基于Agent的社会力模型实现地震人员疏散仿真

李天贝陈彦昇

摘要：为了实现地震人员仿真,将社会力模型和Agent模型结合，进行了地震人群疏散模型。采用Java和Anylogic编程实现该模型在行人疏散平台上的模拟，Δ、Δθ、λ1(p,q)在不同的情况下进行人群模拟，并对疏散时间进行统计，发现该模型是合理有效的，可以进行地震力作用下的人员疏散仿真。

关键词：地震疏散；Agent模型；社会力模型

1、介绍

08年的汶川地震给我国带来了重大的经济损失，为了防止悲剧再次重演，各国学者对人群疏散都进行了很多的研究。随着计算机的飞速发展和人工智能技术的提升，研究人员对人员疏散也有了更深入的研究，提出了许多人群疏散模型用于疏散模拟，比如元胞自动机模型、格子气模型、社会力模型，它们可以更好地为疏散仿真作出贡献。但是之前提出的人群疏散模型都各有各的缺点，为了弥补它们的不足，AGENT智能体模型应运而生，它把一个个疏散个体划分为一个个AGENT，每个人都有自己的特点和差异性，比之前的模型疏散效率提高了很多，本论文根据人员疏散行为特点，将AGENT智能体模型和社会力模型进行结合，设计了基于地震力的人群疏散模型。

2、基于Agent的社会力模型

社会力模型首先由Helbing等提出，它假设人在移动过程中收到了社会力、地震力以及人与人之间的作用力，进而改变行人行进的速度，并成功模拟了从众效应、快即是慢等现象，相对于元胞自动机模型，社会力模型对于行人疏散而言具有更强的模拟能力。

Agent是一个可以与周围环境进行相互交互的实体，具有各种只能行为。社会力模型中行人无法实现差异化，Agent可以将行人的性别、身高、肩宽等属性表现出来，并且可以对当前速度、期望速度等数值进行修正，并且目标的选择和路径规划可以有更好的选择。

首先是感知当前的环境，区分障碍物和行人的区别，然后选择逃避静态障碍物，保持与其他行人的距离，开始进行疏散行为。在疏散过程中，计算周围的人群密度从而得到更优秀的疏散路径，并因此得到Agent的疏散速度。目标选择和路径规划采用路径最短规划算法，该算法假设Agent与出口之间是可见的，Agent可计算与出口的距离，并且计算与周围行人的摩擦力，从而得出疏散的时间并且朝着出口移动，是一种很理想的算法。然后Agent开始进行距离的判断，从而决定速度的大小和方向。主要由几个因素构成：①行人一般是沿着直线前行而不会转动方向；②出口会对行人有吸引力，但是很多障碍物会对行人有影响力，影响其速度的增大；③其他行人会对该行人的速度造成很大的影响；④地震力带来的恐慌会对行人带来影响。

采用以下算法：

θk(x,y,t+1)=θk(x,y,t)+Δ（1）

其中θk(x,y,t)代表行人目前的运动方向，Δθ代表行人目前方向的改变，Δθk=Δθk+Δθk(2)，1kΔθ表示行人对目标方向的改变角度，Δθ代表障碍物对行人疏散所带来的方向改变量设目标位置为(X,Y)，则个体之间的距离为R(X,Y,Z)=(X+Y+Z)则当前速度的大小为θk(x,y,t)，其中R的取值正常情情况下为0，地震力作用下为1,1情况下Δ为0表示当前道路顺畅，1表示当前道路受阻，行人流量过多。

3、行人疏散仿真

（一）、行人疏散平台

利用Anylogic和Java语言编程而成的行人疏散平台。针对地震力作用下进行仿真，包括90个人，且Δ、Δθ、λ1(p,q)都已经确定，仿真过程平稳。运用该模型可以完成在不同地震烈度下的行人疏散仿真，并且可以调整行人恐慌成都，从而与真实的疏散仿真更加贴近。

（二）、仿真结果

Δ、Δθ、λ1(p,q)在各个组合下进行模拟，并统计行人的疏散完成时间，发现该模型是有效的，可以进行地震力作用下的人员疏散仿真。

4、结论

本文将Agent模型和社会力模型进行结合，提出了适用于地震力作用下的人群疏散模型，该模型可以很好地模拟地震时行人的疏散行为，对于行人疏散具有很好的指导意义，而且表现了各个疏散人员之间的差异性，将疏散三人员的个体行为表现了出来，与其他模型能更好的模型行人疏散。同时，该模型也有一些约束条件，比如无法体现地震时候的地面移动，无法表现地震力的作用，在今后的研究中将加以改进。

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作者简介：李天贝，（1992-）湖南长沙人，硕士研究生，主要研究方向人群疏散。