(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210832046.4 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 北京交通大 学 地址 100044 北京市海淀区西直门外上园 村3号 (72)发明人 朱亚迪　陈峰　韩烽凡　王子甲　 李小红　 (74)专利代理 机构 北京市商 泰律师事务所 11255 专利代理师 邹芳德 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 地铁站火灾人员疏散 仿真方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种地铁站火灾人员疏散仿真 方法及系统， 属于轨道交通技术领域， 根据格子 ‑ 波尔兹曼方法， 并融合了大涡模拟法得到的格 子‑波尔兹曼亚格子模型， 结合障碍物绕流模拟 模型以及烟雾扩散模型， 构建得到格子 ‑波尔兹 曼火灾模型； 基于格子 ‑波尔兹曼火灾模型构建 感官模型、 心理模型和生理模型， 结合社会力模 型构建得到人员疏散模型； 格子 ‑波尔兹曼火灾 模型与人员疏散模型相结合， 实现疏散人员对火 灾烟雾的实时躲避仿真模拟。 本发 明实现了火灾 烟雾演变和人员疏散过程中实质性融合， 模拟两 者的交互影响， 更好的还原了实际火灾场景， 对 工程实践提供了一定的帮助。 权利要求书3页 说明书13页 附图5页 CN 115099055 A 2022.09.23 CN 115099055 A 1.一种地铁站火灾人员疏散 仿真方法， 其特 征在于， 包括： 基于圆柱绕流物理模型构建障碍物绕流模拟模型； 基于半拉格朗日方法构建烟雾扩散模型； 根据格子 ‑波尔兹曼方法， 并融合了大涡模拟法得到的格子 ‑波尔兹曼亚格子模型， 结 合障碍物绕流模拟模型以及 烟雾扩散模型， 构建得到格子 ‑波尔兹曼火灾模型； 基于格子 ‑波尔兹曼火灾模型构建感官模型、 心 理模型和生理模型， 结合社会力模型构 建得到人员疏散模型； 格子‑波尔兹曼火灾模型与人员疏散模型相结合， 实现疏散人员对火灾烟雾的实时躲 避仿真模拟。 2.根据权利要求1所述的地铁站火灾人员疏散仿真方法， 其特征在于， 基于圆柱绕流物 理模型构建障碍物绕流模拟模型， 包括： 障碍物绕流模拟采用圆柱绕流物理模型， 对于圆形障碍物的边界处理， 流体节点与柱 体内邻近的网格节点之间进行迁移时， 采用结合非平衡态外推格式和空间插值的处理方 法， 得到迁移过程中网格节点上的未知分布函数， 得到障碍物绕流模拟模型。 3.根据权利要求2所述的地铁站火灾人员疏散仿真方法， 其特征在于， 基于半拉格朗日 方法构建烟雾扩散模型， 包括： t+Δt时刻xD点的云团是由t ‑Δt时刻xO处的云团迁移而来， 则t +Δt时刻xD点云团的物 理量等于t‑Δt时刻xO处的云团的物理量： 其中， F表示云团物理量， α 表示Δt时间内云团运动的距离， 通过采用二阶龙格 ‑库塔方 法求解α(k+1)＝Δt·U(x‑α(k),t)， 最后得到烟雾在上一时刻的位置以及 烟雾密度。 4.根据权利要求3所述的地铁站火灾人员疏散 仿真方法， 其特 征在于， 为行人运动的驱动力， 方向指向目标点D； 为行人α受到的对行人β 的心理作用 力， 方向由行人β指 向行人α， 表现为斥力； 为行人α 受到的对障碍物(墙体)的心理作用 力， 方向为垂直于障碍物(墙体)表面指向行人， 表现为斥力； 为其他行人或地点对行人α 的吸引力； ξ 为随机力， 以模拟行 人行走过程中行为的随机变化； 因此， 行人α 的运动控制方程可以表示 为： 在行人疏散过程中考虑格子 ‑波尔兹曼火灾模型高温、 烟雾以及有毒气体对行人的影 响， 则充满烟雾的空间中行 人视距计算 为： 其中， Km表示特定减光系数， MS表示烟雾质量， 若所视物体为反射光， 则c取3， 若所视物 体为反射 光， 则c取8； Vo l表示空间体积。 5.根据权利要求 4所述的地铁站火灾人员疏散 仿真方法， 其特 征在于，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115099055 A 2感官模型主要由视觉系统和感觉系统构成， 利用视觉系统， 行人可以观察视域范围内 网格节点上的烟雾密度及其范围内人群密度情况， 视觉系统的视距会根据视域范围内烟雾 密度按照下式进行调整： 其中， V表示视距， 若所视物体为反射光， 则c取3， 若所视物体为反射光， 则c取8； 若为燃 烧过程则Ks取7.6， 若为热分解过程， 则Ks取4.4； ρs表示视域内平均烟雾密度； 感觉系统主要有感受范围组成， 行人可以利用感觉系统感受周边的环境温度， 在行走 方向选取方面与视觉系统类似， 同样是将感觉范围平均分成三个区域， 行人对比三个区域 的温度大小， 选择最小的方向行 走。 6.根据权利要求5所述的地铁站火灾人员疏散 仿真方法， 其特 征在于， 心理模型采用恐慌因子 Cm来表示疏散人员的心理状态： Cm＝(CmT+CmS)/2 构建生理模型时， 首 先建立环境温度与人体生理 因子之间关系： LimitTime＝90 ‑30Q(min) 建立生理模型计算公式： 火场环境对疏散人员生理状态的影响可以采用下式进行描述： 7.一种地铁站火灾人员疏散 仿真系统， 其特 征在于， 包括： 第一构建模块， 用于基于圆柱绕流物理模型构建障碍物绕流模拟模型； 第二构建模块， 用于基于半拉格朗日方法构建烟雾扩散模型； 第三构建模块， 用于根据格子 ‑波尔兹曼方法， 并融合了大涡模拟法得到的格子 ‑波尔 兹曼亚格子模型， 结合障碍物绕流模拟模型以及烟雾扩散模型， 构建得到格子 ‑波尔兹曼火 灾模型； 第三构建模块， 用于基于格子 ‑波尔兹曼火灾模型构建感官模型、 心理模型和生理模 型， 结合社会力模型构建得到人员疏散模型； 仿真模块， 用于将格子 ‑波尔兹曼火灾模型与人员疏散模型相结合， 实现疏散人员对火 灾烟雾的实时躲避仿真模拟。 8.一种非暂态计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述非暂态计算机可读存储介质用 于存储计算机指 令， 所述计算机指 令被处理器执行时， 实现如权利要求 1‑6任一项所述的地权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115099055 A 3