上下楼梯行人对流的Unity3D仿真模拟研究

本文在基于社会力模型的理论基础上，从太原科技大学某教学楼出发，将经常发生拥堵的课间上下楼梯 *通讯作者。

当前， 随着国民经济的增长， 高校的招生规模不断增加， 全国大部分高校面临校园资源紧张的难题， 其中教学楼等类似高层建筑物在紧急疏散过程中易发生拥挤踩踏事故，是人员伤亡事故的频发场所。行人疏散在高层建筑物中受多方面因素的制约，其中关键的两大因素是建筑结构和人员特征。王琨等[1]通过采集实地疏散数据，运用回归曲线构建模型，据此得出疏散变量变化规律；张丽华[2]使用Pathfinder软件，结合教学楼内人员上课的密度分布规律，通过实地测量数据建立教学楼的立体疏散模型，并对模型进行优化；李俊梅等[3]利用Building EXDOUS 模拟，分析教学楼疏散通道在实际使用中存在的问题， 提出合理安排使用教学楼、设置疏散分区、拓宽出口及加强疏散演练等建议；张雪峰等[4]以双层教学楼为背景，基于事件/委托机制和多智能体技术，提出了人员视觉感知模型，并实现了模型间的通信交流；陈丽丽等[5]对Unity3D 作为虚拟现实工具应用于疏散仿真领域的可行性做了对比研究；杜彪等[6]采用人员疏散仿真技术分析楼梯梯段布置对疏散效率的影响，研究了整体疏散和局部疏散的优化策略；李若菲等[7]为研究不同楼梯类型的行人疏散效果，改进传统社会力模型，并通过总疏散时间和平均疏散速度指标以及微观速度密度分布图分析其疏散过程中内在物理机制；彭电华等[8]用Pathfinder 软件，建立了等比例全尺寸仿真模型，对图书馆内的人员疏散进行模拟分析与优化。刘旭光等[9]为研究楼梯区域人员应急疏散行为特征，开展了多组上下楼疏散实验， 对疏散效率、速度、密度、流量等典型特征进行了分析；韩延彬等[10]分析影响人群路径选择因素的基础上， 提出了一种基于疏散路径集合的路径选择模型；鞠志伟等[11]基于物联网技术将井下人员定位系统、综合调度通讯系统及监测监控系统等采集的信息与路径搜索算法相结合，以传感器设备采集的实时数据为疏散路径的权值，实现了井下人员安全逃生疏散仿真。

综上可以看出，上述对高校教学楼的疏散研究，主要侧重于整个教学楼的应急疏散能力、行人的运动特征等。本文以拥堵踩踏事故的高发点——某高校教学楼上下课期间的楼梯上行人对流为研究对象， 利用Unity3D 构建了一种高校教学楼楼梯人员疏散模型，着重分析楼底上行人上下楼的对流行为特性， 并提出相对较优的疏散策略。

2. 模型建立 2.1. 模型结构构成 基于3ds Max 图形制作软件创建某高校教学楼的简化模型及行人模型。该教学楼是本科生集中上