單位的逃生者行為考慮在內(nèi)。K.P.Mei（2005）年提出了一種基于VB的微觀三維GIS環(huán)境模型用于分析應(yīng)急條件下如何確定最優(yōu)路徑，研究顯示由災(zāi)害所導(dǎo)致的建筑結(jié)構(gòu)損毀會(huì)引發(fā)交通擁堵更會(huì)影響對(duì)到達(dá)受災(zāi)地點(diǎn)的救援路徑的選擇。

（2）仿真模型。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展及仿真技術(shù)的應(yīng)用，國(guó)外學(xué)者開始從仿真角度對(duì)應(yīng)急疏散進(jìn)行分析，由此形成了宏觀、微觀、中觀以及基于智能技術(shù)的應(yīng)急疏散仿真模型。

①宏觀模型。

宏觀模型把車流及行人流看成一個(gè)整體，僅從宏觀層面對(duì)處于疏散境況中的交通系統(tǒng)進(jìn)行考量。利用數(shù)學(xué)“經(jīng)驗(yàn)公式”對(duì)路網(wǎng)的描述以節(jié)點(diǎn)及其連接所組成的粗略網(wǎng)絡(luò)模型為主。研究方法以探討最優(yōu)疏散、救援及物資運(yùn)輸路徑為主，特點(diǎn)是計(jì)算速度快，但因無(wú)法描述疏散過(guò)程中行人及車輛的細(xì)節(jié)行為，因此計(jì)算結(jié)果有一定偏差。宏觀模型是在基于GIS技術(shù)及專業(yè)宏觀交通軟件基礎(chǔ)上通過(guò)設(shè)定特殊條件進(jìn)行分析所形成的，典型的有NETVACI、MASSVAC等。

②微觀仿真模型

基于微觀交通仿真模型所建立的微觀應(yīng)模型不僅可以從宏觀層面對(duì)交通系統(tǒng)的運(yùn)行性能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，還可以從車輛的運(yùn)行行為、交通設(shè)施配置及車道設(shè)置等細(xì)節(jié)來(lái)分析交通系統(tǒng)特征，較適于對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行多角度研究。如對(duì)交通臨界狀態(tài)分析、交通波動(dòng)分析等，是一種集成交通系統(tǒng)仿真平臺(tái)。在微觀模型中參數(shù)的輸入及校正都較困難且計(jì)算量大，仍有待完善。典型的微觀模型有NETVACI、MASSVAC等。

③中觀模型。

為了減少微觀模型計(jì)算量又不減少相對(duì)細(xì)節(jié)，出現(xiàn)了中觀模型，該模型由一個(gè)追蹤一組車輛行車軌跡的離散方程組成。典型的中觀模型有DYNEV、I-DYNEV等。

④基于智能技術(shù)的模型。

隨著智能技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，以此為基礎(chǔ)的疏散仿真模型應(yīng)運(yùn)而生。此類模型不需預(yù)先設(shè)定人群的行為規(guī)律僅利用人群總體行為來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)人群行為。已有研究中側(cè)重于微觀方向的較多，比較突出的有Helbing“社會(huì)力模型”，Toshiyuki“行人流疏散系統(tǒng)”以及Kepjpel微觀仿真模型。上述模型均涉及到交通個(gè)體活動(dòng)的規(guī)則、交通個(gè)體之間的相互作用以及環(huán)境對(duì)交通個(gè)體的影響。

2 國(guó)內(nèi)應(yīng)急疏散方法研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)的研究起步較晚，大多基于國(guó)外研究基礎(chǔ)展開。

行為分析方面，郭恩棟（2003）利用ARCGIS建立了一套交通系統(tǒng)地震應(yīng)急智能輔助決策系統(tǒng)。陳艷艷（2004）提出震后交通需求預(yù)測(cè)的修正四階段法，對(duì)在災(zāi)后應(yīng)急階段的交通行為進(jìn)行總結(jié)。賀國(guó)光（2007）在考慮信號(hào)控制、路段通行能力、交叉口延誤等條件下對(duì)應(yīng)急疏散組織、路徑等方面的優(yōu)化進(jìn)行研究。陳岳明（2009）采用動(dòng)態(tài)交通分配進(jìn)行應(yīng)急疏散建模，以疏散時(shí)間最小為目標(biāo)利用最小值定理獲得模型最優(yōu)解。

仿真模型方面研究集中在建筑物內(nèi)部環(huán)境上，所形成的模型主要有香港城市大學(xué)和武漢大學(xué)共同構(gòu)建的SGEM模型、中國(guó)建筑科學(xué)研究院構(gòu)建的地下商業(yè)街人員疏散模型、公安部天津消防所構(gòu)建的地下商場(chǎng)人員疏散模型以及東北大學(xué)構(gòu)建的對(duì)人員疏散行為規(guī)律模擬模型。

在智能技術(shù)應(yīng)用方面，朱茵（2002）從應(yīng)急疏散的概念出發(fā)提出了基于智能技術(shù)的交通事故救援系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)于突發(fā)事件處理及事后協(xié)調(diào)。北京交通大學(xué)（2004）針對(duì)交通事故嚴(yán)重程度對(duì)基于智能技術(shù)的交通事故救援系統(tǒng)的處理能力進(jìn)行了改進(jìn)并提出了其組成結(jié)構(gòu)模型。中科大（2005）在總結(jié)四種人的心理因素對(duì)疏散影響后采用元胞自動(dòng)機(jī)對(duì)建筑物內(nèi)部的疏散現(xiàn)象進(jìn)行仿真。

3 應(yīng)急疏散研究總結(jié)及展望

綜上，國(guó)外對(duì)應(yīng)急疏散的研究較長(zhǎng)，且針對(duì)建筑物內(nèi)部應(yīng)急疏散的研究經(jīng)歷了從理論分析到模型構(gòu)建以及仿真軟件的開發(fā)過(guò)程。對(duì)建筑物外部相關(guān)因素的研究大多從管理角度出發(fā)，相關(guān)仿真也集中于研究最佳疏散路徑等宏觀疏散仿真模型，雖然也存在部分行人和車輛疏散的數(shù)學(xué)模型，由于模型無(wú)法精準(zhǔn)地模擬逃生者個(gè)體的行為，導(dǎo)致模型存在偏差。隨著計(jì)算能力的不斷提升，中觀疏散仿真模型研究漸少。在微觀疏散仿真模型方面，研究缺乏對(duì)疏散個(gè)體行為和相互作用的詳細(xì)探討。國(guó)內(nèi)的研究起步較晚且多是以國(guó)外方法為基礎(chǔ)，而對(duì)建筑物周邊交通網(wǎng)絡(luò)影響的研究較少。

以真實(shí)城市交通環(huán)境為基礎(chǔ)，對(duì)環(huán)境中人、車輛疏散進(jìn)行仿真，由此得到數(shù)據(jù)以用于優(yōu)化應(yīng)急疏散管理方案具有十分重要的實(shí)際意義。與其他微觀仿真技術(shù)相比智能技術(shù)在模擬個(gè)體本身、個(gè)體之間相互影響以及個(gè)體和環(huán)境之間相互影響中，能更真實(shí)的模擬出微觀交通環(huán)境，優(yōu)勢(shì)明顯，將成為未來(lái)應(yīng)急疏散研究的核心技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文分析了國(guó)內(nèi)外應(yīng)急疏散問(wèn)題的研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上提出了城市應(yīng)急疏散的研究方向。以真實(shí)城市交通環(huán)境為基礎(chǔ)，利用智能仿真技術(shù)對(duì)環(huán)境中人、車輛疏散進(jìn)行仿真，以此得到數(shù)據(jù)以用于優(yōu)化應(yīng)急疏散管理方案，將成為未來(lái)應(yīng)急疏散的研究趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李揚(yáng).美國(guó)交通應(yīng)急預(yù)案對(duì)我們的啟示[J].交通世界，2003.

[2]L.Z.Yang，D.L.Zhao，J.Li.Simulation of the Kin Behavior in Building Occupant Evacuation Based on Cellular Automaton.Building and Environment，2005.

[3] 范鵬飛，趙勇.基于Multi-Agent的城市交通事故救援系統(tǒng)[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2004（6）.

[4] 朱茵.基于多Agent技術(shù)的交通事故救援系統(tǒng)的研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2002（1）.