飛機(jī)客艙乘客緊急疏散仿真方法的研究

ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterTHESIMULATIONOFMULTIPLEAGENTSEVACUATIONINANAIRPLANEAuthor:XuJinjinSpecialty:PatternRecognitionandIntelligentSystemAdvisor:Prof.FuShanSchoolofAeronauticsandAstronauticsShanghaiJiaoTongUniversityJanuary19,2021萬方數(shù)據(jù)上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

摘要飛機(jī)客艙乘客緊急疏散仿真方法研究摘要作為虛擬現(xiàn)實(shí)模擬學(xué)科的分支，人群緊急疏散模型的研究和疏散運(yùn)動仿真越來越重要和具有挑戰(zhàn)性。當(dāng)前，對飛機(jī)客艙乘客緊急疏散仿真方法展開研究，可以輔助適航審定過程，也可以在初期階段輔助飛機(jī)設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。因此，這是一個具有重大意義的研究課題。但是這一領(lǐng)域目前還存在很多問題急需解決，智能體疏散過程的運(yùn)動模型還不完善，很多算法也有待改善。因此迫切需要開展廣泛深入的研究工作。本文研究總結(jié)了客艙中的人為因素，以及各種疏散運(yùn)動模型，主要的研究內(nèi)容包括以下幾個方面：1、對飛機(jī)客艙人為因素進(jìn)行了研究，總結(jié)各種客艙屬性，乘客屬性以及人與環(huán)境，人與人之間的交互作用，提煉了客艙內(nèi)有關(guān)乘客緊急疏散的人為因素?cái)?shù)據(jù)。2、研究飛機(jī)客艙乘客疏散仿真過程中的各種算法模型，分析了飛機(jī)客艙環(huán)境的特殊性，并結(jié)合人為因素，從信息感知、出口和疏散路徑選擇、占位競爭、疏散速度確定、個體行為調(diào)整幾個方面來介紹人群疏散仿真過程的算法模型，為疏散仿真平臺的開發(fā)奠定算法根底。3、研究仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，基于疏散仿真過程中的算法，自主開發(fā)了疏散仿真系統(tǒng)，并通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和研究，得出相關(guān)結(jié)論，驗(yàn)證了仿真算法的合理性。萬方數(shù)據(jù)

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摘要本課題的研究有以下創(chuàng)新點(diǎn)：1、在元胞自動機(jī)模型和國內(nèi)外已有的群體疏散運(yùn)動模型根底上，結(jié)合客艙環(huán)境的特殊性，創(chuàng)新性地將人為因素與疏散模型進(jìn)行了有效結(jié)合，提出了優(yōu)先占位模型，解決了智能體占位沖突的問題，使智能體疏散過程更加合理。2、在疏散規(guī)那么中不僅僅以最短路徑原那么作為疏散規(guī)那么，而是考慮了環(huán)境綜合因素，并對兩種疏散規(guī)那么進(jìn)行了比擬，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明考慮環(huán)境綜合因素的疏散規(guī)那么更加符合實(shí)際。3、提出的整體疏散運(yùn)動模型方案更加完善，不僅考慮了對周圍信息的感知，也考慮了智能體在疏散過程中決策行為的調(diào)整，并完全自主開發(fā)了仿真軟件——EvacuSimulation軟件。關(guān)鍵詞：緊急疏散，客艙人為因素，多智能體，群體運(yùn)動模型，仿真萬方數(shù)據(jù)

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ABSTRACTTheSimulationofMultipleAgentsEvacuationinanAirplaneABSTRACTAsabranchofvirtualrealitysimulationfield,theresearchesonemergencyevacuationmodelofcrowdandemergencyevacuationsimulationaremoreandmoreimportantandchallenging.Currently,researchesonthesimulationofmultipleagents’evacuationinanairplanearesignificant.Itassiststheairworthinesscertificationprocess,improvesdesignefficiencyintheearlystagesofaircraftdesigning,aswellasoptimizingthedesignmethods.Howevertherearestillalotofdifficultiestoberesolved,theagentevacuationmodelandalgorithmsneedtobedeveloped.Soitisurgenttododeeperresearchwork.Thispapersummarizesthehumanfactorsinanairplane,andvariousevacuationmodels.Thefollowingcontentshavebeenincludedinthispaper:1.Thehumanfactorsandrelateddatainanairplanehasbeenstudiedandsummarized,aswellasthecabinproperty,passengers’property,andinteractionbetweenpassengersandenvironment.2.Variousalgorithmsofagentsevacuationsimulationmodelinanairplanehasbeenstudied,andweanalyzedtheaircraftenvironment’suniquecharacter,combinedagentevacuationmodelwiththehumanfactors,proposedthecompetitionmodelduringanevacuationsothattheevacuationprocessismorereasonable.Theevacuationalgorithmincludesinformationperception,exitandroutechoosing,occupancycompetition,evacuationspeed,andbehaviormodification.Itisthebasicalgorithmtodeveloptheevacuationsimulationsystem.3.Therealizationofevacuationsimulationsystemhasbeenstudied,andthesoftwareevacuationsimulationsystemhasbeendevelopedbasedonthealgorithm,wealsoanalyzedthesimulationexperiments’resultsdata,itshows萬方數(shù)據(jù)

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ABSTRACTthatthealgorithmandtheevacuationmodelarereasonable.Thereareseveralinnovationsinthispaperasfollows:1.Basedonthecellularautomatmodelandexitedegressevacuationmodel,aswellasconsideredtheparticularityofanairplane,wecombinedthehumanfactorswithevacuationmodels,proposedthecompetitionmodelduringanevacuationtosolveconflictbetweenagents,sothattheevacuationprocessismorereasonable.2.Wenotonlyconsideredtheshortestrouteprincipleintheevacuationsimulation,butalsoconsideredenvironmentfactors.Wecomparedthetworesultswithdifferentrules;Itshowsthattheenvironmentrelatedruleismorereasonable.3.Weproposedamoregeneralevacuationsimulationsolution,itconsideredtheperceivingofinformationaround,andbehavioradjustmentduringevacuationprocess.WealsodevelopedthesimulationsoftwarecalledEvacuSimulation.Keywords:EmergencyEvacuation,HumanFactorsInAnAirplane,MultipleAgents,CrowdEvacuationModel,Simulation萬方數(shù)據(jù)

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目

錄

目錄摘要..................................................................................................................................................................IABSTRACT...................................................................................................................................................III第一章緒論.....................................................................................................................................................1飛機(jī)客艙疏散仿真的背景及意義...................................................................................................1疏散仿真應(yīng)用及開展.......................................................................................................................1人群疏散運(yùn)動模型介紹...................................................................................................................21.3.1airEXODUS模型..................................................................................................................31.3.2Helbing社會力模型.............................................................................................................4方正、盧兆明的網(wǎng)格模型..................................................................................................6徐高的智能體模型..............................................................................................................9元胞自動機(jī)模型................................................................................................................10本課題研究內(nèi)容..............................................................................................................................11本文章節(jié)安排.................................................................................................................................11第二章飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素...............................................................................................................13客艙屬性........................................................................................................................................13可用艙門數(shù)........................................................................................................................13可用艙門位置....................................................................................................................13艙門類型和尺寸................................................................................................................15乘客屬性及反疏散影響.................................................................................................................162.乘客人為因素和行為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)........................................................................................17決策制定因素....................................................................................................................26人與結(jié)構(gòu)/人與人之間的交互作用................................................................................................27本章小結(jié)........................................................................................................................................27第三章飛機(jī)客艙乘客疏散仿真過程...........................................................................................................28引言................................................................................................................................................28飛機(jī)客艙環(huán)境約束與仿真布局.....................................................................................................28萬方數(shù)據(jù)

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目錄乘客疏散運(yùn)動特點(diǎn).........................................................................................................................30疏散運(yùn)動模型................................................................................................................................30.1信息感知............................................................................................................................30出口和疏散路徑的選擇....................................................................................................31占位競爭——優(yōu)先占位模型............................................................................................33疏散速度確定....................................................................................................................37.5個體行為調(diào)整....................................................................................................................39本章小結(jié)........................................................................................................................................39第四章

仿真系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果.....................................................................................................................40仿真系統(tǒng)環(huán)境................................................................................................................................40仿真系統(tǒng)的步驟和程序?qū)崿F(xiàn).........................................................................................................40軟件界面介紹................................................................................................................................44實(shí)驗(yàn)結(jié)果........................................................................................................................................47疏散規(guī)那么的影響.................................................................................................................47出口組合對疏散的影響....................................................................................................49本章小結(jié)........................................................................................................................................53第五章

總結(jié)和展望.....................................................................................................................................54總結(jié)................................................................................................................................................54展望................................................................................................................................................54參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................................56致

謝...........................................................................................................................................................59攻讀碩士期間已錄用的論文.........................................................................................................................60萬方數(shù)據(jù)

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第一章

緒論第一章緒論飛機(jī)客艙疏散仿真的背景及意義作為虛擬現(xiàn)實(shí)模擬學(xué)科的分支，人群緊急疏散模型的研究和疏散運(yùn)動仿真越來越重要和具有挑戰(zhàn)性。它在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、娛樂場所建設(shè)，以及人群密集區(qū)域如商場、展館、火車、輪船、飛機(jī)等的人群平安疏散方面均有應(yīng)用。它涉及很多領(lǐng)域，如物理學(xué)，心理學(xué)，工效學(xué)，社會學(xué)，哲學(xué)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。人群運(yùn)動仿真主要包括人群視覺呈現(xiàn)，人群行為模型，和人群運(yùn)動仿真。研究的重點(diǎn)是如何對大量復(fù)雜和多變的人類行為，活動和環(huán)境狀況用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)仿真，將人群互相之間的信息交互及生理心理特征表達(dá)出的行為以計(jì)算機(jī)仿真形式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，對飛機(jī)客艙乘客緊急疏散仿真方法展開研究有著實(shí)際重大意義。一、按照國際民航組織和CAAC的有關(guān)規(guī)定[1]，飛機(jī)遇到緊急情況需要做出緊急撤離行動，在陸地撤離時必須在90秒內(nèi)完成機(jī)上所有旅客和機(jī)組的平安撤離，并迅速遠(yuǎn)離機(jī)體150米外；在水上撤離時必須在120秒內(nèi)完成。在適航審定過程中，通過人為測試有很多困難。一方面，參與測試的人員扮演乘客在飛機(jī)失事情況下進(jìn)行疏散時容易受傷。另一方面，90s內(nèi)的人為疏散場景也缺乏真實(shí)性，志愿者不會有真實(shí)事故現(xiàn)場帶來的身體和精神反響。二、在當(dāng)前制造大飛機(jī)的背景之下，通過乘客緊急疏散仿真方法研究，可以在初期階段輔助飛機(jī)設(shè)計(jì)，大大縮短飛機(jī)設(shè)計(jì)時間，提高設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)，優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。疏散仿真應(yīng)用及開展當(dāng)前國內(nèi)對于大型飛機(jī)的人員疏散仿真研究工作開展較少，但對人群疏散的仿真研究已開展了20多年，而國外對人群的運(yùn)動及疏散動態(tài)的研究更有大約40年的歷史[2,3]

。目前國內(nèi)第一個在文獻(xiàn)中公開的基于計(jì)算機(jī)的疏散仿真工具是七十年代初由FAA開發(fā)的GPSS模型。當(dāng)時微機(jī)還沒有開展起來，因此該模型需要在大量的主機(jī)上運(yùn)行，它的開發(fā)語言是IBM的通用目標(biāo)仿真系統(tǒng)語言〔GeneralPurposeSimulation萬方數(shù)據(jù)

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第一章

緒論System〕〔GPSS〕。但由于計(jì)算機(jī)本身計(jì)算能力及建模能力的限制，仿真最終還是失敗了。整個飛機(jī)乘客疏散模型仿真學(xué)科潛伏了將近20年。在那段過渡時期，基于計(jì)算機(jī)的疏散仿真學(xué)科最大的開展就是在建筑業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，這也成為后期仿真建模技術(shù)開展的驅(qū)動力。在建筑業(yè)領(lǐng)域，對人群運(yùn)動和行為的建模研究已經(jīng)有30余年。如今，已經(jīng)有30多種不同的疏散模型用于大樓的設(shè)計(jì)和取證[4]。近年來，各種疏散仿真模型也在航海領(lǐng)域開展開來，用于航船的輔助設(shè)計(jì)和取證[5,6]，國際海事組織〔IMO〕就如何使用疏散仿真系統(tǒng)來對客船進(jìn)行取證也制定了詳細(xì)的指導(dǎo)程序。相比擬而言，只有少局部關(guān)于飛機(jī)乘客疏散模型在公開文獻(xiàn)中出現(xiàn)[7,8]。盡管飛機(jī)客艙這一特定環(huán)境下人群緊急疏散行為模型的研究較少，但國內(nèi)外研究人員對建筑物等密集場所人員疏散時的人群行為進(jìn)行了多年深入的研究。飛機(jī)客艙人群疏散的行為動力學(xué)模型的建立可借鑒這些人群疏散行為模型。人群疏散運(yùn)動模型介紹對于緊急情況下人員的疏散，現(xiàn)行的研究采用的疏散模型根本上可以分為兩類，一類為不考慮人的行為特征的網(wǎng)絡(luò)流模型。這種模型把人員看作沒有區(qū)別的個體，以人群的方式進(jìn)行疏散，如EVACNET4[9]、Exit89[10]等模型，這類模型不能夠描述人員個體之間的差異，與實(shí)際出入比擬大。另外一類為考慮人的行為特征的微觀離散網(wǎng)格模型〔元胞自動機(jī)模型〕，這種模型將虛擬空間離散為很多小網(wǎng)格，將疏散人員置于網(wǎng)格上，用網(wǎng)格的占據(jù)和空缺來模擬人的疏散過程，例如EXODUS[11]，SIMULEX[12]等。這類模型可以描述個體之間的差異，但是計(jì)算量很大，有一定的適用范圍。近幾年來，智能體技術(shù)在人員疏散仿真方面也得到了一定的應(yīng)用。在這類模型中，不預(yù)先設(shè)定人群的行為規(guī)律，而是將建模的落腳點(diǎn)放在單個的人上。用“智能體〞〔Agent〕表示單個的人。通過將大量代表個人的智能體放在虛擬的仿真空間中，研究它們的總體行為，就可以模擬出真實(shí)狀況下人群的行為。這方面比擬成功的例子有Helbing的“社會力模型〞〔SocialForceModel〕[13]，國內(nèi)方正和盧兆明的“網(wǎng)格模型〞[14]、徐高的智能體模型[15]、潘忠的“幾何模型〞[16]等，這些模型將人用一個能夠感應(yīng)外界環(huán)境的智能體來表示。這些模型實(shí)現(xiàn)了人員疏散仿真，并應(yīng)用到實(shí)際案例[17,18]，取得了一定的效果。萬方數(shù)據(jù)

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緒論下面詳細(xì)介紹其中幾種建模方法。1.3.1airEXODUS模型目前基于計(jì)算機(jī)技術(shù)對飛機(jī)客艙乘客緊急疏散過程進(jìn)行仿真的軟件有air-EXODUS[7,8,19]。EXODUS概念最早出現(xiàn)于1989年，如今EXODUS家族包括building-EXIDUS，maritimeEXODUS，airEXODUS，分別應(yīng)用于大樓，航船，飛機(jī)環(huán)境下。airEXODUS是出現(xiàn)最早的飛機(jī)疏散仿真軟件，但仿真過程涉及的人群運(yùn)動算法以及運(yùn)動模型還在改良和開展中，并沒有實(shí)際的產(chǎn)品可供購置。airEXODUS可用于輔助飛機(jī)的設(shè)計(jì)，使?jié)M足90s疏散的適航取證要求，還用于機(jī)組培訓(xùn)，機(jī)組操作流程的完善以及操作事故的調(diào)查等等。下面對該仿真模型進(jìn)行詳細(xì)介紹。EXODUS軟件考慮了人與人、人與火、人與機(jī)艙環(huán)境的交互。它由五個核心交互子模塊構(gòu)成：乘客模塊，運(yùn)動模塊，行為模塊，毒性模塊，危險(xiǎn)模塊。軟件定義這些子模塊時，規(guī)定個體前進(jìn)運(yùn)動和行為由一系列啟發(fā)式規(guī)那么決定。這些子模塊在由座艙的幾何空間定義的區(qū)域空間內(nèi)運(yùn)行。當(dāng)個體在幾何空間內(nèi)行走時，或被大火的熱氣，煙霧和有毒氣體熏倒時，模型可以跟蹤每個個體的運(yùn)動軌跡。飛機(jī)的機(jī)艙幾何空間可以人為定義，也可以從輔助計(jì)算機(jī)中以DXF格式讀取。整個機(jī)艙幾何空間布滿很多間斷距離的點(diǎn)，如下列圖所示。這些點(diǎn)再被弧形線系統(tǒng)連接。每個點(diǎn)空間代表個體占據(jù)的空間區(qū)域。圖1-1EXODUS用網(wǎng)格點(diǎn)所描述的寬體機(jī)平面圖Fig.1-1PlaneofwidebodyvehicleofEXODUSingrid萬方數(shù)據(jù)

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第一章

緒論在5大模塊中，運(yùn)動模塊控制個體從當(dāng)前位置移動到適宜的相鄰位置，如果鄰近沒有適宜位置，那么處在等待狀態(tài)。運(yùn)動模塊還包括追趕，爬梯，跨越椅子和其他一些疏散行為。危險(xiǎn)模塊控制空氣和物理環(huán)境的變化。它給環(huán)境分配事先設(shè)定的大火危害因素，如熱量，輻射，煙霧，有毒煙氣，同時控制出口的開與關(guān)。毒性模塊決定個體暴露在危險(xiǎn)模塊各種因素下受到的影響。這些影響與行為模塊進(jìn)行交互通信，從而決定個體的運(yùn)動。乘客模塊可以看成是預(yù)先定義的22個屬性和變量的集合體，如性別，年齡，無阻礙最大快步行走速度，無阻礙最大步行速度，反響時間，敏捷性等等。每個乘客可以通過不同屬性的集合成為獨(dú)一的個體。機(jī)組成員需要定義附加的屬性，如聲音指令的有效范圍，指揮乘客逃離時的表現(xiàn)出的穩(wěn)重剛毅和自信能力，以及視覺能涉及的機(jī)艙范圍。有些屬性值在仿真中可以固定不變的，有些屬性那么會隨其他模塊結(jié)果作為輸入而產(chǎn)生動態(tài)變化。殘疾乘客通過限制相關(guān)屬性來表示。行為模塊決定個體對當(dāng)前主要形勢的反響，主要依據(jù)他/她自身的性格屬性，把作出的決定傳遞給運(yùn)動子模塊。行為子模塊在兩個層次作用，全域和局域。局域行為決定個體對局部形勢的反響，如跳過椅子，排隊(duì)等候等等，而全域行為表達(dá)個體整體的方案策略。這可能包括，如從最近的可行的出口出去，從最熟悉的出口或被安排的出口出去。另外，機(jī)組工作人員的指揮也會影響乘客的局域行為。由于某些行為因素的自然存在，如沖突發(fā)生和解決，乘客逃出艙門的猶豫時間等在自然界都是存在的，因此這些模型在重復(fù)仿真后并不能得到相同的結(jié)果。故在研究某一特定的疏散場景時，有必要反復(fù)仿真屢次，來得到仿真結(jié)果的分布情況。airEXODUS的特點(diǎn)是它利用了90s適航數(shù)據(jù)[20,21]來確定各模塊一些參數(shù)如乘客的疏散延遲時間等等。這將疏散過程的耗時分成了兩個階段，猶豫時間和出口協(xié)商時間。在很多實(shí)際案例中，乘客在出口處往往會發(fā)生猶豫。飛機(jī)疏散仿真模型開展的一個重要推動力是擴(kuò)大并最終替代當(dāng)前適航評定程序中的全方位適航測試的局部。在該應(yīng)用中，模型將會簡單重現(xiàn)生動逼真的適航測試過程，可能的話，標(biāo)示出測試過程中可識別的問題和缺點(diǎn)，來輔助飛機(jī)設(shè)計(jì)。一些模型，如airEXODUS和GPSS[7]，已經(jīng)向著這些方向開展。1.3.2Helbing社會力模型人群運(yùn)動仿真的前期是采用基于準(zhǔn)那么的方案。HelbingD[13]等人研究了恐慌下的萬方數(shù)據(jù)

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第一章

緒論人群社會力模型，得出擁塞是群體行為異變的原因，以及個體的情緒波動對群體行為產(chǎn)生欲速那么不達(dá)的結(jié)果。人們驚慌逃跑時的特征有以下幾點(diǎn)：〔1〕人們會比平常更快的速度逃跑；〔2〕人們開始推搡，互相之間的交互變成身體上的交互；3〕人們的移動變得不協(xié)調(diào)不合作，特別是在過瓶頸狹窄路段時?！?〕在出口處，人們將會堆積成拱形，并擁擠在門口；〔5〕變成擁擠狀態(tài)；〔6〕擁擠人群中人們身體的交互接觸隨著堆積，會造成很危險(xiǎn)的壓力值，高達(dá)4450N/m，這個力量將會折彎鐵柵欄，或推到磚墻；〔7〕當(dāng)出現(xiàn)摔倒的人，或受傷的人，那么會成為障礙物，使其他人的疏散變得更加慢；〔8〕人們傾向于隨群眾的趨勢行動，即周圍人做什么，就受影響跟著做什么；〔9〕在這種情況下，其他的出口就容易被無視，或沒有被充分利用。Helbing的社會力模型，根據(jù)個體與所處環(huán)境的自驅(qū)動力和排斥力的大小，決定個體下一步行進(jìn)的方向。一個質(zhì)量為mi的行人i，期望以大小vi0，方向?yàn)閑i0的期望速度疏散。fij在行進(jìn)過程中，行人與行人之間，行人與墻之間會出現(xiàn)排斥力和摩擦力，分別用fij和fiw表示。人與人、人與墻之間的距離越近，排斥力越大；人與人、人與墻之間的切向相對速度越大，摩擦力越大。個人的實(shí)際速度為vi，假定他在i時間內(nèi)加速到vi0，那么時間t內(nèi)的速度變化動力學(xué)方程為：mi

dvidt

mi

vio(t)ei0(t)vi(t)i

fijfj(i)W

iw

〔1-1〕個體j對個體i的影響力fij包括兩個局部：個體間的排斥力和相互接觸后的摩擦力，如式：rdfij[Ai

B

kg(rijdij)]nijg(rijdij)vtjitij

〔1-2〕式中，rij—兩個體保持身體不接觸的最小距離，rijrrj；dij——個體i與個體j之間的距離，dijrrj；萬方數(shù)據(jù)

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頁〔ii〔ii上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第一章

緒論nij——j指向i的單位向量，nij

rirjdij

；Ai,Bi,k——常數(shù)，為摩擦系數(shù)；tij——切向向量；vtji(vjvi)tij——切向速度差值，函數(shù)g(x)在dijrij時，g(x)等于0，t障礙物W對個體i的影響力fiw是障礙物各個面對個體的作用力，如下式所示。rdfiw[Ai

B

kg(ridiw)]niwg(ridiw)(vitiw)tiw

〔1-3〕式中，diw——個體與障礙物面w的距離；niw與tiw——障礙物面w法線方向和切線方向的單位向量,前者指向個體移動空間,后者指向個體移動的反方向。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)應(yīng)用場景來設(shè)定各參數(shù)。社會力學(xué)模型作為微觀行人仿真模型中比擬完善的一種，近年來得到較大開展。與其他模型中任意給定的變量不同，社會力學(xué)模型中的參數(shù)由于其物理意義是可以被量測的。社會力學(xué)模型中可以表達(dá)的行人運(yùn)動的自組織行為。方正、盧兆明的網(wǎng)格模型這種模型[14]是從個體運(yùn)動的規(guī)律出發(fā)，將建筑物按平面劃分為較細(xì)的直角坐標(biāo)網(wǎng)格，以便確定各人員的具體位置和所在網(wǎng)格的物理特性，然后采用拉格朗日方法對每一時刻每一個體的運(yùn)動速度進(jìn)行合理的分析，從而跟蹤每一個人的運(yùn)動軌跡，最終確定建筑物內(nèi)的人員火災(zāi)疏散時間。在建立火場中人員的逃生模型過程中，根據(jù)每個人員在任意時刻所持有的移動位置及移動速度，用拉格朗日方法來描述個人的運(yùn)動軌跡：x(m,t)x(m,t1)Umt

〔1-4〕萬方數(shù)據(jù)

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頁否那么等于x，vji否那么等于x，vji(vjvi)tij。上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文y(m,t)y(m,t1)Vmt

第一章

緒論〔1-5〕式中，m1,2,N，x(m,t)，y(m,t)表示編號為m的那個人在t時刻的位置，Um、Vm分別表示該人員t時刻的移動速度在x、y方向的分量。因此，通過確定每個人的初始位置和移動速度就確定了其運(yùn)動軌跡。但由于每個人在不同位置、不同時刻、不同環(huán)境、不同人群密度、個體行為、心理狀態(tài)等所移動的速度是不同的，因此，假定人們的移動速度只與他所處的幾何位置以及該位置一定范圍內(nèi)的人員密度兩個因素有關(guān)。將人們逃生的速度表示為下述函數(shù)：Uf(x,y,n)

〔1-6〕其中，x、y為研究對象個體所處的幾何位置，n為該位置一定范圍的人員總數(shù)。現(xiàn)將人群運(yùn)動現(xiàn)場的建筑物劃分為假設(shè)干網(wǎng)格，如下列圖所示。圖1-2人員運(yùn)動的網(wǎng)格分析Fig.1-2Gridanalysisofagentmovement在t時刻，當(dāng)某一個個體移動至(x,y)位置時，他下一個時刻將要移動的方向即已確定，因?yàn)槿藗冊谌魏挝恢盟斑M(jìn)的方向均應(yīng)指向疏散的出口，此時設(shè)該速度與x方向的夾角為，如圖1-2。而研究對象的速度大小那么受到所在位置及所在位置人員密度的影響。一般而言，人們在沒有遇到門、出口等障礙物時，會以一個自由移動的速度U0前進(jìn)。將時間t劃萬方數(shù)據(jù)

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頁上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第一章

緒論分得很小，在每一個網(wǎng)格點(diǎn)(xi,yj)中，逃生人數(shù)只有1人時，此人將以一定的速度U向出口方向移動，這個速度U的大小可以按如下經(jīng)驗(yàn)式[12]確定：1D

U0

〔1-7〕D

nxy

〔1-8〕式中，U0為一個人自由移動速度(m/s)，D為研究對象所處位置在一定范圍內(nèi)的人員密度〔人數(shù)/m2〕，即單位面積內(nèi)所承載的人數(shù)。x,y為人們移動時在前后、左右方向所受影響的距離，如可以選取研究對象周圍1m2的范圍。但按式〔1-7〕計(jì)算時那么可能會出現(xiàn)在一個網(wǎng)格內(nèi)有幾個人爭搶的現(xiàn)象。此時規(guī)定，只有離出口最近的那個人可以速度U向前移動，其余人那么要么停在原地，要么向兩側(cè)運(yùn)動。因?yàn)槿藗兛傁Ｍ谛凶哌^程中盡量保持比擬稀疏的狀態(tài)以減少人體間的接觸和碰撞，具體過程可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述：Ucos,n12Usin,n12

〔1-9〕〔1-10〕萬方數(shù)據(jù)

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頁U0UmU0Umfx(x,y,n)Ucos(2),n2Ucos()0Vmfx(x,y,n)Usin(2),n2Usin()上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第一章

緒論式中，為(x,y)位置指向疏散出口方向與x軸的夾角，m為研究對象的編號。這樣就可以計(jì)算出每個人任意時刻的幾何位置。該模型利用了拉格朗日方法來描述人員移動軌跡，以便確定建筑物的平安疏散時間，具有較高的精度。徐高的智能體模型近年來，利用計(jì)算機(jī)對人員疏散進(jìn)行仿真模擬的研究重點(diǎn)是基于智能體技術(shù)〔AgentTechnology〕的疏散仿真模型。在這類模型中，不預(yù)先設(shè)定人群的行為規(guī)律，而是將建模的落腳點(diǎn)放在單個的人上。用“智能體〞〔Agent〕表示單個的人，通過將大量代表個人的智能體放在虛擬的建筑物空間中，研究它們的總體行為，就可以模擬出真實(shí)狀況下人群的行為。前兩節(jié)介紹的Helbing“社會力模型〞SocialForceModel〕和方正和盧兆明的“網(wǎng)格模型〞就是這方面成功的例子。不同于這些仿真模型，徐高的智能體模型引入了描述人員信息掌握程度和心理狀態(tài)參數(shù)。在該模型[15]中，平面空間被劃分為大小相等的正方形單元格，網(wǎng)格的邊長取為0.4m。待仿真的區(qū)域?yàn)楸粔Α不蛑?、家具等阻礙人行動的障礙物〕和出口所包圍的單元格集合。任意單元格在任意時刻最多只能被1個智能體占據(jù)。因此，智能體的位置可以由其所處的單元格來確定。向量L(l1t,l2t,,lnt)描述了t時刻所有智能體的位置信息。為了真實(shí)地描述個人的狀況，將代表某個人i的智能體表示為ai(li,vi,s,)

〔1-11〕式中：li表示智能體位置，vi為智能體的意愿行進(jìn)速度，s為描述人對建筑物內(nèi)空間信息掌握情況的參數(shù)，為描述人理性程度的參數(shù)。通過迭代的方法得出各個時刻各智能體的位置，從而模擬出疏散的動態(tài)，即Lt1F(Lt,vt,s,)式中vt(v1t,v2t,,vnt)。在該模型中，個人行為的原那么是：〔1〕人會選擇最短的路徑走向離自己最近的出口；

〔1-12〕萬方數(shù)據(jù)

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頁〔〔上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第一章

緒論〔2〕人對周圍的空間環(huán)境了解越多〔s越小〕，就越清楚最短路徑的位置；反之〔s越大〕，就越無法確定最短路徑的位置，其行動就表現(xiàn)出一定的摸索性；〔3〕人的情緒越慌亂〔越小〕，就越容易采取不理智的行為〔如偏離的最短路徑〕。在以上的3條原那么中，第1條在目前所有的疏散仿真模型中都已包含，第2和第3條那么是為了模擬不同狀況下的疏散動態(tài)而引入模型的。依照這3條原那么，可推導(dǎo)〔2〕的具體形式，進(jìn)而進(jìn)行仿真軟件程序的編寫。該模型中參數(shù)選取是關(guān)鍵，確定適當(dāng)?shù)膮?shù)組合，才能恰當(dāng)?shù)孛枋霈F(xiàn)實(shí)的狀況，使模擬結(jié)果更貼近真實(shí)的狀況。元胞自動機(jī)模型1986年Cremer和Ludwig[22]最先將元胞自動機(jī)模型應(yīng)用的車輛交通的研究中，并通過實(shí)際交通數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型。隨后一些專家學(xué)者開始將元胞自動機(jī)模型應(yīng)用到行人運(yùn)動微觀仿真領(lǐng)域。Blue與Adler[23]于1997年提出了一種用于大型露天場所的行人運(yùn)動模型，并通過進(jìn)一步深入的研究設(shè)計(jì)了雙向行人行動的元胞自動機(jī)模型。1999年，Muramastu等[24]提出一種實(shí)現(xiàn)行人隨機(jī)走動的元胞自動機(jī)模型。元胞自動機(jī)是在均勻一致的網(wǎng)格上由有限狀態(tài)的元胞構(gòu)成的離散的動力系統(tǒng)。其特點(diǎn)是空間、時間和狀態(tài)都離散。其運(yùn)動的主要規(guī)那么有：所有元胞的狀態(tài)是同時發(fā)生變化的；并且在t1時刻，第i個元胞的狀態(tài)由t時刻的第i個元胞以及相鄰的有限個元胞的狀態(tài)共同決定。元胞自動機(jī)是一種以時間為根底的方法，系統(tǒng)的狀態(tài)用一種常規(guī)的格子組成單元〔見圖1-3〕。每個單元可以處于空或被一個行人占據(jù)的狀態(tài)。在每一時間步長中，每個單元的狀態(tài)在它以前的狀態(tài)以及它鄰近的單元的狀態(tài)的根底上升級。因而，它是一種存在局部相互影響的模擬。萬方數(shù)據(jù)

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頁上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文下一步可能運(yùn)動的方向

下一步可能運(yùn)動的遷移概率

第一章

緒論圖1-3運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)及其遷移概率Fig.1-3Agentpointandmovingdirectionprobability元胞自動機(jī)行人運(yùn)動仿真模型，較為全面的考慮了行人運(yùn)動的一些特性，在模擬中能表達(dá)出行人運(yùn)動的自組織現(xiàn)象并表現(xiàn)出行人的群體行為。但目前已有的元胞自動機(jī)微觀行人模型對個體行為的描述比擬粗糙，行人個體之間相互作用的細(xì)節(jié)還不夠逼真，模型還需要進(jìn)一步細(xì)化。本課題研究內(nèi)容當(dāng)前國內(nèi)在公共場所疏散仿真領(lǐng)域已提出了很多實(shí)用的模型，而在飛機(jī)客艙乘客疏散仿真領(lǐng)域，相關(guān)模型和數(shù)據(jù)來源還缺乏，尤其是建立個體模型時，動力學(xué)模型不完善，單個智能體在綜合信息并作出決策反響的信息綜合能力模型也缺乏。本課題的研究內(nèi)容如下：1．查閱文獻(xiàn)資料，總結(jié)客艙乘客緊急疏散的相關(guān)數(shù)據(jù)和客艙中的人為因素；2．學(xué)習(xí)國內(nèi)外各種已有模型，結(jié)合客艙的人為因素來建立客艙疏散仿真框架；3．創(chuàng)新性的將人為因素與智能體疏散模型相結(jié)合，提出了占位競爭模型，使得智能體疏散過程更加合理。同時將最小路徑算法應(yīng)用于個體決策的過程，并結(jié)合考慮環(huán)境信息對乘客在疏散過程中的路徑和方向選擇的影響；4．仿真實(shí)現(xiàn)疏散過程，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證算法的合理性。本文章節(jié)安排本文主要研究飛機(jī)客艙乘客緊急疏散過程中的運(yùn)動模型，結(jié)合客艙中的人為因素，對運(yùn)動模型及算法進(jìn)行了創(chuàng)新，并編程實(shí)現(xiàn)了仿真平臺。本文章節(jié)安排如下：第一章：緒論。概述了飛機(jī)客艙疏散仿真的背景，闡述了本課題的研究意義，對國內(nèi)外疏散仿真領(lǐng)域的研究歷史和開展現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，并列舉了幾種人群疏散運(yùn)動模型。萬方數(shù)據(jù)

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第一章

緒論第二章：飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素。對飛機(jī)客艙的環(huán)境屬性進(jìn)行了論述，并依據(jù)事故統(tǒng)計(jì)報(bào)告，從客艙屬性、乘客屬性、人與環(huán)境的交互作用等方面提煉了客艙內(nèi)有關(guān)乘客緊急疏散的人為因素?cái)?shù)據(jù)。第三章：飛機(jī)客艙乘客疏散仿真過程。分析了飛機(jī)客艙環(huán)境的特殊性，引出本研究中所使用的仿真布局，并從信息感知、出口和疏散路徑選擇、占位競爭、疏散速度確定、個體行為調(diào)整幾個方面來介紹人群疏散仿真過程的算法模型，為疏散仿真平臺的開發(fā)奠定算法根底。第四章：仿真系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果?；谑枭⒎抡孢^程中的算法，開發(fā)了疏散仿真系統(tǒng)，并通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和研究，得出相關(guān)結(jié)論，驗(yàn)證了仿真算法的合理性。第五章：總結(jié)和展望。對全文進(jìn)行總結(jié)，指出了本文研究的缺乏，并指出后續(xù)研究中有待進(jìn)一步開展的方向，進(jìn)行了展望。zkq

20210910萬方數(shù)據(jù)

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第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素第二章飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素[25]的事故統(tǒng)計(jì)報(bào)告收錄了從1997年4月至1999年9月份的105個事故，涵蓋1917位乘客的報(bào)告，其中的很多數(shù)據(jù)對人為因素研究有很好的參考價(jià)值。本章旨在通過分析相關(guān)報(bào)告和航空數(shù)據(jù)，總結(jié)客艙環(huán)境因素，同時結(jié)合有關(guān)心理學(xué)和工效學(xué)知識，研究乘客疏散過程中各種生理心理反響、行為特征和疏散決策選擇等人為因素，為后續(xù)仿真提供一些參數(shù)的初始數(shù)據(jù)?？团搶傩钥捎门撻T數(shù)當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)事故時，可用的疏散艙門數(shù)量將直接影響乘客整個的疏散速度。顯然可用艙門越多，分配到每個艙門出口的乘客數(shù)越少，疏散速度越快。研究報(bào)告中指出，在大量飛機(jī)失事的緊急疏散案例中，約有67%的事故中其飛機(jī)可用的艙門出口數(shù)超過50%[26]，而另外三分之一的事故中飛機(jī)可用艙門數(shù)少于50%。下表是在緊急疏散時可用出口數(shù)。表2-1飛機(jī)事故時緊急疏散的可用出口數(shù)可見，大局部情況下事故飛機(jī)的可用出口數(shù)是超過總出口數(shù)的50%，故在飛機(jī)客艙疏散仿真中，定義可用的艙門數(shù)為總艙門數(shù)的50%是合理的?？捎门撻T位置之前的分析中，出口可用性是從全局角度來考慮的，即機(jī)上所有可用出口個數(shù)。在考慮可用艙門位置時，我們把位置分成3對來考慮。統(tǒng)計(jì)次數(shù)據(jù)時，我們忽略那些墜?；蝻w機(jī)引擎被嚴(yán)重?fù)p壞的嚴(yán)重情況，只考慮那些能得到所有出口信息的事故。在萬方數(shù)據(jù)

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頁飛機(jī)的總出口數(shù)可用出口數(shù)<50%可用出口數(shù)=50%飛機(jī)的總出口數(shù)可用出口數(shù)<50%可用出口數(shù)=50%可用出口數(shù)>50%3個出口36%19%45%4個出口27%9%64%其他情況33%17%50%zkq20210910zkq20210910上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素分析可用艙門位置時，將可用出口定義為乘客實(shí)際使用的出口，即得到乘務(wù)員許可，且能正常提供疏散作用的出口。根據(jù)此定義，分析中使用12個滿足條件的事故，事故飛機(jī)都帶有3對出口，分別在前部，中部和后部。如下列圖所示，總結(jié)得到的可用出口位置的比例見表2-2。圖2-1帶有三對出口的飛機(jī)Fig.2-1Airplanethathavethreepairsofexits表2-2可用出口位置比例根據(jù)表可發(fā)現(xiàn)，在每一對出口中，兩個都可用的概率比一個可用的概率大。但考慮到表2-1給出的可用總出口數(shù)為50%，故在實(shí)際仿真時，可以在每對出口中選擇一個作為可用出口。而表2-2中前部和中部沒有可用出口的概率只有8%，因此前部和中部都至少各有一個可用艙門，具體可以參見以下組合：1.2.3.4.5.6.

一個前部出口，一個中部出口，一個后部出口；一個前部出口，兩個中部出口；兩個前部出口，一個中部出口；兩個前部出口，一個后部出口；一個前部出口，兩個后部出口；一個中部出口，兩個后部出口。本課題采用第一種組合作為仿真中可用的出口。萬方數(shù)據(jù)

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頁每對出口中的可用出口數(shù)出口位置0個可用出口1個可用出口每對出口中的可用出口數(shù)出口位置0個可用出口1個可用出口2個都可用前部8%42%50%中部8%33%59%后部25%33%42%上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素艙門類型和尺寸在仿真過程中，由于考慮的是二維模型，故客艙模型主要涉及通道寬度，座椅各種尺寸以及出口型號尺寸。簡單起見，我們定義仿真客艙為窄體機(jī)客艙，即單通道的客艙。

適航局對不同型號的應(yīng)急出口尺寸定義如下：〔1〕Ⅰ型：此型應(yīng)急出口是與地板齊平的出口，具有寬不少于610毫米〔24英寸〕、高不少于1220毫米〔48英寸〕、圓角半徑不大于203毫米〔8英寸〕的矩形出口?！?〕Ⅱ型：此型應(yīng)急出口是寬不少于510毫米〔20英寸〕、高不少于1120毫米〔44英寸〕、圓角半徑不大于178毫米〔7英寸〕的矩形開口。Ⅱ型出口是與地板齊平的出口，但不是位于機(jī)翼上方的出口?！?〕Ⅲ型：此型應(yīng)急出口是寬不少于510毫米〔20英寸〕、高不少于910毫米〔36英寸〕、圓角半徑不大于178毫米〔7英寸〕的矩形出口。〔4〕Ⅳ型：此型應(yīng)急出口是寬不少于480毫米〔19英寸〕、高不少于660毫米〔26英寸〕、圓角半徑不大于160毫米〔英寸〕、位于機(jī)翼上方的矩形出口?！?〕機(jī)腹型：此型應(yīng)急出口是由客艙經(jīng)過承壓殼體和機(jī)身下部蒙皮的出口。此型出口的尺寸和實(shí)際構(gòu)形在飛機(jī)處于正常地面姿態(tài)，且起落架放下時具有至少與Ⅰ型出口同樣的撤離率。〔6〕尾錐型：此型應(yīng)急出口是由客艙經(jīng)過承壓殼體和承壓殼體之后可翻開的機(jī)身錐體的后部出口。〔7〕A型：此型應(yīng)急出口是寬不少于1066毫米〔42英寸〕、高不少于1829毫米〔72英寸〕、圓角半徑不得大于178毫米〔7英寸〕的與地板齊平的矩形開口。〔8〕B型：此型應(yīng)急出口是寬不少于816毫米〔32英寸〕、高不少于1829毫米〔72英寸〕、圓角半徑不得大于152毫米〔6英寸〕的與地板齊平的矩形開口。〔9〕C型：此型應(yīng)急出口是寬不少于762毫米〔3英寸〕高不少于1220毫米〔48英寸〕、圓角半徑不得大于250毫米〔10英寸〕的與地板齊平的矩形開口。

應(yīng)急出口型號和對應(yīng)允許的乘客數(shù)量規(guī)定了最大允許的客座量取決于客艙每側(cè)所設(shè)置的艙門類型和數(shù)量[27]表2-3應(yīng)急出口型號和允許的乘客數(shù)量萬方數(shù)據(jù)

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頁zkq20210910，如下表所示：zkq20210910，如下表所示：上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素〔1〕對于客座量為1至9座的，至少在機(jī)身每側(cè)要有一個Ⅳ型或更大的機(jī)翼上方應(yīng)急出口。如果在機(jī)翼上方不能提供出口，那么至少要在機(jī)身每側(cè)有一個滿足最?、笮烷T尺寸的出口。〔2〕對于客座量多于9座的，每一出口必須是Ⅲ型或大于Ⅲ型?！?〕對于客座量是10至19座的，在機(jī)身每側(cè)至少要有一個Ⅲ型或更大的出口?！?〕對于客座量是20至40座的，在機(jī)身每側(cè)至少要有兩個出口，其中一個必須是Ⅱ型或更大的出口。座須是Ⅰ型或更大的出口?！?〕對于客座量是110座的，在機(jī)身每側(cè)的應(yīng)急出口必須包括至少兩個Ⅰ型或更大的出口?！?〕所有Ⅲ型出口許可的最大組合客座量是70，由少于三排座椅分開的機(jī)身每側(cè)的兩個Ⅲ型出口，所能許可的最大組合客座量為65?！?〕如果設(shè)有A型、B型或C型出口，那么在機(jī)身每側(cè)至少要有兩個C型或更大出口。對于有三對出口的149座窄體飛機(jī)，如圖2-1所示，我們可以設(shè)定上面的三個即飛機(jī)右側(cè)的三個出口，包括兩個C型出口〔R1和R3〕和一個機(jī)翼上方出口即III型出口〔R2〕。需要注意的是，翼上出口并不是在飛機(jī)正中部的，其中前部出口和翼上出口〔over-wing〕之間有10排座位，而翼上出口與后部出口之間那么有14排座位。乘客屬性及疏散影響在疏散過程中，乘客自身的屬性以及社會關(guān)系等對其疏散行為的影響也很大，這萬方數(shù)據(jù)

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頁A型110B型A型110B型75C型55I型45II型40III型35IV型9〔5〔5〕對于客座量是41至110zkq的，在機(jī)身每側(cè)至少要有兩個出口，其中一個必20210910上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素不僅會決定其疏散能力，還會作用于其決策行為從而影響疏散運(yùn)動。乘客屬性包括性別、年齡、身高、腰圍等物理屬性，以及其與周圍乘客的社會關(guān)系這一社會屬性。物理屬性會決定乘客的反響速度和運(yùn)動速度。社會屬性會影響乘客的決策和對其他乘客決策的影響。本節(jié)旨在通過總結(jié)和分析相關(guān)數(shù)據(jù)[28]，來得出仿真過程中乘客屬性對疏散的影響。乘客人為因素和行為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

性別根據(jù)所統(tǒng)計(jì)的事故中，男女比例分別為56.4%和43.6%，近似于13：10，符合出差旅行中男普遍多于女的常理。性別對疏散時間的影響很大，男性和女性反響速度不一樣，從而平均反響時間也不一樣。下表是不同性別對應(yīng)的平均反響時間。表2-4不同性別的平均反響時間比擬zkq

20210910

年齡在資料中所統(tǒng)計(jì)的乘客數(shù)據(jù)中，男性平均年齡為，女性為。下表給出了不同年齡段的男女統(tǒng)計(jì)人數(shù)及比例。而表2-6是不同年齡段的平均反響時間。表2-5不同年齡段的男女比例及特點(diǎn)萬方數(shù)據(jù)

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頁年齡女性比例男性比例備注2-12年齡女性比例男性比例備注2-1222〔45.8%〕26〔54.2%〕由父母帶著，且速度根本與父母一致13-1824〔47.1%〕27〔52.9%〕自我判斷意識不強(qiáng)，但速度敏捷19-35191〔51.1%〕183〔48.9%〕獨(dú)立性很強(qiáng)，且年輕敏捷36-50151〔34.5%〕287〔65.5%〕獨(dú)立性強(qiáng)，速度低于上面一組性別性別平均反響時間〔s〕男性女性上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素表2-6不同年齡段的平均反響時間考慮到幼年段的乘客其疏散時沒有自主獨(dú)立性，根本由父母帶著，同時老年段出差概率又較小，故在仿真時為簡單起見，可以不考慮幼年段和老年段。結(jié)合上述兩個表，對各年齡段的男女比例進(jìn)行計(jì)算分配，結(jié)果如下：表2-7各年齡段的男女比例及平均反響時間從表中可以發(fā)現(xiàn)，在35-50年齡段的男女乘客人數(shù)很懸殊，這一差距也反映了在職業(yè)旅行的性別差異的懸殊。

身高個體超過英尺身高的對疏散行為影響不大。身高對應(yīng)的信息綜合反響時間如下表所示。萬方數(shù)據(jù)

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頁年齡總?cè)藬?shù)比女性男性平均反響時間年齡總?cè)藬?shù)比女性男性平均反響時間〔s〕13-185%2.35%2.65%19-3539.9%20.39%19.51%36-5031.5%10.87%20.63%51-6523.6%10.17%13.43%51-6551-65113〔43.1%〕149〔56.9%〕中老年，速度較慢，有獨(dú)立性66-9050〔53.2%〕44〔46.8%〕速度很慢，甚至需要別人幫助年齡年齡平均反響時間〔s〕18-2223-3233-4243-5253-62上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素表2-8不同身高對應(yīng)的信息綜合反響時間

腰圍乘客的腰圍數(shù)據(jù)會影響乘客在通道內(nèi)的移動速度。腰圍越粗，逃離出飛機(jī)花費(fèi)的時間越久。相應(yīng)的信息綜合反響時間如下表所示。表2-9不同腰圍尺寸對應(yīng)的信息綜合反響時間

乘客關(guān)系過去航空平安研究中忽略的一個重要方面是社會關(guān)系對乘客疏散行為的影響。標(biāo)準(zhǔn)90s的疏散適航準(zhǔn)那么是在乘客互相之間社會無關(guān)的假設(shè)根底上提出的，其大局部的實(shí)驗(yàn)審查過程是基于個人獨(dú)立行為來進(jìn)行的。其實(shí)在疏散過程中乘客其行為會被現(xiàn)場其他乘客以及各自旅行伙伴之間的社會關(guān)系所影響。從AASK報(bào)告中的1917名乘客統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，約有49.5%的乘客帶有同伴一起。因此，我們在研究乘客疏散反響及行為時，需要考慮大量的有社會關(guān)系的人群。同伴關(guān)系類型包括家庭成員關(guān)系，朋友關(guān)系，工作同事關(guān)系和其他社會性關(guān)系。其中家庭群體又?jǐn)U展為夫妻，小孩，嬰兒〔區(qū)別于小孩，沒有獨(dú)立行動能力〕，父母，兄弟姐妹，情侶，親戚等等。在這些同伴關(guān)系里最大的比例是家庭關(guān)系，占65%，而萬方數(shù)據(jù)

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頁腰圍〔英尺〕平均信息綜合反響時間〔s〕23-31腰圍〔英尺〕平均信息綜合反響時間〔s〕23-3132-3435-3839-4142-62身高〔英尺〕身高〔英尺〕平均信息綜合反響時間〔s〕57-6465-6667-6869-7172-79上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素這其中有40%為夫妻關(guān)系。如下列圖所示。圖2-2在AASK調(diào)查的947名攜有旅伴的乘客中的旅伴關(guān)系分布表Fig.2-2Therelationshipdistributionof947passengerswithcompanionsintheAASK根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識和對數(shù)據(jù)分析，在緊急疏散情況下，同伴之間的影響可總結(jié)如下：1.同伴一般會選擇相同的緊急出口，故首先表現(xiàn)為離開座位后選擇相同的方向；2.同伴中的一方或多方會首先幫助其同伴群體中的弱勢一方或多方離開椅子，實(shí)現(xiàn)移動。幫助的程度視同伴關(guān)系親密程度及弱勢方的弱勢程度而異，一般小孩或嬰兒會得到父母幫助，妻子會得到丈夫幫助，同事或朋友中的女性會得到男性幫助；3.在同伴〔特別很親密的同伴關(guān)系〕由于環(huán)境被迫分開時，會引起雙方或之一的人因關(guān)注對方狀況而產(chǎn)生遲疑，即表現(xiàn)為移動速度變慢；4.小孩可能會被父母或親人抱起，表現(xiàn)成一個整體，移動速度那么比抱小孩的個體原速度要慢。嬰兒那么直接考慮為被親人抱著；根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，有關(guān)系的乘客之間在疏散時接受幫助和實(shí)施幫助者的性別上有如下分布：萬方數(shù)據(jù)

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頁上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素表2-10不同社會關(guān)系對應(yīng)的互相幫助的性別及人數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，同伴間幫助疏散的提供者有65%是男性乘客。主要有父母幫助孩子，夫妻之間的幫助等。

平安帶在疏散過程中，最關(guān)鍵的因素之一是乘客的反響時間，即乘客對疏散報(bào)警的反響有多快。一般來說，在飛機(jī)事故發(fā)生時，乘客的反響時間都會比擬短，因?yàn)槿藗儗κ鹿实拿黠@意識度還是很高的。然而，盡管反響時間很短，但有些乘客卻無法在對事故做出反響后迅速離開座位。這可能是由于過道里塞滿了乘客，無法擠進(jìn)去，也可能是因?yàn)槠錄]有及時解開座椅平安帶。因此，平安帶的束縛因子也是影響因素之一。數(shù)據(jù)說明，平安帶對不同年齡的逃生者的束縛作用差異不大。但性別上，女性受平安帶影響的人數(shù)比男性要大很多，且女性求助于周圍乘客的幫助來解開平安帶的人數(shù)也多余男性。具體可參見下表：表2-11平安帶束縛作用對性別和年齡的影響比擬類別為其他乘客提供幫助困難——不需要幫助困難——需要幫助

性別男性女性男性女性男性女性第21

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人/p>

平均年齡萬方數(shù)據(jù)提供幫助的男女人數(shù)比關(guān)系分類女：男家庭/情侶孩子16提供幫助的男女人數(shù)比關(guān)系分類女：男家庭/情侶孩子16：15家庭/情侶兄弟姐妹1：5家庭/情侶父母1：5家庭/情侶夫妻1：23家庭/情侶情侶6：2朋友/同伴朋友3：11朋友/同伴同事1：4朋友/同伴其他7：3上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

第二章

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素所有待調(diào)查乘客

男性女性

921760

此外，平安帶的束縛影響還要取決于靠走道外的乘客。其解開平安帶的速度會影響到他的離開位置的速度，故而影響靠里的乘客的逃離速度。

翻爬椅子在疏散時，如果事故很重大，飛機(jī)座艙損毀嚴(yán)重，如過道被座椅等障礙物阻攔，那么乘客在疏散過程中會翻爬椅子來越過障礙物，或加快疏散速度。在所收集的事故案例中有91名乘客有翻爬椅子的疏散行為。而在四大事故中〔曼徹斯特B-737-236〔ID70〕，達(dá)拉斯〔Dallas/FortWorth〕的B-727-232〔ID55〕，洛杉磯的B-737-300〔ID49〕和小石城〔LittleRock〕的MD-82〔ID100〕〕，就有73名攀爬椅子疏散的乘客案例。主要原因是這些事故都有嚴(yán)重的失火和飛機(jī)損毀情況，故攀爬行為相對較多。在報(bào)告攀爬椅子的91人中，85名乘客都報(bào)告了年齡和性別，41名男性，59名女性。在早期報(bào)告中這一行為并沒有明顯的男女差異，而現(xiàn)在越來越多的調(diào)查結(jié)果表明，女性有更強(qiáng)的攀爬椅子的傾向。同時這些人平均年齡是歲，比所有幸存乘客的平均年齡〔〕要低。顯然，年輕乘客有更大攀爬傾向。這其中男性平均年齡是，而女性平均年齡是歲。下表中列出了乘客翻爬的椅子數(shù)。91位攀爬椅子的乘客中的34位報(bào)告了翻爬椅子數(shù)，大局部乘客翻爬一個椅子〔23人，67.7%〕，他們往往是希望越過走道里的局部障礙物。不過，通過對攀爬椅子的乘客起始座位的調(diào)查結(jié)果來看，在離出口兩排以內(nèi)的乘客更可能有攀爬行為。這說明坐在離可達(dá)出口近的乘客，由于走道擁堵或有障礙物而被困在自己位置上，他們更可能去攀爬椅子來到達(dá)出口。事實(shí)上，這可能會造成與出口同一排的座位空間更加擁擠，因?yàn)槌丝投荚竭^椅子爬向出口同排的座位。表2-1291名乘客翻爬的座椅數(shù)情況萬方數(shù)據(jù)

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頁乘客數(shù)翻爬座椅數(shù)231424乘客數(shù)翻爬座椅數(shù)231424325112上海交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文

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第二章沒有提供具體信息

飛機(jī)客艙環(huán)境及人為因素在91名報(bào)告攀爬乘客中，有42位乘客說明了翻爬原因，見下表。其中有41%〔17/42〕是為了以最短路線到達(dá)出口，與此同時，24%〔10/42〕那么以走道的擁堵或者人群隊(duì)伍移動太慢作為理由。表2-13乘客翻爬椅子的原因及對應(yīng)人數(shù)

出口利用分析在航空界，人們都認(rèn)為乘客在疏散時，都會選擇他們最熟悉的出口出去，因此忽略了最近的但不熟悉的緊急出口。如航空平安報(bào)告[29]所提到的：“乘客總是嘗試從他們進(jìn)來的那個艙門出去，而不管其他可能更