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1. 研究目的与意义

近年来，世界各地各种自然灾害及人为灾害频繁发生。我国是世界上少数灾害种类最多的国家之一。地震、洪涝、台风、沙尘暴等自然灾害和火灾、交通事故、化学事故等频繁发生，特别是随着全球气候的异变和科技的高度发展，各种突发灾害事故有加重的趋势。我国城市化进程的加速，大城市的建筑密集程度和人口密度迅速增加，空间日渐狭小，而流动人口不断增加，使得应急疏散的问题更加突出。如果城市的购物中心，影院，俱乐部等大型公共建筑物一旦发生火灾、人员拥挤踩踏、恐怖袭击等突发性公共安全事件，往往会导致人群拥堵现象。如果处理不当，会给人民生命和财产带来巨大的损失。因此，开展人员疏散的研究，科学的建立大范围人员就近或远距离疏散的模拟及优化模型，根据不同灾害情况下利用现有工具制定一系列行之有效的应急策路，优化应急疏散管理方案，进一步提高城市对突发事件的应变能力，从而减少灾害所造成的人员伤亡和财产损失，这些都具有十分重要的现实意义。

应急疏散是指面对洪水、飓风等自然灾害以及建筑物火灾、毒气泄漏等突发事故，都需要将处于危险地带的人群快速疏散至安全地带。对应急疏散的研究以减轻灾害或事故损失，保证人民生命财产安全具有重要意义。国内外诸多学者基于不同的实际背景采用不同方法对该问题进行研究，主要采取计算机仿真和数学分析方法。仿真模型一般是从微观或宏观的层次对疏散过程中人员流动或交通状况进行模拟，可用于预测出疏散时间，评估疏散方案。数学分析的方法主要以网络流优化为基础，无论是建筑物内疏散或大范围疏散都可以转化为疏散网络的问题。Hamache等对疏散间题的宏观模型进行综述，所列出的模型主要应用于建筑物火灾事故的疏散，也可以用于区域疏散，将时间作为主要考虑因素，给出了多个基于动态网络流的数学模型。Gupta等不考虑出口容量限制的情况下，设计了基于网络优化理论的SAFE-R算法，该算法应用图论的方法确定用于疏散的线路，动态地计算每条弧的实时流量。高明霞等将交叉口分方向延误和通行能力作为节点权重，建立了点权交通网络，设计了一种最小费用路算法来求解该点权网络中的最小费用流。Hamza-Lup等借助于电子技术，通过网络传感器的可利用数据获得实时交通信息，采用动态生成疏散计划来进一步改善智能交通疏散管理系统。袁媛等人考虑了灾害扩散的实时影响，以疏散路径所需的总疏散时间最短作为优化目标，将疏散网络中各弧段上的通行速度表示为随时间的连续递减函数，建立了应急疏散路径选择问题的数学模型。张江华等利用图论中网络优化思想的启发式算法考虑存在优先顺序的多源点和容量限制情形下的应急疏散。Zheng考虑每条路径上疏散人员的数量具有随机性、不确定性，基于高斯贝叶斯网络预测模型，结合人流特点、最优疏散路径以及疏散决策，利用最小疏散时间获得路径选择的概率来验证高斯贝叶斯网络预测模型回归系数。Chen等人考虑了大型室内场所(如商场、地铁站)的实时应急疏散，利用快速流的控制算法来计算疏散路径和撤离人数，确定最小的总疏散时间和每条路径上的最优疏散人数。该文中假设在疏散过程中路径容量不加限制，计算受灾点到各个出口的最短路，然后根据最短路及各个出口通行时间来选择路径，但实际上路径容量往往是受限制的，每条路上的疏散速度会随着路径拥堵程度发生改变，使得受灾点到各个出口的实际流量随着决策的不同而发生改变。上述研究在模型的建立和算法上尽管从一定程度上考虑了应急疏散的动态性和不确定性，但是基于不同实际背景往往需要建立具体不同的模型。

2. 国内外研究现状分析

目前国内外对人员应急疏散规划的研究，在理论上主要包括计算机仿真方法与数学分析方法。随着计算机技术的应用和发展，一些基于计算机模拟的模型逐渐应用于疏散管理方面，例如应用于建筑物的人员疏散模型，机动车疏散模型。这些模型都是从微观或宏观的层次对疏散过程中人员流动或交通状况进行模拟，可用于预测出疏散时间，评估疏散方案。然而这些仿真模型不能很好适用于疏散规划和交通策略的整体优化。数学分析的方法主要以网络流优化为基础，无论是建筑物内疏散或大范围疏散都可以转化为疏散网络的问题。疏散网络为静态和动态两种。静态网络的结构和参数与时间无关，其优化问题主要包括最短路径，最小费用流，最快流及最大流问题等。静态网络流不能反映实际疏散过程中，网络随时间变化的特征，运用于疏散管理的效果不理想。基于动态网络流的交通疏散优化，可以发挥整个交通系统的最大性能。动态网络是传统传统静态网络在时间维的扩散。动态网络流理论在优化疏散规划方面已得到初步的应用，如Chamet等采用动态网络模型用于建筑物内的疏散优化，Choi等研究了动态网络流在考虑出口拥挤状况下的最小费用流问题，Hamacher和Tufekci采用字汇序法求解多目标最小费用流问题并用于建筑物内部的疏散。然而这些模型都是基于恒定的动态网络，也就是说，网络的路段长度、路段的通行能力等并没有随着时间的改变而改变，需要建立基于时变的动态网络流模型分析疏散网络，从整体上对系统进行优化。

体育馆的疏散设洲一直是人们经常触及但又未给子足够重视和深产、研究的问题。在以往的研究中,人们多限于安全技术指标的定额计算而较少注意疏散与其它设计问题的关联。由于体育馆空间单一、人流量大而集中、疏散问题十分突出,疏散设计必然对建筑布局,内外空间效果及建筑造型产生不同程度的影响。疏散本身规律性较强,但又具有一定的灵活性。在不同的设计观念和不同的设计构思支配下会设计出不同的疏散方式,因此我们有必要从建筑布局这一更宽的角度对体育馆的疏散设计进行一番探讨以提高疏散效率,使之适合人的疏散行为要求,进一步协调建筑与环境的关系。

3. 研究的基本内容与计划

虽然现在有越来越多的人加入到体育馆的疏散设计研究中来，但人们似乎还没有给予足够的重视和深入的研究。现阶段人们的研究大多局限于安全技术指标的定额计算而比较少去注意到疏散与其他设计问题的关联。由于体育馆空间单一、人流量大而集中、疏散问题十分突出，疏散设计必然会对建筑布局、内外空间效果及建筑造型产生不同程度的影响。疏散本身规律性较强，但又具有一定的灵活性。在不同的设计观念和不同的设计构思支配下会设计出不同的疏散方式。因此我们有必要从建筑布局这一更宽的角度对体育馆的疏散设计进行一番探讨以提高疏散效率,使之更适合人的疏散行为要求,进一步协调建筑与环境的关系。

在实际疏散过程中，会有各种各样的主客观因素影响着疏散时间，到底我们所考虑到的因素是否真的会对疏散时间造成影响呢，这需要我们用具体实验加以研究证明。

4. 研究创新点

许多专家学者提供了诸多研究成果，我们可以循着他们的步伐对现实问题进行研究。利用仿真系统的思想和方法，制定出我们学校体育馆的应急疏散方法。应急疏散是应急预案的核心内容之一，也是应急救援的关键步骤之一．研究突发灾害事故下的人员疏散可为科学制定突发灾害事故应急预案及快速、高效进行应急疏散提供必要的指导．在以往的研究中忽略了多源点间疏散的相互影响，算法大多基于静态网络流思想进行设计的，导致得出的疏散路线不太合理．我们应对体育馆考虑有优先顺序的多源点和容量限制情形下的应急疏散问题，建立了多

源点疏散模型，设计了基于图论中网络优化思想的启发式算法．该算法引入K短路概念，并行处理多源点多线路的疏散过程，实时更新网络容量，从而得出满意的疏散线路和最短的疏散时间。