社会力模型的主要优势是它根据人群实际的受力情况来描述运动的方程。因此,该模型能够较真实地刻画在实际人员运动中由相互作用力引起的冲突现象。而反映这些现象是人员疏散建模与模拟的一个重要目的。从某种程度来讲,社会力模型是与现实最接近的模型。另一方面,该模型也较容易实现对疏散人员各种不同的行为和表现的仿真,并对人员损伤进行估计,对建筑物内人员安全疏散预案的制定提供重要的参考依据。该模型的缺点是运算量太大,在计算机仿真中占用较大的系统资源,运算时间也较长。
(4)元胞自动机模型
元胞自动机是由时间和空间离散、空间可扩展的系统,它由大量简单一致的个体通过局部联系组成。它最早是由科学家Von Neumann和Ulam提出,该类模型可以方便地复制较为复杂的现象以及动态演化过程中的自组织、吸引子和混沌现象"因此元胞自动机广泛用于模拟各种物理及自然现象。
由Mummatsu等人提出的无后退有偏随机行走模型最早将元胞自动机应用于行人动力学。该模型阐述了利用元胞自动机模型模拟行人运动的基本规则,包括:l)空间离散化:将人员所处的物理空间划分成若干个0.4m*0.4m的网格,即为行人平均占有的空间面积,每个行人位于所划分的网格点上;2)相互排斥原则:在同一时刻每个元胞只能被一个人占据,不允许人员相互重叠;3)人员运动规则:行人向周围空的邻居元胞运动。运动的概率由行人的状态、行人运动的目的性和随机性所共同决定。源:自'751.·论,文;网·www.751com.cn/
在元胞自动机模型中,时间、空间及状态等变量都是离散的,其特点是规则简单,运算速度比较快"但由于该模型在考虑人员之间的相互作用方面存在一定的困难,难以再现一些典型的群体行为特征和自组织临界现象,如:行人带、堵塞、出口行人流的振荡等,很多具体的细节还有待进一步深入研究。
(5)其他模型
格子气模型(Lattice Gas Automaton,缩写为LGA)是元胞自动机在统计物理学和流体动力学中具体应用的一种形式,是以流体的分子运动为背景发展起来的离散的非线性动力体系。与传统基于流体连续介质描述的计算流体力学数值离散化的方法截然不同。格子气模型诞生的理论基础为Boltzman输运方程和描述连续介质的宏观流体动力学方程,其分析方法也借鉴求解Boltzman方程的Chapman-Enskog解法。格子气模型适合研究理性情形下人员疏散特征,如出口前的拱形。
磁场力模型是由Okazaki和Matsushita提出的,模型运用磁场力学的原理对行人运动进行模拟。模型中,行人被描述成磁场中的磁体,行人和障碍物为正磁极,出口或目的地为负磁极,根据同性相斥,异性相吸的原理,行人向着目的地运动并避免与其他人或障碍物冲突。行人受到两个力的作用,一个是由库仑定律决定的磁场力,它取决于磁场强度大小及行人之间的距离;另一个力来自于为了避免与他人或障碍物碰撞而产生的加速度,来自目标、其他行人及墙的合力,决定了每个人每个时刻的加速度。在火灾疏散中,该模型可以计算人群逃出建筑物的时间"由于磁场强度值设定的任意性,没有理论计算公式,给模型参数标定带来难度,在实际中不能得到很好的验证,而且该模型也不能体现人群运动的宏观特性。
Agent模型是计算型模型,通过虚拟的agent仿真疏散个体,通过支配agent之间相互作用的规则来仿真人员疏散,从而从个别到整体构建社会结构,进行群体疏散仿真。Bonabeau认为:agent模型可以应用于人员疏散,因为集体恐慌行为是紧急现象,起源于极其复杂的个体层次行为以及个体间的相互作用,该模型适合对因不合作而引起的拥挤和恐慌、疏散个体差异效应等现象进行机制研究。