應急疏散方法研究綜述

摘 要：為了改善突發事件對城市影響，減少因疏散方案不完善造成的人員及財產損失，針對現有應急疏散方法，在對其從疏散行為及仿真模型的構建進行分析的基礎上，根據實際城市應急疏散的需要，提出應急疏散的研究應圍繞智能仿真技術展開。

關鍵詞：應急疏散 智能技術 綜述

中圖分類號：X928 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-215-01

隨著交通的立體化、人口的高密度化、道路的擁擠化，一旦發生突發事件城市將受到嚴重威脅。有效的應急疏散方法可以提高城市對突發事件的應變能力，減少人員傷亡和財產損失。到目前為止對應急疏散方法研究已有60多年[1～4]。

1 國外應急疏散方法研究現狀

國外對應急疏散方法的研究起步較早且主要涉及行為分析及仿真模型兩類。

（1）行為分析。

50年代，國外就開始研究突發事件下個體行為對整個疏散的影響并于1957年提出逃生者的“集聚行為”理論。

9·11事件后針對城市突發事件應急響應的研究從集中于高層建筑內部的疏散問題引深到綜合考慮城市中建筑物及其鄰近交通網絡的疏散問題。如Pamelar等（2002）分析逃離世貿中心的人群心理、行為發現，大多逃難者走出大樓后不是迅速跑至安全區而是在附近危險區注視事態進展，此舉不但耗費救援人員的精力也擾亂本就脆弱的交通。Marie（2003）分析逃生者行為對應急疏散造成的影響問題，研究顯示在應急條件下若要準確估計疏散中的交通量就必須把以家庭為單位的逃生者行為考慮在內。K.P.Mei（2005）年提出了一種基于VB的微觀三維GIS環境模型用于分析應急條件下如何確定最優路徑，研究顯示由災害所導致的建筑結構損毀會引發交通擁堵更會影響對到達受災地點的救援路徑的選擇。

（2）仿真模型。

隨著信息技術的發展及仿真技術的應用，國外學者開始從仿真角度對應急疏散進行分析，由此形成了宏觀、微觀、中觀以及基于智能技術的應急疏散仿真模型。

①宏觀模型。

宏觀模型把車流及行人流看成一個整體，僅從宏觀層面對處于疏散境況中的交通系統進行考量。利用數學“經驗公式”對路網的描述以節點及其連接所組成的粗略網絡模型為主。研究方法以探討最優疏散、救援及物資運輸路徑為主，特點是計算速度快，但因無法描述疏散過程中行人及車輛的細節行為，因此計算結果有一定偏差。宏觀模型是在基于GIS技術及專業宏觀交通軟件基礎上通過設定特殊條件進行分析所形成的，典型的有NETVACI、MASSVAC等。

②微觀仿真模型

基于微觀交通仿真模型所建立的微觀應模型不僅可以從宏觀層面對交通系統的運行性能進行統計分析，還可以從車輛的運行行為、交通設施配置及車道設置等細節來分析交通系統特征，較適于對交通系統進行多角度研究。如對交通臨界狀態分析、交通波動分析等，是一種集成交通系統仿真平臺。在微觀模型中參數的輸入及校正都較困難且計算量大，仍有待完善。典型的微觀模型有NETVACI、MASSVAC等。

③中觀模型。

為了減少微觀模型計算量又不減少相對細節，出現了中觀模型，該模型由一個追蹤一組車輛行車軌跡的離散方程組成。典型的中觀模型有DYNEV、I-DYNEV等。

④基于智能技術的模型。

隨著智能技術的應用及發展，以此為基礎的疏散仿真模型應運而生。此類模型不需預先設定人群的行為規律僅利用人群總體行為來模擬現實人群行為。已有研究中側重于微觀方向的較多，比較突出的有Helbing“社會力模型”，Toshiyuki“行人流疏散系統”以及Kepjpel微觀仿真模型。上述模型均涉及到交通個體活動的規則、交通個體之間的相互作用以及環境對交通個體的影響。

2 國內應急疏散方法研究現狀

國內的研究起步較晚，大多基于國外研究基礎展開。

行為分析方面，郭恩棟（2003）利用ARCGIS建立了一套交通系統地震應急智能輔助決策系統。陳艷艷（2004）提出震后交通需求預測的修正四階段法，對在災后應急階段的交通行為進行總結。賀國光（2007）在考慮信號控制、路段通行能力、交叉口延誤等條件下對應急疏散組織、路徑等方面的優化進行研究。陳岳明（2009）采用動態交通分配進行應急疏散建模，以疏散時間最小為目標利用最小值定理獲得模型最優解。

仿真模型方面研究集中在建筑物內部環境上，所形成的模型主要有香港城市大學和武漢大學共同構建的SGEM模型、中國建筑科學研究院構建的地下商業街人員疏散模型、公安部天津消防所構建的地下商場人員疏散模型以及東北大學構建的對人員疏散行為規律模擬模型。

在智能技術應用方面，朱茵（2002）從應急疏散的概念出發提出了基于智能技術的交通事故救援系統以實現對于突發事件處理及事后協調。北京交通大學（2004）針對交通事故嚴重程度對基于智能技術的交通事故救援系統的處理能力進行了改進并提出了其組成結構模型。中科大（2005）在總結四種人的心理因素對疏散影響后采用元胞自動機對建筑物內部的疏散現象進行仿真。

3 應急疏散研究總結及展望

綜上，國外對應急疏散的研究較長，且針對建筑物內部應急疏散的研究經歷了從理論分析到模型構建以及仿真軟件的開發過程。對建筑物外部相關因素的研究大多從管理角度出發，相關仿真也集中于研究最佳疏散路徑等宏觀疏散仿真模型，雖然也存在部分行人和車輛疏散的數學模型，由于模型無法精準地模擬逃生者個體的行為，導致模型存在偏差。隨著計算能力的不斷提升，中觀疏散仿真模型研究漸少。在微觀疏散仿真模型方面，研究缺乏對疏散個體行為和相互作用的詳細探討。國內的研究起步較晚且多是以國外方法為基礎，而對建筑物周邊交通網絡影響的研究較少。

以真實城市交通環境為基礎，對環境中人、車輛疏散進行仿真，由此得到數據以用于優化應急疏散管理方案具有十分重要的實際意義。與其他微觀仿真技術相比智能技術在模擬個體本身、個體之間相互影響以及個體和環境之間相互影響中，能更真實的模擬出微觀交通環境，優勢明顯，將成為未來應急疏散研究的核心技術。

4 結語

本文分析了國內外應急疏散問題的研究現狀，在此基礎上提出了城市應急疏散的研究方向。以真實城市交通環境為基礎，利用智能仿真技術對環境中人、車輛疏散進行仿真，以此得到數據以用于優化應急疏散管理方案，將成為未來應急疏散的研究趨勢。

參考文獻

[1] 李揚.美國交通應急預案對我們的啟示[J].交通世界，2003.

[2]L.Z.Yang，D.L.Zhao，J.Li.Simulation of the Kin Behavior in Building Occupant Evacuation Based on Cellular Automaton.Building and Environment，2005.

[3] 范鵬飛，趙勇.基于Multi-Agent的城市交通事故救援系統[J].鐵路計算機應用，2004（6）.

[4] 朱茵.基于多Agent技術的交通事故救援系統的研究[J].中國安全科學學報，2002（1）.