交通疏散模型的比较

疏散模型的比较七大模型：微观模型：元胞自动机模型（CellularAutomataModels,CA）、格子气模型（Latticegasmodels）、社会力模型（Socialforcemodels）、基于智能体模型（Agent-basedmodels，ABMs）、博弈论模型（Gametheoreticmodels）。宏观模型：流体动力学模型（Fluid-dynamicmodels）。基于生物实验视角（Approachesbasedonexperimentswithanimals）。元胞自动机模型将建筑物或者其它场所划分为网格，格点是网格的基本单位,每个格点可以容纳一个行人或者空闲.每个行人都可以以一定的概率向他的4个相邻格点行走,或者静止不动。当向4个方向行走的概率不相等时,称为有偏行走,其中的行人称为“有偏行走者”。离散型模型规则简单,运算速度快准确度不高，侧重于定性分析大多数CA模型不擅长描述紧急疏散的复杂行为，例如：“欲速而不达”现象缺少生理上及心理上的要素格子气模型一种特殊的元胞自动机。一般应用于瓶颈区域、T型路口、黑屋、烟屋等。研究人群流动特征。离散型模型规则简单,运算速度快准确度不高，侧重于定性分析概率统计的方法研究群体步行者的特点，同时考虑建筑空间对群体的影响，表现步行者的宏观特点，例如群体流动状态转移等。参考文献：NagataniT.Dynamicaltransitionandscalinginamean-fieldmodelofpedestrianflowatabottleneck[J].PhysicaA,2001,300:558-566.社会力模型Helbing等人提出的社会力模型属于多粒子自驱动模型,是一种多主体模型.模型中,引入“社会力”的概念表示人与人、人与环境的社会心理和物理的作用。运动学方程描述（由三部分组成：疏散人员的社会心理作用力、人员相互作用力、人与墙或人与障碍物的作用力）：参考文献：HelbingD,MolnarP.Socialforcemodelforpedestriandynamics[J].PhysicalReviewE,1995,51(5):4282-4286.连续型模型较好地描述人员疏散中出现的人行道、相对人流、拥挤、堵塞等特殊现象模拟的速度较慢定量分析缺少生理上及心理上的要素能够非常准确地重现恐慌时人群行为流体动力学模型宏观模型，流体动力学模型以类似流体的属性来描述群体，应用流体动力学的逻辑以偏微分方程的形式来描述密度与速度怎样随着时间而变化。为了弄清楚特大群的步行者流动机理，Hughes导出了控制步行者两维流动的运动方程。参考文献：HughesRL.Acontinuumtheoryfortheflowofpedestrians[J].TransportationResearchPartB,2002,36:507-535.流体动力学模型通常应用来仿真流动群体密度高时的拥挤现象。但是流体动力学方程难懂,且不灵活。智能体模型是计算模型，通过虚拟的Agent仿真个体，以及从支配Agent之间相互作用的规则中从下而上构建社会结构。基于Agent模型可以用来刻画群体之间相互作用的客观成因及演变机理。Toyama等在CA的基础上提出一个基于Agent的模型,描述了不同行人的特性:性别、速度、房间几何知识、羊群行为及避障行为。参考文献：ToyamaMC,BazzanALC,DaSilvaR.Anagent-basedsimulationofpedestriandynamics:fromlaneformationtoauditoriumevacuation[C]//StoneP,WeissG.ProceedingsofthefifthinternationaljointconferenceonAutonomousagentsandmultiagentsystems.NewYork:ACMPress,2006:108-110.基于Agent的模拟捕获紧急现象，提供系统的自然描述，而且它是很灵活的。当Agent之间相互作用复杂、非线性、不连续或者离散的时候，或者当空间是至关重要，而且Agent的位置不是固定的时候，适合使用基于Agent模拟的方法，例如火灾逃生。博弈模型Kirchner等提出，博弈论可以用来解释行人通过出口时的冲突行为。Lo等通过一个不合作博弈论模型,模拟在紧急疏散中被疏散者动态的多出口选择过程。参考文献：KirchnerA,KlupfelH,NishinariK,etal.Simulationofcompetitiveegressbehavior:comparisonwithaircraftevacuationdata[J].PhysicaA,2003,324:689-697.LoSM,HuangHC,WangP,etal.Agametheorybasedexitselectionmodelforevacuation[J].FireSafetyJournal,2006,41:364-369.博弈论分析方法可以使得疏散者与环境的相互作用更加合理化。基于生物实验视角Saloma等对恐慌老鼠通过出口从水池逃生到干燥的平台上的实验来研究被困的步行者逃生恐慌行为,阐述了恐慌群体的行为及该行为怎样受到群体所围困在的公共建筑的影响。Altshuler等认为恐慌通过效仿快速传播,并使用蚂蚁作为模型的步行者,通过能够检验低恐慌与高恐慌的情形的实验,证明了这样预想的正确性:当恐慌的个体努力从房间中逃逸,而房间有两个位置对称的出口的时候,其中一个出口比另一出口拥挤着更多人。参考文献：SalomaC,PerezGJ,TapangG,etal.Self-organizedqueuingandscale-freebehaviorinrealescapepanic[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUSA(PNAS),2003,100(21):11947-11952.