系统科学方法在地铁疏散仿真模拟中的应用

1、系统科学方法在地铁疏散仿真模拟中的应用张翔 1201520240系统科学将众多独立形成、自成理论的新兴学科综合统一起来，具有严密的理论体系， 例如近年兴起的相似论、现代概率论、超熵论、奇异吸引学及混沌理论、紊乱学、模糊逻辑 学等，也将进入广义系统科学并成为其重要内容，系统科学已为内外许多学者所关注和研究。 系统论将世界视为系统与系统的集合，认为世界的复杂性在于系统的复杂性，研究世界的任 何部分，就是研究相应的系统与环境的关系。它将研究和处理对象作为一个系统即整体来对 待。在研究过程中注意掌握对象的整体性、关联性、等级结构性、动态、平衡性及时序性等 基本特征。系统论不仅是反映客观规律的科学理论，

2、也是科学研究思想方法的理论。系统思维，简单来说就是对事情全面思考，不只就事论事。是把想要达到的结果、实现 该结果的过程、过程优化以及对未来的影响等一系列问题作为一个整体系统进行研究。它是 指以系统论为思维基本模式的思维形态，它不同于创造思维或形象思维等本能思维形态。系 统思维能极大地简化人们对事物的认知，给我们带来整体观。随着社会经济的不断发展，大型商场、高层建筑、大型工厂逐步建立。人员集中较为密 集，发展经济的同时，也产生安全隐患。如若发生火灾，地震等事故，人员的疏散是一大考 验。包括对工厂的巡查，大型工厂建筑，占地面积达，巡查一次时间久，未必能够做到每一 处都进行巡查。地铁车站人员的应急疏

3、散与人员的生命安全直接相关，如何有效预防和减少事故的伤 亡，尤其是防止群死群伤事故的发生，已经成为国内外安全领域研究的热点和重点，也是地 铁设计的重要组成部分。地铁车站人员的应急疏散是指发生突发事件后，在事故未对人员的 生命安全造成危险的时间内将人群安全疏散到安全区域。安全仿真模拟技术运用软件模拟可以在现实景现场，模拟现场发生事故时可能发生的情 况，制定合理的疏散方法，及时发现安全隐患。例如用Pathfinder模拟地铁口疏散，运用 系统科学的思想方法模拟地铁人流疏散，依据现场人流运动情况、现场疏散通道布局，模拟 不同疏散分割栏、疏散口大小以及通道走向情况下人流疏散形式及疏散时间。依据模拟结果

4、 对比现实疏散情况就可以找出地铁在人员疏散时的安全隐患，合理布局可以有效减少疏散时 间。一个模拟的产生，是基于对现实的需求但是又不便于直接开展。通过仿真模拟将现实中 不易做的，以计算机模拟的方式开展，科学有效的寻找解决方法。安全仿真技术运用模糊数学的思想方法模拟现实生活中可能发生的事情能够提前做出 预判，并制定相应的措施能够极大改善现实生活中的不易察觉的安全隐患。模拟仿真是从结 构上开始对安全进行考虑，立足整体放眼全局，模拟各种可能发生的事，并且可以设定条件， 来检验目前状况下的安全状况。开展一次隐患排查或者仿真演练，劳民伤财，又有走形式的 可能，不方便也不便于落实开展。软件模拟与专业知识和系

5、统思维的结合能够更好的解决现实生活中不便解决、不易察觉 的危险。系统科学方法在地铁疏散仿真模拟中的应用张翔 1201520240研究内容1.理论基础研究人的行为研究在人机系统中，人的生理特性和心理特性不是恒定不变的，特别在人机系统安全分析与 设计时，关于人的因素必须从动态特性变化来认识。影响人的行为的因素我们可以从内、外两个方面去寻找原因。影响人的行为的个人主观 内在因素包括生理因素、心理因素、文化因素、经济因素；影响人的行为的客观外在环 境因素包括：组织的内部环境因素、组织的外部环境因素灾害发生时人受避灾心理影响，总是想最快到达安全地带，人的行为是动机的结果，是 目的的手段，但是灾害发生时，

6、人的行为受恐惧心理的影响会发生异常，灾害发生时人 的疏散行为遵循“尝试-失误-再尝试”的循环认知模式，人的年龄、认知能力、正确决 策能力、疏散行为能力以及对灾害的心理抵御能力是影响人员疏散的主要因素。全面分析突发事件中，单个人的疏散行为对于整体疏散的影响，并将其量化到疏散模型 中，建立微观与宏观相结合的人群疏散模型，为有效的人群疏散策略的制定提供理论支 持。烟气扩散研究在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人 类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。所以说人类使用火的历史与 同火灾作斗争的历史是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律

7、，尽 可能地减少火灾及其对人类造成的危害。所以发生火灾时，由于产生的烟雾阻碍人们逃生和进行灭火行动，对人们生命安全产生 极大的威胁。火灾发生时往往伴随烟气流动，在有限空间里人员的疏散行为受烟气流动影响，通过研 究烟气流动规律，来引导人们快速疏散，避开危险路径。疏散结构和标志对疏散时间影响研究随着时代的发展，科技的进步，建筑物规模越来越大，功能越来越复杂，设备众多，人员密集。实验证明，100m2的普通办公室发生火灾所产生的烟气可以将面积1500m2、高37m的中庭充满2/3。建筑结构是影响人员疏散的一大因素，灾害发生时人员处在密闭有限空间，人员密集不易疏散，因此需要研究不同类别的建筑布局对人员疏

8、散行为影响， 以及人员在灾害发生时，建筑结构布局对人员做出正确逃生判断的影响。合理的建筑布 局和警示标志能够在短时间内帮助具有判断能力的人员找到正确疏散路径，单个行为因 素对群体因素会产生影响。通过研究建筑布局来更有效地引导群体因素，降低消极因素 对群体因素的影响，从而能够在时间、路径上做出最快最正确行为。三者结合模拟研究人的内在行为影响因素受年龄、认知、决策能力、生存能力影响，通过全面分析行为心 理因素在面对不同的建筑布局、疏散警示标志以及疏散结构时做出的选择，结合火灾发 生时烟气流动规律，来建立疏散模型，通过参数的设定来模拟不同人群在现有建筑结构 发生灾害时的疏散路径，找出现有建筑的安全隐

9、患。也可用于对未来建筑的避灾建设提 供可靠依据，从本质上保证人的安全。1.人的行为研究从个体特质、人群行为方面探索人员安全疏散的各方面因素，总结疏散人群分类、人群行为 现象、疏散心理特点。个体特征包括人的生理、心理、社会背景等，包括性别、年龄、身高、体质、星哥、基尼以 及教育文化、民族等社会属性。1.1人群行为1.1.1人群分类偶然性人群：此类人群不是有特定机构把他们组织起来，如超市、火车站、汽车站、飞机场、 地铁站等。除了空间位置相同，他们具有不同的绿城目的、社会背景、经济地位差异。稳定性人群：这类人群具有相似的兴趣爱好，或者具有紧密的社会关系，个体间有共同的兴 趣或目的，甚至有系统的明文规

10、范、严密的组织纪律，成员职责、权利、义务明确，成员固 定，如企业、写字楼、学校、会议培训、演唱会、政治演讲、游行人群、宗教活动等。过激性人群：这类人群无视纪律、规则等社会约束，甚至是满腔激情，极有可能发生犯罪、 违法过激行为。1.1.2紧急人群行为特征“从众”现象：“从众”是一种情绪性的传播行为，这种心理作用力会使个性减弱或丢失。“情绪感染”现象：由于人员密度大，个人安全控件收到严重挤压，情绪感染会使身边的人 员被动加入，这种感染人群会像雪崩一样迅速蔓延，致使群体失去控制。“踩踏”现象：由于拥挤群体的无组织、时空受限、威胁压迫等原因，个体常常做出极端反 应，会引发集群的能量不恰当释放，形成巨大破坏性。“应激”现象：高密度人群中，在人流量大、市区自我空间、相互推挤等外刺激下，人们的 忍耐极限受到挑战，个体会产生焦虑、烦躁甚至恐慌的感觉，以致采取非理性致命逃生行为。“相向通道”现象:不同运动方向的行人相遇后会形成独立的人流，相向运动的行人在避让 过程中不断改变自己运动方向和运动速度，同时影响到后续人员跟进，人群从无序逐步达到 有序稳定状态，这是群体内部自我调整。“