（控制理论与控制工程专业论文）应急疏散标识的有效性研究.pdf

i i i i f iilllpiiilijl u pxlfpil upifillrlll y 18 7 8 2 3 8 学位论文数据集 中图分类号 x 9 l学科分类号 6 2 0 2 0 3 0 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 1 0 0 9 8密级无 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名刘梦婷 学号 2 0 0 8 0 8 0 0 9 8 获学位专业名称 控制理论与控制工程获学位专业代码 0 8 1 1 0 1 课题来源9 7 3 计划 研究方向大规模人群的紧急疏散 论文题目应急疏散标识的有效应研究 关键词过程惯性，作用距离，贝叶斯网络，地面场，分布预测 论文答辩日期 2 0 1 1 5 2 8论文类型 基础研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师 郑小平教授北京化工大学安全管理 评阅人1 焦建彬教授 中科院研究生院计算机科学与技术 评阅人2吕科 教授 中科院研究生院 计算机应用技术 评阅人3 2 0 1 1 1 1 2 a 评阅人42 0 1 1 1 1 2 a 评阅人5 2 0 1 1 1 1 2 a 答辩委员会枷；焦建彬教授中科院研究生院计算机科学与技术 答辩委员1焦建彬教授中科院研究生院计算机科学与技术 答辩委员2向军辉教授中科院研究生院无机结构与功能材料 答辩委员3左洪超教授兰州大学数值模拟 答辩委员4赵敦教授 兰州大学 精确解计算 答辩委员5芦涛教授 北京化工大学 传递过程预测与强化 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 摘要 应急疏散标识的有效性研究 摘要 应急疏散标识( e m e r g e n c ye v a c u a t i o ns i g n ，e e s ) 在紧急情况下具有 指示逃生路径和方向的功能，是人群紧急疏散中重要的干预手段。现有成 果没有考虑到疏散过程惯性对e e s 可见距离的延伸作用，错误地将e e s 可见距离视为作用距离。本文基于疏散过程中逃生者和e e s 的交互模式， 导入逃生者的心理行为、信息感知等要素，研究e e s 的有效性问题和作 用距离确定问题，以推动e e s 设置的科学化进程。 主要研究内容和总体方案为： ( 1 ) 以元胞自动机( c e l l u l a ra u t o m a t a ，c a ) 为框架建立疏散过程模 型，一方面通过对地面场的设计，提出了e e s 效应的建模方法，以刻画 e e s 对疏散行为的作用模式；另一方面基于惯性效应对疏散地面场进行扩 展，以体现逃生者对e e s 的响应模式。利用改进后的疏散模型进行计算 机仿真实验，观察总体疏散时间随逃生者从众、争抢、惯性等行为水平的 变化关系。通过分析e e s 作用下逃生者的疏散行为和认知水平对总体疏 散时间的影响，提取出e e s 效应的影响因素。 ( 2 ) 基于动态贝叶斯网络建立e e s 作用距离的表达模型，通过计算 感知惯性的延迟时间，从而确定e e s 对于变化环境下不同逃生者的作用 距离。结合c a 疏散模型，实现了异质人群在e e s 作用下的疏散过程模 拟，结果显示e e s 的有效性与人群密度有关。 北京化丁大学博t ：学位论文 作用下的群聚和分散过程，研究基于高斯动态贝 叶斯网络，建立了疏散人群分布的预测模型；并通过空间转换方法，将其 适用于不同空间尺度的疏散场景。通过参数修正，将e e s 的控制作用纳 入到预测模型中，从而获得逃生者流动的期望状态，以干预人群分布的拥 堵情况，进而为e e s 优化设置提供依据。 论文解决的关键问题是建立了e e s 可见距离的表达模型，该问题是 e e s 优化设置的基础。创新之处主要体现在研究方法上，一方面导入了过 程惯性的研究思路，另一方面将贝叶斯网络用于人群分布预测。研究成果 更新了“e e s 作用距离替代可见距离 的科学认识，推动了e e s 设置的 科学化进程。未来将致力于通过真人实验修正模型参数，并进一步探讨动 态e e s 及其设置的科学化方法和程序。 关键词：过程惯性，作用距离，贝叶斯网络，地面场，分布预测 a b s t r a c t r e s e a r c ho ne f f e c t i v e n e s so fe m e r g e n c y e v a c u a t i o ns i g n s a b s t r a c t e m e r g e n c ye v a c u a t i o ns i g n s ( e e s ) p l a yav i t a lr o l eo fg u i d i n gp o t e n t i a l e v a c u e e st ot h ep r o p e re m e r g e n c ye x i t si nc a s eo fe m e r g e n c y w i t h o u tt a k i n g i n t oa c c o u n tt h ee f f e c to fe v a c u a t i o np r o c e s si n e r t i at oe x t e n dt h ev i s i b i l i t y d i s t a n c eo fe e s ，t h ea c h i e v e m e n t sh a v em i s t a k e n l yt a k e nv i s i b i l i t yd i s t a n c ea s e f f e c t i v ed i s t a n c eo fe e s b a s e do nt h ei n t e r a c t i o no fe v a c u e e sa n de e si n e v a c u a t i o np r o c e s s ，t h ep s y c h o s o c i a lb e h a v i o ra n di n f o r m a t i o nc o g n i t i o na r e i n t r o d u c e di nt h i sp a p e rt os t u d yt h ee f f e c t i v e n e s so fe e sa n dd e t e r m i n a t i o no f t h e i re f f e c t i v ed i s t a n c e t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n dp r o g r a ma r es h o w n a sf o l l o w s ： ( 1 ) i nt h ef r a m e w o r k o fc e l l u l a ra u t o m a t a ，am o d e lf o re v a c u a t i o np r o c e s s s i m u l a t i o ni sb u i l t o nt h eo n eh a n d ，b yr e d e s i g n i n gf l o o rf i e l d ，am o d e l i n g a p p r o a c hi sp r e s e n t e dt o d e s c r i b et h ee f f e c tm o d eo fe e so ne v a c u a t i o n b e h a v i o r o nt h eo t h e rh a n d ，i no r d e rt og i v e e x p r e s s i o nt ot h er e s p o n s em o d e o fe v a c u e e st oe e s ，t h ee v a c u a t i o nf l o o rf i e l di se x t e n d e da c c o r d i n gt ot h e i n e r t i ae f f e c t t h e ns i m u l a t i o ne x p e r i m e n t sa r ec o n d u c t e dt oo b s e r v et h e r e l a t i o n s h i po fo v e r a l le v a c u a t i o nt i m ea n dt h el e v e l o fb e h a v i o r ss u c ha s h e r d i n g ，c o m p e t i t i o na n d i n e r t i a t h ef a c t o r sw h i c hh a v ei m p a c to nt h ee e s i i i e f f e c ta r ec o n c l u d e d ( 2 ) ac o m p u t a t i o n a lm o d e l i sp r o p o s e df o rc a l c u l a t i n gt h ee f f e c t i v ed i s t a n c e o fe e s ，t a k i n gi n t oc o n s i d e r a t i o nt h ei n e r t i ae f f e c ta sw e l la so t h e rf a c t o r st h a t i n f l u e n c e se v a c u a t i o np r o c e s s e s t h e e f f e c t i v ed i s t a n c e so fe e sa r e d e t e m i n e di nt h ed i f f e r e n ts i t u a t i o n sa sap e r i o df o rw h i c ht h ei n e r t i ae f f e c t c a nl a s t t h em o d e li s t h e nb r o u g h ti n t oe v a c u a t i o nm o d e ls ot h a tt h e e v a c u a t i o np r o c e s su n d e rt h ee e se f f e c t w i t hh e t e r o g e n e o u sc r o w di s s i 姗l a t e d t h ee f f e c t i v ed i s t a n c ec o m p u t a t i o n a l m o d e lc a nm i r r o rt h e i n t e r a c t i o nb e t w e e nt h ee v a c u e e sa n de e s ，m a k i n gt h ee v a c u a t i o nm o d e l a p p r o a c he v e nm o r ec l o s e l yt o t h ec o m p l e x i t ya n dh e t e r o g e n e i t yo far e a l e v a c u a t i o n t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ee f f e c t i v e n e s so fe e si sr e l a t e dt ot h e d e n s i t yo f e v a c u e e s ( 3 ) i no r d e rt or e f l e c t t h ec r o w d i n ga n dd i s p e r s i n gp r o c e s s ，ag a u s s i a n b a y e s i a nn e t w o r k s ( g b n ) b a s e df o r e c a s t i n gm o d e lf o re v a c u a t i o np e d e s t r i a n d i s t r i b u t i o ni sp r e s e n t e d ，c o n s i d e r i n gt h ep e d e s t r i a n f l o wc h a r a c t e r i s t i c s ， o p t i m i z a t i o no fe v a c u a t i o nr o u t ea n de v a c u a t i o nd e c i s i o n - m a k i n g a n db y u s i n gas p a t i a lt r a n s f o r m a t i o nm e t h o d ，t h i s m o d e lc a nb ea p p l i e df o rt h e e v a c u a t i o ns p a c e sw i t hd i f f e r e n ts c a l e s t h ec o r r e c t i o n o ft h er e g r e s s i o n c o e 街c i e n t so fg b nb r i n g se e se f f e c ti n t ot h ef o r e c a s t i n gm o d e ls ot h a tt h e e x p e c t e ds t a t e so f e v a c u a t i o nf l o wa r eo b t a i n e df o rt h ei n t e r v e n t i o no fc r o w d c o n g e s t i o n t h ek e yt op r o b l e m si st h ee s t a b l i s h m e n to ft h ec o m p u t a t i o n a lm o d e lo f i v e e se f f e c t i v ed i s t a n c e ，w h i c hi sab a s i cr e s e a r c hf o ro p t i m i z i n ga n di m p r o v i n g e m e r g e n c ys i g ns y s t e m s i n n o v a t i o ni sm a i n l y r e f l e c t e di nt h er e s e a r c hm e t h o d ， o nt h eo n eh a n db r i n g i n gi n t ot h et h i n k i n go fp r o c e s si n e r t i a ，o nt h eo t h e rh a n d u s i n gb a y e s i a nn e t w o r kf o rt h ep e d e s t r i a n d i s t r i b u t i o n r e s e a r c hf i n d i n g s u p d a t et h es c i e n t i f i cu n d e r s t a n d i n gt h a t e e se f f e c t i v ed i s t a n c ed i f f e r sf r o m v i s i b i l i t yd i s t a n c e ，a n dp r o m o tt h es c i e n t i f i cp r o c e s so fe e sl o c a t i o n f o r f u t u r ew o r kw ew i l lw o r ko nt h ee x p e r i m e n tt oc o r r e c tt h em o d e lp a r a m e t e r s ， a n df u r t h e rr e s e a r c ho nd y n a m i ce e sa n dt h es c i e n t i f i cm e t h o da n dp r o g r a m f o re e sl o c a t i o n k e yw o r d s ：p r o c e s si n e r t i a ，e f f e c t i v ed i s t a n c e ，b a y e s i a nd i s t a n c e ，f l o o r f i e l d ，d i s t r i b u t i o nf o r e c a s t i n g v v l v l i 北京化工大学博士学位论文 3 2 2 争抢行为的影响3 0 3 2 3 逃生者服从水平的影响3 l 3 2 4 逃生者运动惯性的影响3 2 3 3 本章小结3 6 第四章应急疏散标识的作用距离表达模型3 7 4 1e e s 的作用距离3 7 4 1 1 作用距离的定义3 7 4 1 2 作用惯性的影响因素3 8 4 2e e s 的作用距离表达模型3 9 4 2 1 贝叶斯网络3 9 4 2 2 动态贝叶斯网络4 4 4 2 3 作用距离建模4 7 4 3e e s 的有效性分析5 0 4 4 本章小结6 0 第五章基于应急疏散标识的人群分布预测5 9 5 1 大尺度空间的人群分布预测5 9 5 1 1 疏散流的优化和控制5 9 5 1 2 预测模型选择6 0 5 1 3 高斯贝叶斯网络6 2 5 1 4 基于e e s 的预测模型建立6 6 5 1 5 基于e e s 的预测模型应用举例6 8 5 2 小尺度空间的人群分布预测7 l 5 2 1 空间转换方法7 1 5 2 2 预测模型应用举例7 4 5 2 3 基于e e s 的预测模型应用举例8 7 5 3 本章小结9 l 第六章总结与展望9 3 6 1 工作总结9 3 6 2 论文创新点9 4 6 3 研究展望9 4 参考文献9 7 j i 9 谢10 5 v i i i 目录 研究成果及发表的学术论文。1 0 7 作者和导师简介1 0 9 i x 1 2 1p r o b l e md e f i n i t i o n 4 1 2 2e e se f f e c to ne v a c u a t i o n 。4 1 2 3i n f l u e n c i n gf a c t o r so fe e se f f e c t 5 1 2 4e x i s t i n gr e s e a r c hm e t h o d s 6 1 2 5s h o r t a g eo fe x i s t i n gr e s e a r c h e s “7 1 3r e s e a r c ht h i n k i n g 8 1 3 1r e s e a r c hc o n t e n t s 8 1 3 2r e s e a r c hp r o g r a m m e 9 c h a p t e r2m o d e l l i n ga p p r o a c ho fe m e r g e n c y e v a c u a t i o ns i g n s 1 1 2 1s e l f - d r i v e ne v a c u a t i o nm o d e 1 1 2 1 1n a v i g a t i o no f p e d e s t r a i nm o v e m e n t 11 2 1 2s e l f - o r g a n i z a t i o no f c r o w db e h a v i o r 1 2 2 2e e s - b a s e de v a c u a t i o nm o d e l l i n g 13 2 2 1e v a c u a t i o nm o d e ls e l e c t i o n 13 2 2 2c e l l u l a ra u t o m a t am o d e l 14 2 2 3m o d e l l i n ga p p r o a c ho fe e se f f e c t 16 2 3s u m m a r y 2 1 c h a p t e r 3r e s e a r c ho ne f f e c t i v e n e s so fe m e r g e n c ye v a c u a t i o ns i g n s 2 3 3 1e e s - b a s e de v a c u a t i o nm o d e l 2 3 3 1 1i n e r t i ae f f e c ti ne v a c u a t i o np r o c e s s 2 3 3 1 2e x t e n d e dc e l l u l a ra u t o m a t am o d e l 2 3 3 1 3s t a t i ce e se f f e c ti ne v a c u a t i o nm o d e l 2 5 3 2a n a l y s i so fe e s e f f e c t i v e n e s s 2 7 x c o n t e n t s 3 2 1i n f l u e n c eo f h e r d i n gb e h a v i o r 2 9 ：；2 2i n f l u e n c eo fc o m p e t i t i v eb e h a v i o r 3 0 ：；2 3i n f l u e n c eo f c o m p l i a n c er a t eo f e v a c u e e 3 2 3 2 4i n f l u e n c eo f m o t i o n a li n e r t i ao fe v a c u e e 3 3 ：；3s u m m a r y 3 7 c h a p t e r4c o m p u t a t i o n a lm o d e lf o re f f e c t i v ed i s t a n c eo fe m e r g e n c y e v a c u a t i o n s i g n s 3 9 4 1e f f e c t i v ed i s t a n c eo f e e s 3 9 4 1 1d e f i n i t i o no fe f f e c t i v ed i s t a n c e 3 9 4 1 2i n f l u e n c i n gf a c t o r so fe f f e c ti n e r t i a 4 0 4 2c o m p u t a t i o n a lm o d e lf o re f f e c f i v ed i s t a n c eo f e e s 4 1 4 2 1b a y e s i a nn e t w o r k s 4 1 4 2 2d y n a m i cb a y e s i a nn e t w o r k s 4 6 4 2 3m o d e l l i n go fe f f e c t i v ed i s t a n c e 4 9 4 3a n a l y s i so fe e se f f e c t i v e n e s s 51 4 4s u m m a r y 6 0 c h a p t e r5e m e r g e n c ye v a c u a t i o ns i g n sb a s e dp e d e s t r i a nd i s t r i b u t i o n f o r e c a s t i n g 61 5 1p e d e s t r i a nd i s t r i b u t i o nf o r e c a s t i n gi nl a r g e - s c a l es p a c e 。6 1 5 1 1o p t i m i z a t i o na n dc o n t r o lo fe v a c u t i o nf l o w 6 1 5 1 2f o r e c a s t i n gm o d e ls e l e c t i o n 6 2 5 1 3g a u s s i a i lb a y e s i a nn e t w o r k s 6 4 5 1 4e e s - b a s e dp e d e s t r i a nd i s t r i b u t i o nf o r e c a s t i n gm o d e l l i n g 6 8 5 1 5a p p l i e de x a m p l eo fe e s b a s e df o r e c a s t i n gm o d e l 7 0 5 2p e d e s t r i a nd i s t r i b u t i o nf o r e c a s t i n gi ns m a l l s c a l es p a c e 7 3 5 2 1s p a t i a lt r a n s f o r m a t i o nm e t h o d 7 3 5 2 2a p p l i e de x a m p l eo ff o r e c a s t i n gm o d e l 7 6 5 2 3a p p l i e de x a m p l eo f e e s - b a s e df o r e c a s t i n gm o d e l 8 9 5 3s u m m a r y 9 3 c h a p t e r 6c o n c l u s i o na n d p r o s p e c t s 9 1 ； 6 1c o n c l u s i o n 9 5 6 2i n n o v a t i v ep o i n t s 9 6 x i x u 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 应用背景 第一章绪论 应急疏散标识( e m e r g e n c ye v a c u a t i o ns i g n ，e e s ) 作为一种重要的疏散引导和干 预手段，一直被要求设置在人员众多、密集的公共建筑内，是公共安全规划必不可少 的组成部分。 1 9 8 7 年1 1 月1 8 日，英国伦敦市君王十字车站发生重大火灾，3 0 人在事故中当 场死亡的原因是由于未能看到疏散逃生标识而迷失方向。2 0 0 3 年2 月1 8 日，韩国大 邱市地铁发生火灾，1 9 6 人死亡1 4 7 人受伤；在这起事故中，由于地铁站内供电中断， 应急照明和疏散指示灯失效，使得逃生的乘客跑出车厢后找不到安全出口，加上燃烧 产生的大量有毒浓烟，使很多人窒息而死。2 0 0 1 年发生在美国纽约的9 1 1 事件，人员 疏散是比较成功的。在断电、浓烟的情况下，世贸大厦里至少有1 8 万人在1 5 小时 内安全疏散，死亡的2 8 0 0 人中处于飞机撞击层之下的只有7 6 人，成熟的安全疏散标 识系统，加上良好的疏散秩序和正确的疏散方法起了重要的作用。但是在9 1 1 事件出 也出现了疏散楼梯利用不均匀的现象，在其它楼梯人群拥挤的同时一个疏散楼梯却只 有极少数人利用，说明对安全通道的指示标识仍然有所欠缺。2 0 0 6 年1 2 月2 4 日，中 国南宁市卡萨布兰卡酒廊发生火灾，在火势迅速蔓延、照明电中断的情况下，现场被 困的4 0 0 多人全部安全逃生，创造了公共娱乐场所火场零伤亡的逃生奇迹。这4 0 0 多 人当中有三分之二的人在消防员赶到之前逃生，内部疏散标识和保安人员对逃生者的 积极疏导是成功疏散的关键。 从这些事故案例中观察到：当发生突发事故，尤其是在应急照明失效或存在烟雾 的情况下，对环境不熟悉或者处于恐慌状态下的逃生者不能正确地选择逃生路径，从 而耽误了逃生时机；而且视觉和方向感的缺失也使得人们倾向于向喧闹或人多的地方 逃生，虽然可能不是正确的逃生路径，从而造成人群的拥堵、甚至出现推挤、踩踏等 现象。e e s 的存在能够帮助逃生者正确合理的逃生路径选择，来达到降低群聚风险、 提高疏散效率的目的。其作用可以概括为三方面：提供照明、指示方向和减少恐慌。 1 ) 提供照明。突发事件下，电力故障或者浓烟密布的状况很可能发生，逃生者 在弱视或者不可视环境中行为具有较大的随机性，容易引起混乱，增加疏散的困难性。 应急标识发出的光亮可以为逃生者提供照明，一方面帮助定位，另一方面还可以缓解 不可视环境带来的恐惧心理。 2 ) 指示方向。e e s 最重要的作用是向逃生者传递正确的逃生路线信息。当突发 北京化工大学博士学位论文 事件发生，逃生者能够根据e e s 的指示及时识别疏散位置和逃生方向，对安全疏散具 有重要的意义。e e s 的引导使应急系统对疏散逃生路线的选择有章可循，更为合理。 3 ) 减少恐慌。紧急疏散中引发恐慌的因素可能有：空间封闭、危害扩大、不明 确的潜在危险【l 】；认为脱险机会不大、感知风险大、有效资源有限、失去有效感知响 应、当局威信减弱【2 】；等等。应急标识的出现，提供给逃生者有效的逃生信息，增强 信心，从而减少逃生者由于恐慌导致的非理性行为。 1 1 2 理论背景 e e s 通过对逃生者的路径选择行为进行干预来引导疏散，属于疏散中行为干预的 研究范畴。 人群疏散过程的形成和演化，可以视为群体内部自组织驱动和外部干预驱动的结 果。个体与个体之间、个体与环境之间的局部相互作用，在群体层面产生复杂的自组 织模式，外部可以通过一定的干预和引导措施提高疏散的效率。外部干预又可以分为 物理干预和行为干预。物理干预主要体现在空间建筑结构的设计和规划，比如在出口 处设置障碍墙【3 1 ，改进出口宽度、间隔、对称性的设计【4 】；行为干预包括对人群密度 或流率的监控【5 1 、对逃生者进行路径方向的引导。路径引导( 行为干预) 按照两类疏 散场景可以分为流量控制和寻路问题。 ( 1 ) 流量控制 疏散流的控制问题主要存在于大中尺度的疏散场景下，疏散路径受到建筑空间布 局的限制，构成固定的网络形式，涉及到网络流的优化配置问题。研究的目的是设计 出疏散路线和疏散流分配的最佳方案，作为疏散计划和预案的依据。c h u r c h & c o v a ( 2 0 0 0 ) 6 】提出了一种网络分区模型，用来识别一个节点的邻域，这个邻域具有高 密度人群和低出口道路通行能力带来的潜在风险。c o v a & j o l l i l s o n ( 2 0 0 3 - - ， 7 研究了造成 疏散延迟的十字路口冲突问题，通过通行能力分析和微观交通模拟可以识别最佳的人 群分布。h o o g e n d o o m & b o v y ( 2 0 0 4 ) s l 基于逃生者运动成本最小化，通过建立疏散流 配置的动态模型，实现了对行人流的时间和空间分布的连续性预测。c h e n & x i a o ( 2 0 0 8 ) t 9 】提出的疏散模型设计了疏散路线的构建算法和路1 2 1 交通流分配算法，用 于引导待逃生者迅速地疏散到安全区域；以总疏散时间最小化为目标，运用p o n t r y a g i n 最大值原理可以计算出模型的最优解条件。c r u z , s m i t h & q u e i r o z ( 2 0 0 5 ) l o l 和s t e p a n o v & s m i t h ( 2 0 0 9 ) t 1 分别利用m g d e 状态依赖排队网络计算网路上的最优配置，前者以 总体的调运成本最小为优化目标，后者则以逃生距离和清空时间的线性组合建立多目 标函数。c h e n & f e n g ( 2 0 0 9 ) 1 2 】基于总疏散时间最小提出了两种流量控制算法来确定最 优的逃生路径。 为了避免产生拥堵从而导致疏散延迟和失败，应急部门还需要采取适当的组织措 2 第一章绪论 施来控制不同路段上的人群流动，从而使网路中的人群分布按照一定的优化目标向控 制所期望的状态演化，保持整个网路通畅的状态。“ue ta 1 ( 2 0 0 7 ) 1 3 】通过自适应控制 系统，局部最小化估计的最优状态和实际人群分布情况的差别，来指导现实世界的交 通流演化到期望的状态。胡红等( 2 0 0 9 ) t m 】提出了一种基于路口和路段入口综合控制的 优化算法，可以改善逃生者的分布，从而避免拥堵。 ( 2 ) 寻路问题 一方面，如果行人清楚出口方位，或者对空间结构比较熟悉，在非紧急的情况下， 行人通过出口从室内疏散出去的路径选择可以认为是一个自适应性的决策过程。通过 在疏散模拟中加入优化算法可以实现逃生者的自我导航，每一步每个粒子通过一个目 标值来度量当前的位置，根据新获得的目标值不断更新局部最优的位置和全局最优的 位置，目标函数同时受到目的和障碍物的影响。这类算法可以得到搜索的路径( t h e s e a r c h i n gp a t h ) 而不仅仅是一个最优的解决方案。 另一方面，如果室内充斥着浓烟或者照明系统被破坏，形势危急的情况下，唯一 的干预手段就是路径引导标识或疏导员，来帮助提高行人的寻路效果。疏散引导方式 可以分为静态引导和动态引导。在静态方式下，指向标识灯或者不移动的引导人员在 固定的位置上以符号或声音的方式，为其周围的人员指明正确的疏散方向。研究内容 包括e e s 的设计改进和设置优化。动态引导方式一般是引导者带领逃生者一同疏散， 或者是在保证自身安全的前提下，最大可能地搜索并引导更多的人员疏散。动态引导 又可以分为吸附式引导和方向式引导i l5 】【1 6 1 。在吸附式引导中，引导员带领周围的逃生 者一起疏散，并不告知安全出口的方向。这种情况下被引导的逃生者与引导员的疏散 路线相同，一般即为从引导员的初始位置到安全出口的最短路径，该路径是确定的。 在方向式引导中，引导员会大声告知其周围逃生者安全出口的方向，其自身则根据需 要朝其它方向运动去引导更多的人，此时引导员的运动路径与被引导的逃生者并不相 同，该路径是不确定的【r 7 1 。值得提到的是，虽然静态方向标识的位置固定，但是已有 学者提出了智能标识系统的概念。 1 1 3 研究意义 紧急疏散是一个非常复杂的动态过程，疏散者受到环境因素的影响，例如事故的 恶化和蔓延、建筑物空间的复杂性，以及其他人行为和情绪的传染，疏散行为与常态 下有很大的不同，e e s 实际起到的功能和作用尚难以定论。为了使e e s 在紧急疏散中 最大程度地发挥作用，帮助逃生者安全快速地转移，有必要对e e s 的有效性进行探讨。 确定e e s 有效性的干扰因素以及e e s 的作用距离是这一研究的两个重要方面。 解决e e s 的有效性问题和作用距离确定问题，推动e e s 设置的科学化进程，是 本文的研究目标。研究目标的实现，在科学意义上，可以更新“e e s 作用距离替代可 3 国际标准i s o16 0 6 9g r a p h i c a ls y m b o l s - - - s a f e t yw a yg u i d a n c es y s t e m s ( 2 0 0 3 ) 为建筑 物内逃生路径的方向标识系统( d i r e c t i o n a le g r e s sp a t hm a r k i n gs y s t e m s ) 的设计提供了 基本原则，其中定义了疏散标识的几种类型。根据标识的形态，可以分为方向指引标 志和连续导航线( d i r e c t i o n a lw a yg u i d a n c es i g n s ，c o n t i n u o u sg u i d a n c el i n e s ) ；根据标 识的位置，有台阶、扶手、门标识( s t e pm a r k i n g s ，h a n d r a i lm a r k i n g s ，d o o rs i g n sa n d p e r i m e t e rm a r k i n g s ) ，以及高中低位置标识( h i g h ，i n t e r m e d i a t e