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摘要：近几年随着人们生活水平的不断提升，人员密集场所越来越多，且容易出现踩踏伤亡事故，而房间与通道作为典型的空间区域，极易遇到此类事故，基于此本文首先分析了人员运动特征，其次研究了T型通道交错行人流人员间作用，最后剖析了人员不同运动能力下的房间疏散情况，以期能够为相关人员提供参考。

关键词：人员运动特征；通道行人流；房间人群；疏散模拟

前言：房间是典型的空间受限区域，人员需要利用通道从而实现流动，而通道也成了影响人员通行效率的主要瓶颈之一，为能够深入了解通道内行人流与房间人员疏散情况，本文则充分考虑到了人员运行行为特点，以期能够通过模型的建设，从而预测疏散平台的无量纲流量，以便减少踩踏事故的出现。

1. 人员运动特征分析

第一，从个体行为的角度来说，人流运动与疏散的过程中，会对群体与运动产生较为显著的影响，在形态上大致可以分为两种。一是由于个体差异和所处位置的差异性所导致的行动趋向，如特殊人群行动不便、人群性格存在差异、视野范围受限等。二是出于自身运动本身需要而做出的行为，如身体摆动、错位等。在调查中发现，人们个体差异不同，很容易导致其行为发生变化，如在相同的环境下，男性在人群中的安全感要高于女性。同时由于个体实力、视野范围之间的不同，当发生事故时，对人员的心理与生理均会造成不同的影响[1]。

第二，就群体运动的角度而言，虽然个体之间存在着较多的差异性，但在运行行为上也有着相似之处，例如：人员个体虽然能力有限，但却能够进行局部的相互作业，使得人群呈现出较为复杂的运行形态，像行人流动过程中，会存在许多自组织现象。而这些宏观效应，都要受到微观作用，因此也为人体力学模型的建设，奠定了良好的基础。

2. 基于人员运动特征的通道行人流与房间人群疏散模拟分析

为能够提高研究结果的真实与客观性，本文则利用了元胞自动机行人与疏散模型进行了分析，其是一种基于规则的模型构建形式，具备时间、空间、状态离散的特点。

2.1T型通道交错行人流人员间作用

在利用多场域元胞自动机模型进行模拟时，要充分考虑到在拥挤条件下人员的体型特点，除此之外每个元胞中最多只能包含一个行人。总场域模型为（1）；行人以元胞ij为目标的转移概率模型为（2）；元胞ij及邻域元胞密度定义模型为（3）；S静态场到出口的距离和固定边界为（4）[2]。

经过行人流过程模拟和堵塞自由流相变的分析以后，得出了如下结论：

第一，在T型通道中人员左转概率在0.5-0.6范围内，相向人流之间的互相干扰是阻碍人员流动的主要因素。当入口行人密度超过了0.4以后，通道内部人员的出口流动性为零，也就是说通道内完全堵塞。同时，受到队伍主流的影响，通道中阻碍行人的主导因素会逐渐转变为同相人流自身干扰与瓶颈限制，此时系统则不完善堵塞。

第二，当人口密度小于0.1时，出口截面行人密度与通道交叉部位的行人密度会呈现出正相关系，同时出口截面行人密度会随着交叉处截面行人密度的增加而增加。如果人口密度大于0.2，则会呈现出相反的关系。

第三，当通道入口人口密度小于0.1时，通道内会呈现出自由流，同时行人可以自如地走动，但随着入口行人密度的增加。通道内行人的流动也会从自由逐渐转变为堵塞流相转变，行人会基本出现停止运动的状态下。在此背景之下，假如行人左转概率超过了0.7，则通道内行人的运动趋势会呈现出不完全堵塞流相，行人运动虽然会受到一定的限制，但也能进行相应的运动。而如果左转概率取0.5-0.6范围值时，系统则仍会表现出完善堵塞的状态，其中的行人基本完全停止了运动。

2.2人员不同运动能力下的房间疏散

在对人员不同运动能力下的房间疏散情况进行模拟时，则利用了多速度场域元胞自动机模型，其要充分考虑到行人在不同运动能力状态下的群体疏散情况。基于此，系统先前的所有元胞状态都需要进行更新，转移概念公式模型可以参考（5）。

在模拟分析的过程中，还需要应用速率比这一概念，其便于在多速度环境下，对人员疏散以及行人流进行评估。参考公式（6）与公式（7）。

其中vi表示行人期望速度；vmax表示在有Num个行人的疏散/行人系统中行人最大期望速度值；i表示行人速率比；表示每个元胞边长。

最终所模拟出的行人速度模型可以参考（8）。

在分析的过程中不得不考虑，当一个行人竞争同一目标元胞各点时，则会导致冲突问题的出现，因此还需要对期望速度大的人群之间强烈冲突摩擦因子以及由于行人竞争成果概率进行假设，可以参考（9）和（10）。

公式中是竞争同一目标元胞所涉及的行人平均速度；vinf表示行人所能达到的最大期望速度；n表示敏感性参数；k表示敏感性参数，用于反映竞争人员的竞争平均性。

经疏散过程、总疏散时间与个体平均疏散时间、敏感性参数分析，得出如下结论：一是，利用无量纲流量F值，可以快速的预测出疏导中所出现的平台过程，此时的房间出口流量较低。二是房间人群的总疏散时间，主要由低期望速度人群来决定，因此有时低期望人群的数量，相对于总人数占比较少。总疏散时间与低速度疏散人群之间的比例呈现出线性关系。三是房间疏散过程量两类相变点，得到了不同期望速度人群堵塞持续时间和堵塞时人员速度，最终可以判定速度较快的人员，可使疏散系统更易进入堵塞状态。

结语：综上所述，在研究过程中，为能够提高结果的精确度，则充分利用了计算机进行模拟试验，最终发现通过对无量纲流量F值的预测，可以评估出书单中所出现的平台过程，房间的出口流量会较低一些，相同期望速度行人与不同期望速度行人之间，在不同疏散阶段，能够对群体疏散效率起到关键性的作用。

参考文献

[1]蒋嘉嘉. 多支道汇流人群运动特征可控实验研究[D].中国科学技术大学，2022.

[2]李涛. 通道曲率与出口设置对行人运动特征影响的实验研究[D].西南交通大学，2021.

作者简介：何晨炜，男，硕士研究生，初级专业技术职务，主要从事火灾调查业务，主要研究方向为有限元分析在火灾调查中的应用、智慧消防、消防大数据挖掘及建设。