基于多智能体的大规模紧急疏散仿真系统研究

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近年来,非常规突发事件频繁发生,大规模紧急疏散成为应急处置过程中的重要环节。城市范围的紧急疏散是一个多学科交叉的复杂问题,计算机仿真技术是一种有效的研究手段。然而,尽管目前国内外研究机构已经研发了几十种微观疏散仿真模型,我们却缺少一种合理的通用框架去描述它。本文综合考虑了国内外智能交通系统、建筑物紧急疏散模型的研究现状,认为地理信息、人员信息和疏散模型的逻辑架构是建立这种通用框架的三个要素,同时认为应将疏散仿真研究与常态下的交通仿真结合研究。我们基于多智能体技术提出了一个完备的疏散微观仿真框架,并应用到实际的仿真软件中。该仿真框架由一个地理空间模块、一个智能体模块和一个称为疏散仿真四层行为架构的逻辑架构组成。地理空间模块提供了基于路段和基于车道的双分辨率路网结构、以街区划分的建筑结构,以及作为辅助信息的地形和动态危险区域结构。智能体模块由智能体实体、智能体引擎和数据采集器组成,描述了虚拟空间中的一切动态实体,并提供了驱动它们和获取宏观数据的必要方法。疏散仿真四层行为架构是一个用于构建微观仿真模型的通用的逻辑架构。它从运动、个体行为、群体行为和社会行为四个层次,以等级制的结构对疏散仿真模型进行描述。使用这个架构,可以在理论上嵌入各种不同的疏散仿真模型,而不需要考虑地理空间模型和人员信息模型的具体差异。利用该框架,我们搭建了一款仿真软件,称为城市交通应急疏散仿真平台。它是一款架构在连续结构的路网上的,基于多智能体技术的程序软件,拥有开放性的疏散模型库,是面向公共安全学科的研究用软件。一系列测试性的实验证明,利用该软件能够完成以下任务:1)建立城市路网空间结构和人员信息,并与GIS系统相结合;2)能够构建合理的常态情境和疏散情境;3)能够嵌入多种不同的疏散仿真模型;4)能够对确定的模型执行常态下的交通仿真和紧急状态下的疏散仿真;5)能够输出疏散仿真过程中的宏观数据,并可以方便地进行模型的对比和验证分析。
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