【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及应急疏散领域，具体涉及一种考虑有毒气体泄漏的基于元胞传输模型的疏散方法。
技术介绍
1、有毒气体对人体健康有害，可能引起中毒、呼吸道问题、过敏反应等，接触高浓度毒气可能导致严重伤害甚至死亡。对有毒气体扩散及影响模式的深入研究为评估人们在紧急情况下的生命安全提供了基础。通过分析疏散路径的安全性，能够量化潜在的风险，并为危机管理提供科学依据。
2、重大工业灾害性事件一般表现为突发性化学事故，通常是指有毒有害化学物品在生产、使用、贮存和运输等过程中突然发生泄漏、燃烧或爆炸造成或可能造成众多人员急性中毒或较大的社会危害，需要组织社会性救援的化学事故。毒气泄漏不但会对人体产生直接的伤害，还会进一步的引起燃烧、爆炸等事故。
3、目前，大多数研究都是针对应急计划的设计阶段，基于经验或理想化的设计，用来确定疏散路线或疏散资源部署，未考虑疏散人员在收到其他因素影响下的部分行为特征。对于结合毒气扩散动态过程的人员疏散研究甚少。而且，车辆在毒气泄漏事故的疏散模拟是一个盲点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了填补目前车辆在毒气泄漏事故中疏散模拟的研究空缺，可以为应急计划的评估、事故情景下的人员管理、应急疏散对策的制定提供理论依据和技术支持。
2、本专利技术采用如下技术手段来实现：一种基于元胞传输模型的毒气泄漏事故应急疏散模拟方法，包括如下步骤：
3、步骤1，设置模型参数，并根据上述模型参数设置对应的疏散场景，设置有毒气体扩散范围及浓度；
4、步骤2，在空间上将道路分成若干个等长路段，每个路段定义为一个元胞，所述元胞包括上游元胞、中游元胞及下游元胞，在每个元胞内定义路段现有车辆数及路段最大容纳车辆数两个参数；
5、步骤3，设置疏散车辆的位置、数量信息；
6、步骤4，在每一个时间步长中对所有包含未疏散车辆元胞进行遍历，检测当前元胞及前往各个避难所道路上的所有元胞状态，为下一步骤的判断提供具体数据；
7、步步骤5，依据目标函数式，车辆根据与各个避难所的距离、目标元胞及当前所在元胞是否存在受有毒气体影响进行道路选择判断，根据元胞容量、车辆数守恒规律等限制条件判断车辆的移动，并随着时间步长的变化进行更新，各个元胞根据上、下游元胞的信息及流量守恒、约束条件的变化更新自身状态，从而对交通网络中交通流的时变特性做出模拟；车辆的移动遵循元胞本身容量限制；
8、步骤6，根据时间步长变化进行迭代，根据车辆动态加载公式限制，及原始元胞传输模型的元胞间流入流出行为，寻找没有达到容量限制的元胞，根据目标函数式的判别结果，得到下一个目标元胞；
9、步骤7，完成了一个时间步骤内所有车辆的移动后，疏散时间总时间增加；
10、步骤8，检测各元胞内是否还存在未疏散车辆，如存在，则返回步骤4；如全部疏散完成，则进入下一步骤；
11、步骤9，输出总疏散用时、单位疏散用时数据。
12、步骤1中的模型参数包括避难所数量和位置、疏散时可能使用的所有道路、待疏散的车辆分布及待疏散的具体区域。
13、所述的待疏散的具体区域通过如下方式划分：
14、获取天气数据，包括风力风向、泄露位置及高度、温度，使用高斯羽流模型进行计算，获得毒气的扩散范围及扩散范围内的毒气浓度，根据计算得到的浓度数据设定划分待疏散的具体区域。
15、步骤5中车辆对道路状况、与避难所距离的判断遵循以下公式：
16、最小化当前所在区域风险：
17、
18、式中，dn表示离开危险区域n的车辆疏散需求；表示t时间内从区域n离开的车辆数；rs表示在危险区域内的道路的集合；wn,t示t时刻当前区域内的风险权重系数，风险权重系数根据有毒气体浓度归一化计算得到；
19、最小化疏散过程风险：
20、式中，表示时间间隔为t时从元胞i内撤离的车辆数量；表示t时间时元胞i的累计有毒气体浓度；表示t时间内处于风险中的单元的集合；表示表示t时间内处于安全状态的单元的集合；rc表示有毒气体不影响人体健康的临界浓度；wl,t示t时刻当前道路内的风险权重系数，根据有毒气体浓度归一化计算得到；
21、最小化疏散时间：
22、式中，表示t时间达到避难所s的车辆数；s表示所有避难所的集合；ω表示模拟运行的时间；
23、最终目标函数式如下：
24、z＝z1+z2-z3
25、目标函数将疏散过程中所有疏散人员所经历的疏散风险最小化。它包含三个项目:第一个项目保证撤离人员尽快离开危险区域，第二个项目保证撤离人员在道路网络中选择更安全的路线，第三个项目保证撤离人员尽快到达避难所；
26、车辆的动态加载过程遵循：
27、
28、高斯羽流模型的计算公式为：
29、
30、其约束条件为：
31、
32、其中
33、本专利技术考虑有毒气体影响下道路通行能力下降的问题，对元胞传输模型进行拓展，建立一种线性规划模型，考虑毒气影响的疏散模型能够更好地模拟实际情况，提高模型的实用性和适用性。该模型相较于传统疏散模型，能够提供更准确、更安全的疏散建议，有助于提高紧急疏散的效率和安全性与传统模型相比，能够更好地评估风险，帮助人们更快地找到安全的疏散路线，从而降低有毒气体对人体的危害。
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1.一种基于元胞传输模型的毒气泄漏事故应急疏散模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于元胞传输模型的毒气泄漏应急疏散模拟方法，其特征在于：步骤1中的模型参数包括避难所数量和位置、疏散时可能使用的所有道路、待疏散的车辆分布及待疏散的具体区域。
3.根据权利要求2所述的一种基于元胞传输模型的毒气泄漏应急疏散模拟方法，其特征在于：所述的待疏散的具体区域通过如下方式划分：
4.根据权利要求1所述的一种基于元胞传输模型的毒气泄漏应急疏散模拟方法，其特征在于：步骤5中所述目标函数式具体如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于元胞传输模型的毒气泄漏事故应急疏散模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于元胞传输模型的毒气泄漏应急疏散模拟方法，其特征在于：步骤1中的模型参数包括避难所数量和位置、疏散时可能使用的所有道路、待疏散的车辆分布及待疏散的具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：王静虹，刘雨青，潘勇，蒋军成，卢宏成，叶然，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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