基于GPU的站臺(tái)客流疏散仿真.pdf

1、人流密集的場(chǎng)所，如地鐵站臺(tái)，一旦發(fā)生火災(zāi)、事故、運(yùn)營(yíng)中斷等突發(fā)事件，會(huì)造成疏散極度困難，人群混亂、乘客恐慌心理難以控制，甚至可能出現(xiàn)擠壓踩踏等重大事故。如何在在事故發(fā)生前發(fā)出安全預(yù)警并制定應(yīng)急措施，是軌道交通運(yùn)營(yíng)部門要解決的重大問(wèn)題。
　　我們構(gòu)建了一種基于元胞自動(dòng)機(jī)的人員疏散模型來(lái)對(duì)地鐵客流疏散進(jìn)行仿真，這對(duì)地鐵車站的應(yīng)急疏散方案的制定很有幫助。整個(gè)站臺(tái)的空間劃分為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，乘客的疏散過(guò)程可以表示為在網(wǎng)格上從一個(gè)單元格移動(dòng)到另一

2、個(gè)單元格。為了了解不同因素對(duì)疏散的影響，我們?cè)O(shè)置了很多變量，如即將到來(lái)的列車的數(shù)目，樓梯的數(shù)目和位置，還有每個(gè)樓梯的容量。我們發(fā)現(xiàn)，疏散時(shí)間降到最低的有效途徑是增加樓梯的數(shù)目，樓梯的容量也是一個(gè)很重要的因素，相反，樓梯的位置對(duì)疏散時(shí)間沒(méi)有很大的影響。
　　人群規(guī)模比較小的時(shí)候，串行的基于CPU的客流疏散仿真在可以取得良好的效果，但是當(dāng)人群密集度比較高的時(shí)候，由于各個(gè)疏散對(duì)象的空間位置各不相同，每個(gè)行人在緊急情況下各自的判斷選擇也不

3、盡相同，這使得提高系統(tǒng)的應(yīng)急性能、優(yōu)化分配各疏散對(duì)象的時(shí)空路徑成為了一個(gè)非常重要的問(wèn)題。我們采用帶權(quán)最短路徑算法作為行人路徑選擇的規(guī)則來(lái)進(jìn)行仿真，這符合行人的習(xí)慣，但是對(duì)CPU的性能要求很高。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們引入了GPGPU來(lái)加速仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在GPU上模擬每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間比在GPU上快10倍左右，整個(gè)疏散過(guò)程的模擬可以在15秒內(nèi)就能完成。
　　我們的主要貢獻(xiàn)包括如下方面：
　　(1)實(shí)時(shí)的仿真支持快速的決