基于静态场的小学生群体疏散策略仿真研究

本文以单出口含障碍物的报告厅为背景，建立了包含不同静态场和疏散策略的小学生群体紧急疏散元胞 *通讯作者。

近年来，随着社会经济的快速发展，由行人拥堵造成的各种踩踏事故频繁发生，不仅给社会带来巨额的经济损失，而且对人们的生命构成严重威胁，行人的安全疏散问题引起了许多学者的广泛关注。一般情况，行人流疏散模型可以分为宏观模型[1] [2]和微观模型[3] [4]，其中微观模型又分为：社会力模型[3] [4] [5]，元胞自动机模型[6] [7] [8] [9]以及格子气模型[10] [11] [12] [13]。元胞自动机可以较好地表现行人的自主性、随机性、且便于计算，可以更直观地模拟行人疏散过程，故元胞自动机被广泛应用于模拟行人流和交通流。

小学生群体，作为各类踩踏事故的高发对象，对其进行疏散策略的探讨至关重要。研究发现，对于小学生群体，不仅具有一般成年人紧急疏散时的行为特点，更具有其特有的心理行为特征。首先，小学生由于年龄小，在应对突发事件时，对事件的处理能力普遍低于正常公众，因此在疏散过程中，小学生更偏向于从众行为以寻求稳妥的疏散方式；其次，学生对老师具有较强的依赖性，老师在疏散过程中扮演着非常重要的角色，其正确信息的诱导会直接影响疏散效率，而一旦没有老师引导，疏散效率将急剧下降；再次，小学生活泼好动，相互挤压推搡现象严重。因此，如何在小学生群体心理行为特性的基础上，探索相对较优的疏散策略至关重要。然而现有大多数行人流元胞自动机模型大部分均为改变行为规则来模拟一种场景， 使所有行人遵循一套规则来进行更新至所有人离开系统， 例如周金旺[14]考虑了行人在疏散过程中的并排成对、前后成对、混合成对的三种方式对疏散的影响；田西柱[15]在元胞自动机模型基础上，提出了一种基于从众心理的元胞自动机模型。少部分研究将系统内的区域进行划分，不同区域有着不同的行为规则， 例如岳昊等[16]根据视野范围划分疏散区域， 探究在疏散视野受阻的情况下行人的疏散问题；尹雪清[17]考虑出口区域属性的行人疏散模拟研究；李圣男[18]将空间划分为通道、转弯处、缓冲处、瓶颈区，对大型公共场所进行了疏散通道的设置进行了分析及优化。对疏散策略的研究上开展的相对较少，缺少严格的、合理的、具有普遍性的、可量化的模板。本文在考虑小学生推搡挤压特性的基础上，以单出口的报告厅作为背景，在引入“静态场”[19]的概念后，将连贯的行人疏散行为分步骤处理，通过对每步的行人疏散规则进行细化，改变不同步骤的元胞更新规则，模拟出不同的疏散策略，进一步探讨疏散策略对疏散的影响。

2. 模型 模型建立在一个大小为MM×的报告厅，如图1 所示，将模型内区域平面划分为有限个大小相等的二维正方形网格，且每个网格等价于一个元胞。考虑小学生群体的挤压行为，图中圆点表示行人，不同