基于BIM、VR与Agent模型的轨道交通车站火灾疏散仿真系统设计

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:colinwangaaaa
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城市轨道交通是很多大中城市的重要公共交通方式。而城市轨道交通车站是封闭空间且站内客流量往往较大,一旦在站内发生紧急事故,可能会出现较为严重的人员伤亡后果,而火灾是其中主要的事故类型,因此,进行车站内火灾事故的仿真研究十分必要。既有行人模型研究主要采用微观仿真方法,其中,智能体(Agent)模型因其具有自主性、适应性等诸多优点,是主要的微观行人模型之一。传统的计算机仿真研究中,仿真过程通常只是以第三人称视角进行,参与度不足,且研究重点一般放在行人的行为特点上,而忽视了疏散场景的精细度与真实度,疏散场景建模的工作量也较大。针对上述问题,本研究基于广泛应用的建筑信息模型(BIM)技术、虚拟现实(VR)技术以及Agent模型实现高真实度的行人紧急疏散仿真,并通过整合研究成果开发VR紧急疏散仿真系统。研究具体从以下几方面进行开展,并取得了相应的成果:(1)总结出具有普适性的BIM建模方法,方法采用Revit作为软件工具,内容包括车站选取、数据调研以及Revit软件建模并选取北京地铁魏公村站作为目标车站,进行案例应用。(2)将完成后的BIM模型载入VR引擎Unity3D中,在Unity内完成BIM与VR的对接工作,并实现VR环境与外部VR设备对接的开发工作,为BIM模型快速VR化提供技术支持,节省建模工作量。(3)通过对国内外相关规范的对比分析,在VR场景内实现虚拟火灾情景,内容包括火灾发生位置、可用疏散设施、疏散的总人数与允许疏散时间,并设定普通疏散与指引疏散两种疏散模式。(4)将行人划分为男性中青年、女性中青年、老人与小孩四个类别,对每类Agent赋予不同的模型尺寸参数与速度参数,以及感知参数;并通过C#编程与有限状态机原理设计并实现了Agent在疏散全过程的初始反应状态、疏散状态、听从指引状态以及疏散成功状态四个状态,实现Agent根据环境条件自主进行状态切换并进行相应的行为。(5)基于BIM、VR与Agent的开发工作,整合研究成果,开发出VR紧急疏散仿真系统,对其VR与Agent的子模块实现效果进行检验,并针对实际工程问题并进行了系统案例应用,对实际疏散问题提出优化建议并校验。研究结合BIM、VR技术的诸多优点,并结合Agent模型构建实现更加逼真的行人疏散仿真,开发出的VR系统在科研与工程应用领域,也均能够发挥价值。
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