[发明专利]一种地铁车站人员应急疏散仿真方法及系统

权利要求书

1.一种地铁车站人员应急疏散仿真方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、搭建地铁车站紧急疏散仿真场景，初始化待疏散人员；

S2、仿真待疏散人员对自身心理及生理状态、周围环境的感知；

S3、根据待疏散人员对自身心理及生理状态、周围环境的感知结果，建立包含待疏散人员心理及生理状态的社会力模型；

S4、根据包含待疏散人员心理及生理状态的社会力模型，建立待疏散人员运动路径及运动速度决策模型；

S5、对待疏散人员运动路径及运动速度决策模型按照时间步长法进行仿真，得到各仿真时刻待疏散人员的运动状态和最终的仿真结果；

其中，步骤S3进一步包括如下子步骤：

S301、根据各待疏散人员所处场景，分析其可见度是否受到影响，利用可见度时空拟合模型计算可见度，并通过可见度变化计算有效视野感知域范围；

S302、根据待疏散人员对自身心理及生理状态的感知仿真结果建立待疏散人员自恐慌模型，根据待疏散人员对周围环境的感知结果建立待疏散人员恐慌传播模型；

S303、根据待疏散人员自恐慌模型和待疏散人员恐慌传播模型，建立待疏散人员心理压力模型；

S304、利用待疏散人员心理压力模型对既有的社会力模型中的参数进行调整，建立包含待疏散人员心理及生理状态的社会力模型；

其中，

待疏散人员感受到的恐慌瞬时值随时间的叠加得到当前时刻的真实心理压力模型p_i(t)，计算公式如下：

待疏散人员感受到的恐慌瞬时值由自恐慌模型和恐慌传播模型两部分按照相应权重σ_i,1、σ_i,2叠加得到，计算公式如下：

σ_i,1+σ_i,2＝1；

待疏散人员自恐慌模型由感知心理压力度模型E_i(t)和焦虑度模型根据各自权重μ_i,1、μ_i,2叠加得到，计算公式如下：

μ_i,1+μ_i,2＝1；

感知心理压力度模型E_i(t)(E_i(t)∈[0,1])由待疏散人员在疏散环境中的滞留时间导致心理压力值f(t)、周围人员密度导致心理压力值g(ρ(t))、距离危险源的距离导致心理压力值h(d(t)))以及可见度导致心理压力值l(s(t))共同决定，计算公式如下：

E_i(t)＝max{f(t),g(ρ(t)),h(d(t))),c*l(s(t))}

其中，c为恐慌因子，当目标位置不可见时c＝1，否则c＝0；

其中，α₁、α₂、α₃、α₄分别为心理压力激增系数，β为曲线函数边界约束值；

焦虑度模型与待疏散人员运动速度和期望速度及情绪安抚措施η有关，计算公式如下：

恐慌传播模型与待疏散人员有效视野感知域有关，基础视野感知域是以待疏散人员前进方向为中线的扇形区域，半径R取2-3米；当待疏散人员可见度大于基础视野感知域最大半径时，有效视野感知域为基础视野感知域；当可见度小于基础视野感知域最大半径时，有效视野感知域半径为可见度；恐慌传播模型与有效视野感知域内是否存在其他待疏散人员有关，当无其他人员时，Q＝1；否则与其他疏散人员的恐慌差异值及与其他疏散人员的速度差异值有关，计算公式如下：

其中，λ_i,1、λ_i,2、λ_i,3分别为待疏散人员根据自身属性所取权重值；

社会力模型由自驱力人员间相互作用力人与障碍物之间的作用力以及微小扰动力决定，计算公式如下：

自驱力的计算公式如下：

τ＝τ₀-a*(b*exp(c*p_i)+d)^-1

其中，人员实际运动速度由运动过程决定，人员质量m_i、期望速度的初始值为自动分配生成，运动开始后的期望速度和运动松弛时间τ_i的大小需根据人员心理压力度进行校正；期望速度的方向与可见度相关，a、b、c、d分别为常数；

人员间相互作用力及人与障碍物之间的作用力的计算公式如下：

A_ij/w(p_i)＝ap_i²+bp_i+c

其中，A_iw代表心理作用力中的相互作用强度，和分别由心理作用力和身体作用力构成，a、b、c分别为常数。