应急疏散方法研究综述

摘 要：为了改善突发事件对城市影响，减少因疏散方案不完善造成的人员及财产损失，针对现有应急疏散方法，在对其从疏散行为及仿真模型的构建进行分析的基础上，根据实际城市应急疏散的需要，提出应急疏散的研究应围绕智能仿真技术展开。

关键词：应急疏散 智能技术 综述

中图分类号：X928 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-215-01

随着交通的立体化、人口的高密度化、道路的拥挤化，一旦发生突发事件城市将受到严重威胁。有效的应急疏散方法可以提高城市对突发事件的应变能力，减少人员伤亡和财产损失。到目前为止对应急疏散方法研究已有60多年[1～4]。

1 国外应急疏散方法研究现状

国外对应急疏散方法的研究起步较早且主要涉及行为分析及仿真模型两类。

（1）行为分析。

50年代，国外就开始研究突发事件下个体行为对整个疏散的影响并于1957年提出逃生者的“集聚行为”理论。

9·11事件后针对城市突发事件应急响应的研究从集中于高层建筑内部的疏散问题引深到综合考虑城市中建筑物及其邻近交通网络的疏散问题。如Pamelar等（2002）分析逃离世贸中心的人群心理、行为发现，大多逃难者走出大楼后不是迅速跑至安全区而是在附近危险区注视事态进展，此举不但耗费救援人员的精力也扰乱本就脆弱的交通。Marie（2003）分析逃生者行为对应急疏散造成的影响问题，研究显示在应急条件下若要准确估计疏散中的交通量就必须把以家庭为单位的逃生者行为考虑在内。K.P.Mei（2005）年提出了一种基于VB的微观三维GIS环境模型用于分析应急条件下如何确定最优路径，研究显示由灾害所导致的建筑结构损毁会引发交通拥堵更会影响对到达受灾地点的救援路径的选择。

（2）仿真模型。

随着信息技术的发展及仿真技术的应用，国外学者开始从仿真角度对应急疏散进行分析，由此形成了宏观、微观、中观以及基于智能技术的应急疏散仿真模型。

①宏观模型。

宏观模型把车流及行人流看成一个整体，仅从宏观层面对处于疏散境况中的交通系统进行考量。利用数学“经验公式”对路网的描述以节点及其连接所组成的粗略网络模型为主。研究方法以探讨最优疏散、救援及物资运输路径为主，特点是计算速度快，但因无法描述疏散过程中行人及车辆的细节行为，因此计算结果有一定偏差。宏观模型是在基于GIS技术及专业宏观交通软件基础上通过设定特殊条件进行分析所形成的，典型的有NETVACI、MASSVAC等。

②微观仿真模型

基于微观交通仿真模型所建立的微观应模型不仅可以从宏观层面对交通系统的运行性能进行统计分析，还可以从车辆的运行行为、交通设施配置及车道设置等细节来分析交通系统特征，较适于对交通系统进行多角度研究。如对交通临界状态分析、交通波动分析等，是一种集成交通系统仿真平台。在微观模型中参数的输入及校正都较困难且计算量大，仍有待完善。典型的微观模型有NETVACI、MASSVAC等。

③中观模型。

为了减少微观模型计算量又不减少相对细节，出现了中观模型，该模型由一个追踪一组车辆行车轨迹的离散方程组成。典型的中观模型有DYNEV、I-DYNEV等。

④基于智能技术的模型。

随着智能技术的应用及发展，以此为基础的疏散仿真模型应运而生。此类模型不需预先设定人群的行为规律仅利用人群总体行为来模拟现实人群行为。已有研究中侧重于微观方向的较多，比较突出的有Helbing“社会力模型”，Toshiyuki“行人流疏散系统”以及Kepjpel微观仿真模型。上述模型均涉及到交通个体活动的规则、交通个体之间的相互作用以及环境对交通个体的影响。

2 国内应急疏散方法研究现状

国内的研究起步较晚，大多基于国外研究基础展开。

行为分析方面，郭恩栋（2003）利用ARCGIS建立了一套交通系统地震应急智能辅助决策系统。陈艳艳（2004）提出震后交通需求预测的修正四阶段法，对在灾后应急阶段的交通行为进行总结。贺国光（2007）在考虑信号控制、路段通行能力、交叉口延误等条件下对应急疏散组织、路径等方面的优化进行研究。陈岳明（2009）采用动态交通分配进行应急疏散建模，以疏散时间最小为目标利用最小值定理获得模型最优解。

仿真模型方面研究集中在建筑物内部环境上，所形成的模型主要有香港城市大学和武汉大学共同构建的SGEM模型、中国建筑科学研究院构建的地下商业街人员疏散模型、公安部天津消防所构建的地下商场人员疏散模型以及东北大学构建的对人员疏散行为规律模拟模型。

在智能技术应用方面，朱茵（2002）从应急疏散的概念出发提出了基于智能技术的交通事故救援系统以实现对于突发事件处理及事后协调。北京交通大学（2004）针对交通事故严重程度对基于智能技术的交通事故救援系统的处理能力进行了改进并提出了其组成结构模型。中科大（2005）在总结四种人的心理因素对疏散影响后采用元胞自动机对建筑物内部的疏散现象进行仿真。

3 应急疏散研究总结及展望

综上，国外对应急疏散的研究较长，且针对建筑物内部应急疏散的研究经历了从理论分析到模型构建以及仿真软件的开发过程。对建筑物外部相关因素的研究大多从管理角度出发，相关仿真也集中于研究最佳疏散路径等宏观疏散仿真模型，虽然也存在部分行人和车辆疏散的数学模型，由于模型无法精准地模拟逃生者个体的行为，导致模型存在偏差。随着计算能力的不断提升，中观疏散仿真模型研究渐少。在微观疏散仿真模型方面，研究缺乏对疏散个体行为和相互作用的详细探讨。国内的研究起步较晚且多是以国外方法为基础，而对建筑物周边交通网络影响的研究较少。

以真实城市交通环境为基础，对环境中人、车辆疏散进行仿真，由此得到数据以用于优化应急疏散管理方案具有十分重要的实际意义。与其他微观仿真技术相比智能技术在模拟个体本身、个体之间相互影响以及个体和环境之间相互影响中，能更真实的模拟出微观交通环境，优势明显，将成为未来应急疏散研究的核心技术。

4 结语

本文分析了国内外应急疏散问题的研究现状，在此基础上提出了城市应急疏散的研究方向。以真实城市交通环境为基础，利用智能仿真技术对环境中人、车辆疏散进行仿真，以此得到数据以用于优化应急疏散管理方案，将成为未来应急疏散的研究趋势。

参考文献

[1] 李扬.美国交通应急预案对我们的启示[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] 范鹏飞，赵勇.基于Multi-Agent的城市交通事故救援系统[J].铁路计算机应用，2004（6）.

[4] 朱茵.基于多Agent技术的交通事故救援系统的研究[J].中国安全科学学报，2002（1）.