基于元胞自动机模型的卢浮宫应急疏散计划研究

发表时间:2019/8/15   来源:《信息技术时代》2018年12期   作者:周唯 张绍琦 周婷
[导读] 本文采用了元胞自动机模型,将对卢浮宫的五层结构分析简化为对Ground Floor层来进行分析,并对卢浮宫的人员疏散情况进行了模拟仿真,得到不同时间点Ground Floor层的剩余人数和分布情况,从而对疏散方案进行了详细讨论分析。

(扬州大学,江苏 扬州 225000

摘要:本文采用了元胞自动机模型,将对卢浮宫的五层结构分析简化为对Ground Floor层来进行分析,并对卢浮宫的人员疏散情况进行了模拟仿真,得到不同时间点Ground Floor层的剩余人数和分布情况,从而对疏散方案进行了详细讨论分析。

关键词:元胞自动机;仿真;卢浮宫;疏散

 


引言

由于法国的恐怖袭击越来越多,所以许多热门的景点需要审查其紧急疏散计划,我们需要帮助法国巴黎卢浮宫设计疏散计划,疏散的目标就是让所有旅客能快速安全的离开卢浮宫,同时这个模型需要考虑潜在的瓶颈,根据每天访问旅客的不同状态,达到自适应。最后将我们团队设计的疏散计划可以方便的应用在其他场景,解决大型建筑的应急疏散问题。

1 元胞自动机模型

元胞自动机可以理解为是一个元胞空间和定义于该空间的变化函数所组成,它是一时间和空间都离散的动力系统,我们团队采用的Moore型自动机一个元胞的上、下、左、右、左上、右上、右下、左下相邻八个元胞为该元胞邻居。邻居半径r同样为1,相当于图像处理中的八邻域、八方向。其邻居定义如下:

IMG_256

此时,对于四方网格,在维数为d时。一个元胞的邻居个数为(3d-1).

具有组成单元的简单规则性,单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性,并表现出复杂的全局性等特点。

2 建模步骤

第一步:本文根据卢浮宫的特殊情况,建立人员疏散模型。首先,我们先进行基本规则的设定。根据元胞自动机,我们的人员有8个移动方向。

第二步:假设每个网格1m,每个元胞(疏散人员)的速度为每个时间单位一个网格。我们对卢浮宫进行划分,其总长为680个网格,总宽为300个网格,我们假设墙壁及其壁上的展品的厚度为10m,我们标定出口坐标为(669,11),其长宽各为10m

IMG_256

1 卢浮宫划分状况

第三步:建立一个概率函数模型,P(i,j)表示网格N(i,j)对当前位置的吸引概率:

i,j)表示网格位置,(ikjk)表示出口的位置,Max(S)表示所有的网格中到该出口距离的最大值,Si,j越小,表示该方向对疏散人员位置吸引越大。

Bi,j0时表示该方向上的临近网格被障碍物,疏散人员等阻挡而无法前进。

3 计算结果

我们给定了4000个随机元胞即疏散人员,我们给出了随时间变化疏散人员在建筑物中的疏散情况。

2 元胞自动机仿真结果。

参考文献

[1]林国龙,胡文静.基于元胞传输理论的应急疏散模型优化[J].重庆交通大学学报(自然科学版).2016(04):154-160.

[2]杨泳,户佐安,严余松.改进型CTM模型突发事件下的拥堵传播规律[J].北京工业大学学报.2015(07):66-70.

[3]高云峰,韩皓,胡华.信号控制交叉口交通行为的简单二维元胞传输模型[J].系统工程理论与实践.2015(01):233-139.


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