基于社会力量模型的人群疏散算法的改进和系统实现

论文摘要

随着社会的发展,人们越来越多地出现在各种人群聚集场所。随着高密度人群出现的概率不断增大,人群安全显得日益严峻和紧迫。计算机作为人类科学研究的主要工具日益显现它的重要作用。利用计算机进行公共安全评估在国内外成为研究的热点和重点。在众多仿真模型中,Helbing等人提出的社会动力学模型最为突出。其成功模拟了人群疏散过程,验证了数个结论,包括人群拥挤与堵塞、“欲速则不达（Faster-is-slower）”等群体行为现象。本文尝试总结前人的研究成果,对这些研究成果进行归类,指出这些已有成果的优点和不足。然后,本文在对HMFV模型进行详细分析之后,指出了HFMV模型存在的不足。其中包括对HMFV模型中使用的碰撞检测模型（在本文中,碰撞检测的应用即避免重叠（穿透）现象的出现）进行分析,给出在HMFV中重叠现象的实际意义,指出HMFV所使用的碰撞检测模型在运算速度上存在的先天不足。进一步分析了HMFV中采用的参数与现实的不符合的现象。并在此基础上对HMFV模型进行了改进和实现。其中包括提出了新的社会力方程式,修正了HMFV中的两个参数等等。最后,论文介绍了实验系统的实现,并使用新的社会力量模型通过实验系统得到一个更接近于现实的最佳期望速度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 关于公共场所的规定
• 1.3 人群和承载能力
• 1.4 火灾和人群的反应时间
• 1.5 计算机人群仿真技术简介
• 1.6 论文研究背景和内容
• 第2章 紧急情况下人的心理和行为规律
• 2.1 概述
• 2.2 对人的心理行为产生影响的火灾特点
• 2.2.1 突发性
• 2.2.2 多变性
• 2.2.3 瞬时性
• 2.2.4 高温性
• 2.2.5 烟毒性
• 2.3 火灾中个体的心理行为
• 2.3.1 "心理行为"模式
• 2.3.2 个体在火灾情况下的心理和行为
• 2.3.3 在火灾第一阶段的心理反应方面
• 2.3.4 个体在火灾中的异常行为表现
• 2.4 火灾中群体的心理行为
• 2.4.1 火灾中群体的形成及特点
• 2.4.2 群体心理及行为特征
• 2.5 本章小结
• 第3章 人群仿真技术分类
• 3.1 行为模型（behavioral model）
• 3.2 运动模型（movement model）
• 3.2.1 现有的运动模型和仿真系统
• 3.3 本章小结
• 第4章 计算机人群建模方法
• 4.1 概述
• 4.2 元胞自动机和自主体
• 4.2.1 元胞自动机（Cellular Automata Model）
• 4.2.2 自主体（Agent）
• 4.3 社会力量模型
• 4.4 本章小结
• 第5章 HMFV模型问题分析
• 5.1 概述
• 5.2 重叠（穿透）现象
• 5.2.1 重叠（穿透）的定义
• 5.2.2 接触力
• 5.3 HMFV模型中使用的参数
• 5.4 本章小结
• 第6章 HMFV模型的改进算法和实现
• 6.1 新的重叠消除算法
• 6.2 新算法可能存在的问题
• 6.3 对HMFV模型中的参数验证和改进
• 6.4 实验系统的设计和实现
• 6.4.1 实验系统所使用的主要参数
• 6.4.2 实验系统设计
• 6.5 本章小结
• 第7章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 致谢