极端高密度人群下的疏散模拟混合模型

《Sustainability》：A Hybrid Model for Evacuation Simulation Under Extreme High-Density Crowds

　　

摘要

高密度商业区是现代城市充满活力的枢纽，然而在高峰时段，它们面临着巨大的疏散压力，严重威胁可持续城市治理。在极端人群聚集情况下，受限的疏散通道和空间瓶颈可能迅速将物理挤压升级为踩踏危险，使得及时疏散变得异常困难。为了缓解这些特定地点的脆弱性并增强城市灾害韧性，本研究提出了一种创新的混合仿真框架，命名为极端人群疏散（ECE）模型，该模型深度耦合了多智能体（MA）和元胞自动机（CA）方法。关键在于，其核心创新在于局部踩踏危险的动态积累机制。该机制定量耦合拥挤压力与渐进式生物力学创伤，将生理损伤转化为速度衰减的直接驱动力，而不是静态输出，从而真实捕捉极端密度下的动态人群脆弱性。使用官方运营数据模拟中国一个典型的开放式商业区，模型得出了关键安全界限：当初始人口超过 人时，死亡人数非线性上升；在 30% 的游客比例下，死亡人数激增到总疏散人数的 2% 左右。在这些安全阈值的驱动下，制定了针对性的引导和空间管理策略。这些结果证实了该模型在评估极端人群拥堵方面的有效性，同时为密集公共空间的可持续应急管理提供可行的决策支持。