目前在城市生活和特殊工业活动中,大量人流聚集的场景越来越多。例如大型公共建筑、交通枢纽、空间相对狭小的半潜式生活平台等,一旦行人的组织和疏散处置不当,将产生严重的后果和重大社会影响。因此,对人员疏散问题进行研究变得日益重要。人员疏散仿真模型能够对行人在各种疏散场景下的运动状态及疏散特征进行研究,模拟结果可供实际疏散计划参考。近年来,许多学者提出了一系列行人流模型,取得了重大的研究成果,但仍有许多问题尚未解决。因此,有必要对原有的行人流模型进行改进以适应不同的研究需要。本文回顾了行人流的研究历史,并介绍了两类典型的行人流模型的基本框架和求解方法。在此基础上分别归纳并改进了这两类行人流模型,将这两类模型应用于典型疏散场景和半潜式生活平台的疏散模拟,最后进行了比较分析。(1)考虑行人阻碍作用的地面场元胞自动机模型本文提出一种考虑行人阻碍作用的地面场元胞自动机模型。该模型静态场由最短疏散时间构建,同时为了考虑双向行人流中非同类行人之间的阻碍作用,对计算地面场的快速扫描法进行了改进,非同类行人之间会被看作可移动的障碍物,导致局部静态场值减小。本文将该模型应用于典型疏散场景中,如走廊、T形通道、正交通道、无障碍房间,研究阻碍作用δ对不同平均密度下行人流的疏散状态和疏散结果的影响,分析疏散变量之间的关系,研究出口宽度和出口位置对疏散状态的影响,重现了行人流自组织现象。结果表明,δ对于行人流的疏散状态有着一定的影响,考虑δ的作用使得模型能更好地重现行人流自组织现象,并能在中低密度情形下提升通道内行人流的疏散效率。在不同的疏散场景下发生相变时的平均密度并不相同,反映了不同疏散场景的行人通行效率的差别。出口宽度对疏散时间有着显著影响。出口宽度不超过2m时,疏散时间与出口宽度成反比关系。出口位置位于边界中轴附近时,疏散效率较高。接着将该模型应用于实际的疏散场景中,模拟行人的疏散过程,并将模拟结果与疏散试验结果相对比。结果表明,模拟所得疏散时间、人员疏散路线和产生拥堵现象的位置均与试验结果较为相符,验证了模型的合理性。(2)行人流流体力学模型。本文综合归纳了Huang等提出的RDUO模型和Zhang等人提出的非局部行人流模型,在此基础上提出了一种改进的行人流流体力学模型。该模型控制方程包括带有非局部通量的守恒方程;行人路径选择约束方程,该方程通过交通流动态平衡分配的用户守恒条件推导得出;以及通过快速扫描算法进行求解的程函方程。本文通过MATLAB编程结合COMSOL的PDE模块计算核心,建立了联合建模求解程序框架,对该模型进行数值求解。本文利用该模型对典型的疏散场景,如走廊通道、T型通道和正交通道,进行了模拟,得到了各疏散场景下行人的典型疏散特征,该模型成功重现了行人流自组织现象,所得模拟结果与试验和相关文献的结果基本相符,验证了该模型的合理性。最后在半潜式生活平台疏散场景下应用该模型,将结果与疏散试验结果进行对比。模拟得到的疏散时间与试验所得疏散时间仅相差2%,结果表明,在参数选择合理的前提下该模型有着较高的模拟精度。该模型模拟所得到的拥堵位置与疏散试验中出现拥堵区域的位置相一致,成功地模拟了行人流在该场景下的疏散过程。本文提出的人员疏散仿真模型,具有比较高的模拟精度和计算可靠性,可以为实际工程中的疏散模拟和设施设计提供参考和理论依据。