一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法,該方法包括采集影響城市軌道交通疏散的元數(shù)據(jù),將元數(shù)據(jù)按Agent對(duì)象的類型進(jìn)行參數(shù)分類存儲(chǔ);利用上述存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),基于Agent建模方法,構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型;根據(jù)城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型,對(duì)緊急事件情況下,疏散過(guò)程中疏散時(shí)間和人工系統(tǒng)屬性對(duì)疏散結(jié)果的影響進(jìn)行分析;對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)估及優(yōu)化。進(jìn)一步公開(kāi)了一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化系統(tǒng),該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、建模及仿真單元、動(dòng)態(tài)控制單元、和仿真結(jié)果分析模塊。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于可實(shí)現(xiàn)仿真模型智能化,具有良好的可擴(kuò)展性,能夠直觀全面的對(duì)疏散過(guò)程進(jìn)行分析,同時(shí)具有輔助決策通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交通疏散優(yōu)化方法及系統(tǒng)。更具體地,涉及一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)發(fā)展,地鐵已成為人們生活中必不可少的交通工具。但地鐵事故的出現(xiàn)也不斷在給我們敲響警鐘。由于地鐵車站建筑結(jié)構(gòu)通常是封閉的,在狹窄的空間中人員密度高,而疏散路線長(zhǎng)并且出口較少,一旦發(fā)生突發(fā)事件,往往由于車站疏散方案不完善、設(shè)計(jì)缺陷、人員失誤等原因?qū)е聡?yán)重的后果。國(guó)內(nèi)外歷史表明,地鐵一旦發(fā)生火災(zāi)或其它突發(fā)事件將會(huì)造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,其結(jié)果往往是觸目驚心的,并且給社會(huì)帶來(lái)極大地負(fù)面影響。因此,在緊急突發(fā)事件發(fā)生后,如何制定應(yīng)急預(yù)案及組織利用各方面的力量組織行之有效的應(yīng)急響應(yīng),達(dá)到最大程度的保障人身安全及財(cái)產(chǎn)安全,減少突發(fā)事件對(duì)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)造成的重大危害,這已然成為全球各國(guó)亟待解決的一個(gè)重大問(wèn)題。
[0003]國(guó)外利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)地鐵應(yīng)急疏散的研究雖然開(kāi)始僅有20多年,但對(duì)人群疏散的研究已有40多年的歷史,并形成了一門獨(dú)立的學(xué)科。1993年,擁擠安全工程國(guó)際會(huì)議(International conference on engineering for crowd safety)在倫敦召開(kāi)。2001 年,第一屆“行人及疏散動(dòng)態(tài)學(xué)大會(huì)”(Conference on Pedestrian and EvacuationDynamics,簡(jiǎn)稱PED)在德國(guó)杜伊斯堡召開(kāi),并出版了會(huì)議論文集。在Henderson提出的宏觀行人動(dòng)力學(xué)模型中行人的運(yùn)動(dòng)行為被認(rèn)為類似氣體或液體的流動(dòng),行人的移動(dòng)就像流動(dòng),但是在宏觀模型中,人員作為一種純“物質(zhì)”形態(tài)考慮,因此沒(méi)有考慮行人心理,也就不會(huì)選擇方向和摔倒。德國(guó)Helbing提出的社會(huì)力模型將行人考慮為相互作用的粒子,在對(duì)應(yīng)急疏散的研究中可以考慮行人恐慌心理的作用,能反映行人心理對(duì)整體行為的影響。國(guó)內(nèi)對(duì)城市軌道交通應(yīng)急疏散的研究相對(duì)國(guó)外而言,起步較晚,但也有許多卓有成效的研究。北京建筑工程學(xué)院喻言等人考慮了建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和人員行為對(duì)疏散的影響,建立了簡(jiǎn)單的地鐵車站疏散模型,分析了地鐵出口條件對(duì)于人員疏散的影響(喻言,劉棟棟,孔維偉.地鐵出口和內(nèi)部條件對(duì)人員疏散的影響分析及應(yīng)用[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2008, 24 (4): 30-35.)。武漢大學(xué)的陸君安、方正、盧兆明等在2001年提出了空間網(wǎng)格疏散模型,研究了疏散過(guò)程中個(gè)體受到其他個(gè)體的影響以及個(gè)體所在建筑位置對(duì)其疏散效果的作用(陸君安,方正,盧兆明,等.建筑物人員疏散逃生速度的數(shù)學(xué)模型[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào),2002,35(2):66-70.)。
[0004]現(xiàn)有的研究主要是利用計(jì)算機(jī)仿真、行人實(shí)驗(yàn)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等方法對(duì)群體疏散時(shí)的疏散行為進(jìn)行研究,大部分的應(yīng)急疏散系統(tǒng)都是基于Agent或某種特定的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),有局限性。且對(duì)于疏散內(nèi)容、疏散方法的綜合考慮,并建立在嚴(yán)格人工系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的研究是目前城市軌道交通應(yīng)急疏散領(lǐng)域中所缺乏的。尤其其中對(duì)于疏散行人的行為特征即乘客的本身屬性著手研究行人在站內(nèi)的疏散活動(dòng),列車在疏散情況下的運(yùn)行狀態(tài),行人與列車之間的交互、根據(jù)不同計(jì)算實(shí)驗(yàn)條件下生成應(yīng)急疏散的方案庫(kù),根據(jù)方案庫(kù)對(duì)站內(nèi)應(yīng)急進(jìn)行的研究是少之又少的。
[0005]目前,突發(fā)情況下的應(yīng)急疏散問(wèn)題越來(lái)越受到各國(guó)重視。然而,城市軌道交通系統(tǒng)的應(yīng)急疏散問(wèn)題由于系統(tǒng)的復(fù)雜性、人員的不可控性、突發(fā)事件的難以預(yù)測(cè)等原因一直是一個(gè)復(fù)雜且難以解決的課題。當(dāng)突發(fā)情況發(fā)生時(shí),由于影響因素繁多往往不能找到唯一的最優(yōu)的疏散方案,疏散措施及心理因素等微小的變化均可能對(duì)疏散結(jié)果造成極大地影響。因此針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)急疏散進(jìn)行仿真演練,得出具體量化結(jié)果對(duì)疏散方案及建筑結(jié)構(gòu)提供支撐顯得十分有必要。
[0006]因此,需要提供一種能夠滿足城市軌道交通實(shí)際應(yīng)急疏散優(yōu)化方法及系統(tǒng),以提供更接近實(shí)際更合理的應(yīng)急疏散方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法及系統(tǒng),以克服現(xiàn)有應(yīng)急疏散存在的由于系統(tǒng)復(fù)雜,人員不可控、突發(fā)事件難以預(yù)測(cè)等原因造成的疏散方案不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法,該方法包括
[0009]S1、采集影響城市軌道交通疏散的元數(shù)據(jù),將元數(shù)據(jù)按Agent對(duì)象的類型進(jìn)行參數(shù)分類存儲(chǔ);
[0010]S2、利用上述存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),基于Agent建模方法,構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型;
[0011]S3、對(duì)緊急事件情況下,疏散過(guò)程中疏散時(shí)間和人工系統(tǒng)屬性進(jìn)行分析,并基于城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型進(jìn)行仿真;
[0012]S4、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)估及優(yōu)化。
[0013]優(yōu)選的,所述元數(shù)據(jù)包括站內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、行人數(shù)據(jù)和列車數(shù)據(jù)。
[0014]優(yōu)選的,所述步驟S2中構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型進(jìn)一步包括
[0015]利用Agent模型配置站內(nèi)環(huán)境和設(shè)備的屬性,構(gòu)建車站物理環(huán)境仿真模型;
[0016]利用Agent模型配置列車屬性,建立列車仿真模型,所述列車屬性包括列車在車站的基本行為和動(dòng)態(tài)配置參數(shù);
[0017]利用社會(huì)力模型配置行人屬性,建立行人仿真模型,所述行人屬性包括行人行為信息和乘客參數(shù)信息。
[0018]優(yōu)選的,所述步驟S3中緊急事件情況分析進(jìn)一步包括
[0019]配置緊急疏散場(chǎng)景屬性;
[0020]配置宏觀屬性,所述宏觀屬性包括疏散情況下的車站設(shè)備狀態(tài)、行人密度、進(jìn)站人數(shù)和疏散開(kāi)始時(shí)間,并分析所述車站設(shè)備、行人行進(jìn)速度、行人位置和行人數(shù)量對(duì)疏散時(shí)間的影響;
[0021]對(duì)疏散過(guò)程中車站乘客分布、疏散乘客實(shí)時(shí)速度和疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化情況進(jìn)行分析。
[0022]優(yōu)選的,所述步驟S4進(jìn)一步包括
[0023]配置站內(nèi)人員的分布、人員特征、列車狀態(tài)等因素的屬性,進(jìn)行應(yīng)急疏散實(shí)驗(yàn),得到不同情況下的平均疏散時(shí)間及死亡人數(shù)信息,對(duì)疏散效果進(jìn)行評(píng)估;
[0024]對(duì)不同疏散方案下,疏散時(shí)間、疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化以及疏散過(guò)程中的瓶頸所在情況進(jìn)行分析,對(duì)疏散方案進(jìn)行優(yōu)化。
[0025]優(yōu)選的,該方法進(jìn)一步包括通過(guò)2D和/或3D方式對(duì)城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型進(jìn)行仿真演示。
[0026]一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化系統(tǒng),該系統(tǒng)包括
[0027]數(shù)據(jù)采集模塊,用于采集站內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、行人數(shù)據(jù)和列車數(shù)據(jù);
[0028]建模及仿真單元,用于構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型及仿真;
[0029]動(dòng)態(tài)控制單元,用于改變所述城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型的參數(shù)實(shí)現(xiàn)車站動(dòng)態(tài)仿真;
[0030]仿真結(jié)果分析模塊,用于對(duì)車站動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。
[0031]優(yōu)選的,所述建模及仿真單元包括
[0032]數(shù)據(jù)庫(kù)模塊,用于按Agent對(duì)象類型分類儲(chǔ)存數(shù)據(jù)采集模塊采集的各類數(shù)據(jù);
[0033]行人模塊,用于根據(jù)社會(huì)力模型配置行人屬性,建立行人模型;
[0034]列車模塊,用于根據(jù)Agent模型配置列車屬性,建立列車模型;
[0035]設(shè)備環(huán)境模塊,用于根據(jù)Agent模型配置站內(nèi)環(huán)境和設(shè)備的屬性,建立車站物理環(huán)境仿真模型;
[0036]優(yōu)選的,所述動(dòng)態(tài)控制單元包括
[0037]緊急場(chǎng)景模塊,用于為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型提供緊急情況下,車站環(huán)境情況;
[0038]宏觀屬性配置模塊,用于配置相關(guān)宏觀屬性,并為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型提供緊急情況下,提供所述車站設(shè)備、行人行進(jìn)速度、行人位置和行人數(shù)量對(duì)疏散時(shí)間的影響;
[0039]實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊,用于為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型提供緊急情況下,監(jiān)測(cè)到的乘客分布、疏散乘客實(shí)時(shí)速度和疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化情況。
[0040]優(yōu)選的,該系統(tǒng)進(jìn)一步包括人機(jī)交互模塊,用于通過(guò)2D和/或3D的方式演示動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果,同時(shí)實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)仿真的動(dòng)態(tài)操控。
[0041]本發(fā)明的有益效果如下:
[0042]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0043]1、仿真模型智能化
[0044]本發(fā)明對(duì)仿真系統(tǒng)中各類智能體行為采取開(kāi)發(fā)處理,智能體不僅能夠完成自身行為的自治、邏輯,還能在智能體之間進(jìn)行交互和協(xié)作。這相對(duì)于個(gè)體行為固定單一的仿真模型來(lái)說(shuō)具有更高的自組織能力和學(xué)習(xí)能力,使得仿真疏散實(shí)驗(yàn)更加智能化,也更加逼近現(xiàn)實(shí)情況,結(jié)合計(jì)算機(jī)高效的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)能力,對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)的仿真具有準(zhǔn)確度高、智能化、人性化的特點(diǎn)。
[0045]2、可擴(kuò)展能力強(qiáng)
[0046]本發(fā)明采用智能體模塊化的建模方式,其場(chǎng)景庫(kù)、方案庫(kù)、規(guī)則庫(kù)都可以進(jìn)行進(jìn)一步的配置和擴(kuò)展??紤]到城市軌道交通系統(tǒng)的疏散問(wèn)題是一個(gè)多樣化、因素繁多的復(fù)雜問(wèn)題,對(duì)疏散問(wèn)題的細(xì)化研究要求仿真模型的靈活度高、擴(kuò)展性強(qiáng),本發(fā)明對(duì)疏散起因、環(huán)境、規(guī)則等都可以進(jìn)行擴(kuò)充、修正,可以滿足不同要求的城市軌道交通應(yīng)急疏散的仿真實(shí)驗(yàn)。另夕卜,本系統(tǒng)預(yù)留的數(shù)據(jù)接口使得本系統(tǒng)可以與其他系統(tǒng)進(jìn)行有效的集成,直接為其他系統(tǒng)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或決策方案。
[0047]3、疏散過(guò)程直觀全面
[0048]本發(fā)明具備整個(gè)車站實(shí)時(shí)二維三維場(chǎng)景展示,對(duì)整個(gè)車站的行人、設(shè)備、列車、環(huán)境實(shí)現(xiàn)了直觀逼真的展現(xiàn),可以對(duì)疏散過(guò)程有宏觀的掌控。另外全面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊展示了疏散仿真過(guò)程中車站行人分布、疏散進(jìn)度、行人速度、傷亡情況等的實(shí)時(shí)變化,完整的展示喝記錄了整個(gè)疏散仿真過(guò)程,便于分析和數(shù)據(jù)的進(jìn)一步使用。
[0049]4、輔助決策的通用性
[0050]本發(fā)明的場(chǎng)景庫(kù)和方案庫(kù)的設(shè)置保證了對(duì)各種應(yīng)急事件的通用性,用戶可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行任意配置來(lái)進(jìn)行疏散仿真實(shí)驗(yàn)。此外,應(yīng)急疏散系統(tǒng)的操控作用使得本發(fā)明功能不局限于疏散過(guò)程仿真模擬,還能實(shí)現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)的指揮演練、實(shí)時(shí)決策等功倉(cāng)泛。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0051]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明;
[0052]圖1示出一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法示意圖;
[0053]圖2示出一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法的步驟2的示意圖;
[0054]圖3示出一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法的步驟3的示意圖;
[0055]圖4示出一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化系統(tǒng)的示意圖;
[0056]圖5示出一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)建流程圖;
[0057]圖6示出本發(fā)明實(shí)施例中宣武門地鐵站結(jié)構(gòu)圖;
[0058]圖7示出本發(fā)明實(shí)施例中疏散示意圖;
[0059]圖8示出本發(fā)明實(shí)施例中出現(xiàn)爆炸情況的應(yīng)急疏散結(jié)果示意圖;
[0060]圖9示出本發(fā)明實(shí)施例中站內(nèi)人數(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)控情況對(duì)比示意圖;
[0061]圖10示出本發(fā)明實(shí)施例中疏散乘客速度曲線對(duì)比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0062]本發(fā)明公開(kāi)了一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法,該方法包括采集影響城市軌道交通疏散的元數(shù)據(jù),將元數(shù)據(jù)按Agent對(duì)象的類型進(jìn)行參數(shù)分類存儲(chǔ)SI,其中元數(shù)據(jù)包括站內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、行人數(shù)據(jù)和列車數(shù)據(jù);利用上述存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),基于Agent建模方法,構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型S2,步驟S2進(jìn)一步包括利用社會(huì)力模型配置行人屬性,建立行人仿真模型,所述行人屬性包括行人行為信息和乘客參數(shù)信息S21,利用Agent模型配置列車屬性,建立列車仿真模型,所述列車屬性包括列車在車站的基本行為和動(dòng)態(tài)配置參數(shù)S22,利用Agent模型配置站內(nèi)環(huán)境和設(shè)備的屬性,構(gòu)建車站物理環(huán)境仿真模型S23 ;通過(guò)對(duì)緊急事件情況下,疏散過(guò)程中疏散時(shí)間和人工系統(tǒng)屬性對(duì)疏散結(jié)果的影響進(jìn)行分析,并基于城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型進(jìn)行仿真S3,步驟S3進(jìn)一步包括配置緊急疏散場(chǎng)景屬性S31,配置宏觀屬性,所述宏觀屬性包括疏散情況下的車站設(shè)備狀態(tài)、行人密度、進(jìn)站人數(shù)和疏散開(kāi)始時(shí)間,并分析所述車站設(shè)備、行人行進(jìn)速度、行人位置和行人數(shù)量對(duì)疏散時(shí)間的影響S32,對(duì)疏散過(guò)程中車站乘客分布、疏散乘客實(shí)時(shí)速度和疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化情況進(jìn)行分析S33 ;對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)估及優(yōu)化S4,步驟S4包括對(duì)疏散時(shí)間和安全性能進(jìn)行評(píng)估,并根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)應(yīng)急疏散方案進(jìn)行優(yōu)化。該方法進(jìn)一步包括通過(guò)2D和/或3D方式對(duì)城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型進(jìn)行仿真演示。
[0063]本發(fā)明進(jìn)一步公開(kāi)了一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化系統(tǒng),該系統(tǒng)包括用于采集站內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、行人數(shù)據(jù)和列車數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊;用于構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型及仿真的建模及仿真單元,該建模及仿真單元進(jìn)一步包括用于按Agent對(duì)象類型分類儲(chǔ)存數(shù)據(jù)采集模塊采集的各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)模塊,用于根據(jù)社會(huì)力模型配置行人屬性,建立行人模型的行人模塊,用于根據(jù)Agent模型配置列車屬性,建立列車模型的列車模塊,用于根據(jù)Agent模型配置站內(nèi)環(huán)境和設(shè)備的屬性,建立車站物理環(huán)境仿真模型的設(shè)備環(huán)境模塊;用于改變所述城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型的參數(shù)實(shí)現(xiàn)車站動(dòng)態(tài)仿真的動(dòng)態(tài)控制單元,該動(dòng)態(tài)控制單元包括用于為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型提供緊急情況下,車站環(huán)境情況的緊急場(chǎng)景模塊,用于配置相關(guān)宏觀屬性,并為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型提供緊急情況下,提供所述車站設(shè)備、行人行進(jìn)速度、行人位置和行人數(shù)量對(duì)疏散時(shí)間的影響的宏觀屬性配置模塊,用于為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型提供緊急情況下,監(jiān)測(cè)到的乘客分布、疏散乘客實(shí)時(shí)速度和疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊;用于對(duì)車站動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果進(jìn)行分析的仿真結(jié)果分析模塊。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括仿真演示界面,用于通過(guò)2D和/或3D的方式演示動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果。
[0064]現(xiàn)對(duì)本【具體實(shí)施方式】中各模塊作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0065]1、數(shù)據(jù)采集模塊
[0066]數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)信息和方案信息進(jìn)行采集,通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)和實(shí)地調(diào)研對(duì)于車站出入口、上下車的客流、換乘人數(shù)、自動(dòng)售票機(jī)的購(gòu)票人數(shù)、人工售票的購(gòu)票人數(shù)、直接刷卡進(jìn)站的人數(shù)等數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分時(shí)段調(diào)查,掌握高峰、平峰、低峰、節(jié)假日等不同時(shí)間段的交通流。另外對(duì)于車站結(jié)構(gòu)、應(yīng)急方案、設(shè)備狀態(tài)、列車時(shí)刻表等數(shù)據(jù)通過(guò)實(shí)地調(diào)研的方式獲取,作為城市軌道交通應(yīng)急疏散系統(tǒng)的構(gòu)建和計(jì)算實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)支持。最后將采集數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù),用于為城市軌道交通應(yīng)急疏散系統(tǒng)其它模塊提供方案庫(kù)數(shù)據(jù)。
[0067]2、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊
[0068]數(shù)據(jù)庫(kù)模塊用于存儲(chǔ)車站設(shè)備、乘客、列車時(shí)刻表、環(huán)境等屬性的配置方案和仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。乘客屬性如速度、客流量、性別、年齡、結(jié)伴、行李、OD路徑等。車站及環(huán)境屬性如入口、出口、換乘通道、柱子、護(hù)欄、樓梯、自動(dòng)扶梯、火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)、緊急按鈕、閘機(jī)、自動(dòng)售票系統(tǒng)、防爆缸、ATM機(jī)等設(shè)備、列車車門。列車時(shí)刻表包含了各線路列車到站時(shí)刻、停車時(shí)間、發(fā)車時(shí)刻。數(shù)據(jù)庫(kù)模塊為系統(tǒng)提供了所有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和知識(shí)庫(kù),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)。
[0069]3、設(shè)備環(huán)境模塊
[0070]設(shè)備環(huán)境模塊通過(guò)建立車站中各設(shè)備設(shè)施的等價(jià)模型,各類設(shè)備設(shè)施均實(shí)現(xiàn)參數(shù)化控制,可在仿真過(guò)程中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的控制和狀態(tài)改變以體現(xiàn)車站客運(yùn)組織或場(chǎng)景的變化。其中車站設(shè)備設(shè)施包括:安檢機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)TVM、人工售票機(jī)Β0Μ、閘機(jī)、緊急出口、樓梯、電扶梯等。設(shè)備設(shè)施的所有狀態(tài)和控制均通過(guò)參數(shù)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的控制。[0071]4、行人模塊
[0072]行人在車站中的行為遵守車站真實(shí)客運(yùn)組織的準(zhǔn)則和流程,其中行人行為包括:目的地移動(dòng)、路徑選擇、排隊(duì)、等候、安檢、通過(guò)閘機(jī)、使用人工售票(Β0Μ)、使用自動(dòng)售票(TVM)、通過(guò)扶梯及樓梯、上車、滯留、下車、疏散。乘客參數(shù)包括乘客分時(shí)段到達(dá)頻率、乘客分時(shí)段各入口分配比重比率、乘客期望速度(在無(wú)障礙情況下意愿達(dá)到的速度)、乘客空間占用、乘客各路經(jīng)選擇比率、乘客使用BOM機(jī)比率、乘客使用TVM機(jī)比率、乘客站臺(tái)選擇比例(線路/上下行)等。
[0073]5、列車模塊
[0074]列車模型等價(jià)體現(xiàn)了列車在車站內(nèi)的基本行為,其中包括列車到站、列車離站、列車通過(guò)、列車上客、列車下客、列車清人等。列車模型的參數(shù)均可動(dòng)態(tài)配置以實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真過(guò)程中車站列車的動(dòng)態(tài)控制和改變。列車可配置參數(shù)包括:列車到站時(shí)刻表、列車狀態(tài)(正常/通過(guò))、列車分時(shí)段到站滿載率、列車分時(shí)段下車人數(shù)、列車有效登車時(shí)間等。
[0075]6、緊急場(chǎng)景模塊
[0076]該模塊主要為疏散仿真模型提供相應(yīng)的緊急事發(fā)場(chǎng)景,此模塊可控變量包括爆炸殺傷半徑、行人死亡概率、行人最近出口尋路、行人速度變化曲線、站內(nèi)人數(shù)變化曲線、死亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)、疏散人數(shù)統(tǒng)計(jì)、疏散開(kāi)始及結(jié)束時(shí)間、疏散持續(xù)時(shí)間等。
[0077]7、宏觀屬性配置模塊
[0078]該模塊主要用于配制相應(yīng)緊急情況下的車站設(shè)備狀態(tài)、行人密度、進(jìn)站人數(shù)和疏散開(kāi)始時(shí)間,并分析所述車站設(shè)備、行人行進(jìn)速度、行人位置和行人數(shù)量對(duì)疏散時(shí)間的影響。
[0079]8、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊
[0080]該模塊主要用于實(shí)時(shí)對(duì)車站乘客的分布,疏散乘客的試試速度和疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)及分析。為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型實(shí)時(shí)提供監(jiān)測(cè)到的乘客分布、疏散乘客實(shí)時(shí)速度和疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化情況
[0081]9、人機(jī)交換模塊
[0082]該模塊用于為用戶演示2D和/或3D仿真信息,同時(shí)便于操作人員直接對(duì)系統(tǒng)仿真過(guò)程進(jìn)行操控。
[0083]10、仿真結(jié)果分析及優(yōu)化模塊
[0084]該模塊用于在緊急情況下,對(duì)城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型進(jìn)行仿真結(jié)果分析,并對(duì)仿真結(jié)果中疏散時(shí)間和安全性能進(jìn)行評(píng)估,通過(guò)評(píng)估結(jié)果可對(duì)車站應(yīng)急疏散進(jìn)行合理的優(yōu)化。
[0085]本發(fā)明所述一種城市軌道交通優(yōu)化系統(tǒng)工作過(guò)程:首先,通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)常規(guī)情況下,車站物理環(huán)境、行人屬性、列車屬性等常規(guī)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,并儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中;然后,建模及仿真單元中的行人模塊、設(shè)備環(huán)境模塊和列車模塊分別從數(shù)據(jù)庫(kù)中提供相應(yīng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行建模,并利用車站常規(guī)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真;再后,利用仿真結(jié)果分析及優(yōu)化模塊對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析及優(yōu)化,并以2D和/或3D方式通過(guò)仿真演示界面直觀的顯示給操作人員,操作人員可根據(jù)分析優(yōu)化結(jié)果可對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)操控;第四,將仿真結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫(kù)模塊,以便隨時(shí)調(diào)取不同情況下仿真結(jié)果進(jìn)行分析、對(duì)比及優(yōu)化;第五,利用動(dòng)態(tài)控制單元為疏散模型提供緊急情況下車站物理環(huán)境、列車屬性以及行人屬性的相應(yīng)參數(shù),并基于城市軌道交通應(yīng)急疏散模型對(duì)緊急情況下的疏散情況進(jìn)行仿真,得到不同情況下的平均疏散時(shí)間及死亡人數(shù)信息,對(duì)疏散效果進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)分析評(píng)估結(jié)果對(duì)不同疏散方案下,疏散時(shí)間、疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化以及疏散過(guò)程中的瓶頸所在情況進(jìn)行分析,對(duì)疏散方案進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明中平均疏散時(shí)間是乘客從事故發(fā)生時(shí)起到疏散出發(fā)生事故的車站到達(dá)安全地帶時(shí)止的時(shí)間。由于被疏散的乘客是一個(gè)群體,受環(huán)境和自身因素影響外,還存在個(gè)體差異,因此,本發(fā)明將所有乘客的平均疏散時(shí)間最短作為優(yōu)化目標(biāo)。
[0086]本發(fā)明采用Agent的思想搭建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真系統(tǒng),根據(jù)屬性和功能對(duì)整個(gè)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行分類。本發(fā)明基于代理控制在設(shè)計(jì)理念上與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有根本性的不同;控制策略不再是面向算法,而是基于代理實(shí)現(xiàn)的;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備從控制中心接收的控制命令不再是針對(duì)具體控制方案的參數(shù)修改,而是具有相對(duì)獨(dú)立性和智能性的代理個(gè)體。除了具有一定的控制功能,智能性、獨(dú)立性和交互性是代理的幾個(gè)基本特征,控制中心到現(xiàn)場(chǎng)的通信主要通過(guò)代理的傳遞來(lái)完成,可以實(shí)現(xiàn)真正的分布式智能控制,非常適合復(fù)雜過(guò)程系統(tǒng)各類控制器的分布式的特點(diǎn)?;谌斯は到y(tǒng)在線仿真平臺(tái)的決策支持手段,則為復(fù)雜系統(tǒng)的多代理、多目標(biāo)的協(xié)調(diào)優(yōu)化、在線仿真和實(shí)時(shí)方案生成提供了有利的支持平臺(tái)。在該城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真系統(tǒng)中,各個(gè)Agent之間是相互聯(lián)系的,不同的Agent有不同的控制與通信方式。人群Agent與客戶服務(wù)系統(tǒng)Agent存在緊密聯(lián)系,可以通過(guò)廣播、導(dǎo)向標(biāo)示系統(tǒng)對(duì)人群進(jìn)行引導(dǎo)控制,也可以通過(guò)閘機(jī)對(duì)人流進(jìn)行控制。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)與人員部分通過(guò)調(diào)度指揮系統(tǒng)以及列車司機(jī)等相互聯(lián)系,相互作用,實(shí)現(xiàn)互動(dòng)??偠灾鱾€(gè)Agent具備自主性、交互性、學(xué)習(xí)與自適應(yīng)性等特點(diǎn),相互作用,密不可分。
[0087]本發(fā)明基于社會(huì)力模型對(duì)行人的微觀模型進(jìn)行仿真建模,并利用Agent模型設(shè)置列車、行人、環(huán)境等屬性。對(duì)于站內(nèi)其他設(shè)施,包括自動(dòng)售票機(jī)、人工售票機(jī)、閘機(jī)、樓梯、電梯等,都設(shè)置其屬性。其中對(duì)于行人屬性的配置是建立在軌道交通客流實(shí)際數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,針對(duì)攜帶行李人數(shù)的比例,合理的調(diào)整行人的行走速度、人均占地面積、使用站內(nèi)設(shè)備的效率等參數(shù),在此基礎(chǔ)上建立軌道交通應(yīng)急疏散仿真。本發(fā)明利用社會(huì)力模型成功再現(xiàn)了行人在車站內(nèi)的活動(dòng)場(chǎng)景,例如自組織現(xiàn)象、拱形阻塞、群體效應(yīng)等。模擬了行人在站內(nèi)的進(jìn)出站、購(gòu)票(人工和自動(dòng)售票機(jī))、進(jìn)/出站閘機(jī)、樓梯、自動(dòng)扶梯、換乘、候車、上下車等一系列動(dòng)作,而且模型中的變量是可以精確計(jì)算的。本發(fā)明根據(jù)實(shí)際車站內(nèi)部設(shè)計(jì)規(guī)劃的CAD圖紙精確構(gòu)建車站仿真系統(tǒng),在仿真系統(tǒng)上對(duì)車站的各種設(shè)施進(jìn)行了精細(xì)的模擬實(shí)現(xiàn)。例如:閘機(jī)分為進(jìn)站和出站兩種類型,行人在通過(guò)閘機(jī)時(shí),會(huì)有一段時(shí)間的延遲;自動(dòng)扶梯分為上行和下行;行人需要通過(guò)安檢才可進(jìn)站;在購(gòu)票進(jìn)站階段,行人是選擇人工售票、自動(dòng)售票或者直接刷卡進(jìn)站這些服務(wù)的細(xì)節(jié)都有所體現(xiàn)。為了提高模型的準(zhǔn)確性,這些場(chǎng)景的構(gòu)建都建立在實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上。在對(duì)車站精細(xì)描述的仿真系統(tǒng)間建立了 2D和3D兩個(gè)視角的監(jiān)控模式,可以全面、精確的對(duì)行人在站內(nèi)的通行情況進(jìn)行監(jiān)控和觀察。
[0088]本發(fā)明對(duì)疏散過(guò)程可全面而準(zhǔn)確的對(duì)城市軌道交通應(yīng)急疏散進(jìn)行仿真,可以得到對(duì)地鐵站設(shè)計(jì)和應(yīng)急疏散方案有重要意義的量化參數(shù)指標(biāo)。通過(guò)人工地鐵應(yīng)急疏散系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊可以獲取車站乘客分布的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài),對(duì)車站的狀態(tài)和乘客的數(shù)量的變化趨勢(shì)有直觀的了解,車站的乘客分布在人工地鐵站應(yīng)急疏散系統(tǒng)中不僅考慮了樓梯、扶梯、出口、閘機(jī)等設(shè)施對(duì)疏散時(shí)間的影響,對(duì)行人狀況、車站布局、車站運(yùn)營(yíng)狀態(tài)等因素也有著可以量化的設(shè)定。本發(fā)明對(duì)軌道車站客流的統(tǒng)計(jì)分析,最終清楚的了解了客流在車站的流動(dòng)、分布狀況,以此來(lái)分析規(guī)劃中或已運(yùn)行的地鐵站疏散過(guò)程中的瓶頸和缺陷,在對(duì)疏散時(shí)間和安全性能評(píng)估的基礎(chǔ)上提出若干優(yōu)化建議。地鐵設(shè)計(jì)人員或運(yùn)營(yíng)人員根據(jù)本發(fā)明中提供的數(shù)據(jù)可以對(duì)設(shè)計(jì)中的地鐵站進(jìn)行評(píng)估分析,檢驗(yàn)應(yīng)急疏散方案疏散效果,保證設(shè)計(jì)合理性,提高方案的效果。
[0089]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明,下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的,不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0090] 本實(shí)施例選用宣武門站作為人工系統(tǒng)的原型,根據(jù)采集的實(shí)際系統(tǒng)數(shù)據(jù),對(duì)地鐵站建模?;谏鐣?huì)力模型對(duì)地鐵站中的行人代理進(jìn)行建模,模型中的行人表現(xiàn)出一定的智能性,行人之間會(huì)自動(dòng)保持適當(dāng)距離以避免沖撞,并自動(dòng)尋找最短的行進(jìn)路徑。對(duì)于地鐵站內(nèi)各種設(shè)施也配置其相關(guān)屬性,利用Agent思想對(duì)分類完成的不同Agent進(jìn)行建模,搭建完成了宣武門地鐵站的城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真系統(tǒng)。宣武門站是北京地鐵2號(hào)線和地鐵4號(hào)線上的一個(gè)車站,由原車站處已拆除的城門宣武門得名。2號(hào)線與4號(hào)線的站臺(tái)十字交叉,2號(hào)線在上,4號(hào)線在下面,兩線站臺(tái)均為島式站臺(tái)。
[0091]通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集和實(shí)地調(diào)研獲取地鐵站的相關(guān)圖紙信息,包括:
[0092]1、地鐵站建筑CAD圖紙:車站建筑結(jié)構(gòu)、建筑面積;
[0093]2、地鐵站設(shè)備分布圖:閘機(jī)、扶梯樓梯、自動(dòng)售票機(jī)、消防等設(shè)施分布;
[0094]3、行人疏導(dǎo)路徑圖:站內(nèi)行人OD路徑;
[0095]4、列車運(yùn)行圖。
[0096]人工系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中重點(diǎn)考慮圖紙中對(duì)行人行動(dòng)能力、乘車效率、應(yīng)急疏散等產(chǎn)生影響的環(huán)境和設(shè)施,分析與人工系統(tǒng)構(gòu)建相關(guān)的內(nèi)容,如車站的結(jié)構(gòu)和尺寸、通道狀況、進(jìn)出站閘機(jī)的個(gè)數(shù)和位置、消防疏散設(shè)施等相關(guān)信息,本市實(shí)例中車站結(jié)構(gòu)和設(shè)備屬性如表1所示。
[0097]表1車站結(jié)構(gòu)和設(shè)備屬性
【權(quán)利要求】
1.一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法,其特征在于:該方法包括 S1、采集影響城市軌道交通疏散的元數(shù)據(jù),將元數(shù)據(jù)按Agent對(duì)象的類型進(jìn)行參數(shù)分類存儲(chǔ); S2、利用上述存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),基于Agent建模方法,構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型; S3、對(duì)緊急事件情況下,疏散過(guò)程中疏散時(shí)間和人工系統(tǒng)屬性進(jìn)行分析,并基于城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型進(jìn)行仿真; S4、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)估及優(yōu)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法,其特征在于:所述元數(shù)據(jù)包括站內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、行人數(shù)據(jù)和列車數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟S2中構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型進(jìn)一步包括 利用Agent模型配置站內(nèi)環(huán)境和設(shè)備的屬性,構(gòu)建車站物理環(huán)境仿真模型; 利用Agent模型配置列車屬性,建立列車仿真模型,所述列車屬性包括列車在車站的基本行為和動(dòng)態(tài)配置參數(shù); 利用社會(huì)力模型配置行人屬性,建立行人仿真模型,所述行人屬性包括行人行為信息和乘客參數(shù)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟S3中緊急事件情況分析進(jìn)一步包括 配置緊急疏散場(chǎng)景屬性; 配置宏觀屬性,所述宏觀屬性包括疏散情況下的車站設(shè)備狀態(tài)、行人密度、進(jìn)站人數(shù)和疏散開(kāi)始時(shí)間,并分析所述車站設(shè)備、行人行進(jìn)速度、行人位置和行人數(shù)量對(duì)疏散時(shí)間的影響; 對(duì)疏散過(guò)程中車站乘客分布、疏散乘客實(shí)時(shí)速度和疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化情況進(jìn)行分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟S4進(jìn)一步包括 配置站內(nèi)人員的分布、人員特征、列車狀態(tài)等因素的屬性,進(jìn)行應(yīng)急疏散實(shí)驗(yàn),得到不同情況下的平均疏散時(shí)間及死亡人數(shù)信息,對(duì)疏散效果進(jìn)行評(píng)估; 對(duì)不同疏散方案下,疏散時(shí)間、疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化以及疏散過(guò)程中的瓶頸所在情況進(jìn)行分析,對(duì)疏散方案進(jìn)行優(yōu)化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化方法,其特征在于:該方法進(jìn)一步包括通過(guò)2D和/或3D方式對(duì)城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型進(jìn)行仿真演示。
7.一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化系統(tǒng),其特征在于:該系統(tǒng)包括 數(shù)據(jù)采集模塊,用于采集站內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、行人數(shù)據(jù)和列車數(shù)據(jù); 建模及仿真單元,用于構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型及仿真; 動(dòng)態(tài)控制單元,用于改變所述城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型的參數(shù)實(shí)現(xiàn)車站動(dòng)態(tài)仿真; 仿真結(jié)果分析模塊,用于對(duì)車站動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化系統(tǒng),其特征在于:所述建模及仿真單元包括 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊,用于按Agent對(duì)象類型分類儲(chǔ)存數(shù)據(jù)采集模塊采集的各類數(shù)據(jù); 行人模塊,用于根據(jù)社會(huì)力模型配置行人屬性,建立行人模型; 列車模塊,用于根據(jù)Agent模型配置列車屬性,建立列車模型; 設(shè)備環(huán)境模塊,用于根據(jù)Agent模型配置站內(nèi)環(huán)境和設(shè)備的屬性,建立車站物理環(huán)境仿真模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化系統(tǒng),其特征在于:所述動(dòng)態(tài)控制單元包括 緊急場(chǎng)景模塊,用于為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型提供緊急情況下,車站環(huán)境情況; 宏觀屬性配置模塊,用于配置相關(guān)宏觀屬性,并為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型提供緊急情況下,提供所述車站設(shè)備、行人行進(jìn)速度、行人位置和行人數(shù)量對(duì)疏散時(shí)間的影響; 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊,用于為城市軌道交通應(yīng)急疏散仿真模型提供緊急情況下,監(jiān)測(cè)到的乘客分布、疏散乘客實(shí)時(shí)速度和疏散人數(shù)隨時(shí)間的變化情況。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種城市軌道交通應(yīng)急疏散優(yōu)化系統(tǒng),其特征在于:該系統(tǒng)進(jìn)一步包括人機(jī)交互模塊,用于通過(guò)2D和/或3D的方式演示動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果,同時(shí)實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)仿真的動(dòng)態(tài)操控。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK103927591SQ201410111341
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】董海榮, 孫緒彬, 高童欣, 張捷敏, 高翔, 張?jiān)? 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)