精選碩士畢業(yè)論文開題報告范文

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　　論文題目：步行設施空間特征與行人安全出口選擇研究

　　一、選題背景

　　隨著經濟的不斷增長和社會的快速發(fā)展，我國城市規(guī)模與人口數量都急劇增長，大規(guī)模的行人聚集與出行都變得非常頻繁。為了滿足居民出行和群體活動的需求，很多城市都擴大了諸如交通樞紐、體育場館、電影劇院、綜合購物中心、和主題公園等大型行人步行設施的興建數量和規(guī)模。經濟與社會的發(fā)展使得能夠吸引居民出行的日常娛樂休閑活動日益增多，去各類大型購物中心進行休閑和消費日漸成為居民生活一大不可或缺的組成部分。各大體育賽事頻繁舉行，前往各大體育場館觀摩體育盛事也逐漸成為城市居民文化生活的一部分。此外，城市交通的各項基礎設施也伴隨行人出行活動的增多而迅速發(fā)展，許多城市已經建設了數目可觀的大型交通樞紐來滿足行人不同的出行目的，各種綜合性交通站點的建立也為多種交通方式的并存和銜接、以及不同種交通方式不同線路間的換乘提供了便利。這些休閑中心、體育場館、交通樞紐等大型行人步行設施聚集了大量行人，并成為人們日常生活中必不可少的場所。這些建筑設施有效地提高了人們的日常生活水平，豐富了我國居民的生活內容，使周邊居民的日常出行更加便利�，F(xiàn)階段，大型步行設施主要有三種場景類型：大型交通樞紐，大型購物休閑中心，大型體育活動場館等。常見的典型城市大型交通樞紐主要提供城市同種交通方式之間的換乘和不同交通方式之間的銜接與接駁等。出行者在交通樞紐內部多以步行的方式完成在步行空間內部垂直或水平方向上的位移。當行人流量增大時，樞紐內行人流線交織嚴重，給樞紐造成的較大壓力，這就嚴重影響了行人疏散的快速性與安全性。因此，對以交通樞紐站為代表的大型步行設施的空間特征進行研宄并借此找到行人疏散時的薄弱點，對于改善行人在步行設施內的疏散條件有重要的意義。

　　大型購物休閑中心的生活綜合建筑體也開始在城市中廣泛興起。這種綜合建筑體集購物、餐飲、娛樂、休閑、乃至藝術為一體，為人們生活帶來新的去處的同時，該建筑自身也集合了大量的步行行人流。因此，對于此類多功能購物休閑中心，步行空間設計與行人流線的分析與研究也顯得至關重要。大型體育活動場館也隨著我國國力的提升和越來越多的城市幵始承辦各項省級、國家級、乃至國際級別的體育賽事而數量快速增長。但由于對大型活動行人疏散所需的空間設施特點的研究仍不充足，導致建筑場館內存在隱患，尤其是當人群擁堵時很容易發(fā)生蹤踏事故。然而，大量行人聚集在同一步行設施內的同時，火災、恐怖事件等突發(fā)事件發(fā)生時步行設施內的行人在進行疏散時仍時有事故發(fā)生。

　　在沙特阿拉伯的圣地麥加每年一度的朝覲活動中，行人蹤踏事故時有發(fā)生：2001年的朝覲活動探踏事件則造成了35人死亡;2004年的朝覲活動結束后的疏散中發(fā)生擁堵踩踏，造成244人死亡;2006年的朝覲探踏事件導致362人死亡，600余人受傷。印度的曼達德維神廟位于馬哈拉施特拉邦，該神廟在2005年的宗教集會活動中發(fā)生擁堵探踏事件，造成300多人喪生。在我國，躁踏事故也時有發(fā)生。2009年湖南省湘潭市育才學校下課時發(fā)生採踏事故，致使8名學生遇難，二十余人受傷。2014年位于寧夏回族自治區(qū)西吉縣的北大寺在已故宗教人士紀念活動中發(fā)生探踏事故，造成14人死亡，10人受傷。尤其是自2015年1月1日上海外灘跨年活動探踏事故造成36人死亡的惡性事件后，如何進行安全出口的設置、如何調整各條疏散路徑的行人流量，才可以使疏散行人流在產生恐慌情緒時，也能夠進行安全有效地疏散、順利步行至步行設施外部等問題，成為備受社會各界關注的熱點問題。為了解決這一問題，需要對行人聚集的大型步行設施和行人疏散行為兩方面進行研究。大型步行設施的空間特征對行人的安全疏散有重要影響。

　　在人們對于步行設施的規(guī)模和形態(tài)提出更高要求的同時，大型步行設施建筑空間本身卻仍存在許多行人疏散問題，對于行人疏散安全性從設計到分析評價等若干方面都需要進行更進一步的研究與探討。社會經濟發(fā)展和科技進步帶來了行人更多的出行需求，從而引發(fā)了居民出行時對各種大型步行設施和步行空間的需要。這些對步行空間的需要帶動了城市大型行人步行設施朝著更為立體和復雜的方向發(fā)展。與此同時，城市中心和繁華地段高昂的土地價格也要求步行設施建造者在建設步行設施時盡可能地增加單位面積的可容納行人數量，從而充分利用城市土地和空間的價值。大型綜合性步行建筑設施的廣泛建造與應用正是在這種趨勢下興起的。建筑綜合體的興起，正是在有限的城市用地上集合了多種復雜的功能。這些大型步行設施運行方式多樣、結構形態(tài)復雜、建設周期長、功能全面、人員素質層次多樣，并且通常規(guī)模巨大，行人流線復雜，這就給行人疏散和應急組織工作帶來了更為嚴峻的挑戰(zhàn)。

　　因此，在大型步行設施內對步行空間進行合理布局至關重要。它嚴重影響著正常行人疏散過程中的所用時間、擁擠程度、移動距離、和該步行設施的集散能力與安全性能。首先，設施步行空間的合理布局，有助于提供最佳的行人移動路線、縮短移動距離、緩解行人擁堵，從而提高步行設施的行人集散能力、行人流組織管理的有效性和緊急疏散安全性。相反，設施步行空間的不合理布局，則十分容易造成設施利用效率的降低和疏散安全性的減少。同時，也會導致浪費建筑資源，增加經濟成本。為提高步行設施內行人步行效率、步行設施承載能力，縮短移動距離和行人疏散時間，緩解行人流的擁堵、避免發(fā)生踩踏事件的發(fā)生，在積極對大型步行設施內行人流實施組織、管理、控制和誘導的同時，還需要從設施建設階段來分析步行設施的空間特征及如何形成合理的空間布局，從而為行人流向運動的組織與管理、引導標識的設置等工作提供合理的理論基礎。因此，大型行人步行設施空間疏散特征研宄是建筑設施消防、交通綜合樞紐設計等領域研宄旳重要內容。

　　其次，對行人疏散行為進行研宄，掌握行人疏散過程中進行安全出口選擇時的行為特點，也是對解決行人疏散問題的重要部分。行人疏散特征與行人流自身的宏微觀特征有關，在不同場景下，行人在疏散過程中表現(xiàn)有不同的特點。當步行空間具有多個安全出口時，行人會產生安全出口選擇行為。而由于個體差異、環(huán)境差異等因素的影響，行人在進行安全出口選擇時會采取不同的策略。具有數量充足、布局合理的安全出口的步行設施對行人疏散的安全產生積極的影響。

　　二、研究目的和意義

　　研究目的

　　社會經濟的快速發(fā)展對大型行人步行設施的疏散效果提出了新的要求，然而目前我國步行設施的空間設計及障礙布局仍存在一些問題，如步行空間設計標準缺乏科學依據，步行空間的集散效率和服務水平無法準確衡量，對行人和步行環(huán)境的關系認識不清楚等。本篇論文通過對國內外己有研究成果的借鑒，根據近年來的行人流仿真研宄成果，對步行設施的空間特征和行人安全出口選擇行為進行了研宄。通過研宄該空間特征，可以了解影響行人疏散特征的外在因素，提出步行空間的疏散特征的評價指標，對疏散空間的布局合理性進行評價。通過對疏散行人流安全出口選擇行為的仿真，可以研宄行人疏散時在選擇安全出口的特征，掌握疏散行人流安全出口選擇行為的宏觀特點，為行人步行設施，如大型綜合購物中心、體育場館、交通樞紐等場所的設計提供技術依據和理論支持，從而對未來更好地設計步行空間提出建議，并有助于解決步行設施的安全疏散問題。

　　研究意義

　　影響行人進行安全有效疏散的因素，主要有疏散空間特點和疏散行人流特點兩部分原因。疏散行人流在宏觀條件下和微觀條件下所表現(xiàn)出來特征有所不同。與此同時，步行設施自身的空間特征與設計也會對行人疏散的效果產生較大的影響。因此，為了保障行人的步行行為能夠安全、舒適、高效地進行，研究行人步行設施的空間特征、設施內步行人流特征、安全高效的疏散行人流安全出口選擇、及上述研究對象之間的相互關系，對于提高行人交通的安全性、減少各類採踏事故的發(fā)生、使行人更為安全便利地出行具有非常重要的理論與現(xiàn)實意義。本文正是式基于上述背景，對疏散設施空間的疏散特征及網絡化方法進行了分析并提出疏散空間特征評價標準，并通過對設施內疏散行人流的安全出口選擇行為進行仿真研究對行人流選擇安全出口時的行為特點進行了研宄與探討。步行設施空間特征分析與評價的研究仍有待進一步深入。行人密集聚集的場所通常是居民生活的必不可少的場所。分析步行設施的空間特征有助于對步行設施的合理性、安全性和便捷性進行深層次的理解，同時也為設計布局合理、安全高效的行人步行設施提供理論依據。建立步行設施空間特征指標評價體系，既有助于對現(xiàn)有步行設施的疏散特征進行評價，也有助于對未來的步行設施的空間設;計提供參考。通過基于元胞自動機對行人安全出口選擇行為進行仿真，可對行人在多安全出口情況下的不同的出口選擇策略所造成的擁堵情況和相關影響進行分析，并對下一步進行疏散路徑選擇的研宄提供技術依據和理論基礎。步行設施空間特征分析與評價和行人安全出口選擇行為對分析研宄行人的安全疏散問題、提高行人交通的安全性、減少各類採踏事故的發(fā)生具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

　　三、本文研究涉及的主要理論

　　元胞自動機基本理論與思想的`創(chuàng)始人是著名美籍匈裔數學家、同時也是計算機科學家馮?諾依曼。大型并行計算機的首個適用模型即是基于其元胞自動機的思想建立的。元胞自動機自被提出以來，在軍事技術方面、社會經濟發(fā)展方面、和科技創(chuàng)新方面等各個領域都有著廣泛而深刻的應用。在交通科學領域，元胞自動機的理論提供了可供借鑒的思想和方法，并被在多個層面廣泛應用。元胞自動機是一個離散化動力學模型。在交通系統(tǒng)中，行人、駕駛員、機動車輛、道路條件等元素及其相互之間的影響與聯(lián)系常被看作是系統(tǒng)內部的粒子，交通系統(tǒng)則是一個由多粒子組成的復雜系統(tǒng)。對于城市交通網絡來說，由于交通元素本質上是離散的，因此元胞自動機作為一個完全離散化的模型，被用來進行交通問題的研宄，具有獨特的優(yōu)越性。

　　在用仿真手段研究行人流的特征與特點時，基于元胞自動機的思想而提出的方法技術在研宄疏散行人流、對向移動行人流、和交叉口處的行人流等方面應用較為廣泛。元胞自動機的本質是一種數學模型，這個數學模型需要基于一定的理論假設，即是一種理想化的狀態(tài)。元胞自動機的本質是定義在一個具有離散且有有限個狀態(tài)的元胞空間上、并按照一定的局部移動規(guī)則和演化規(guī)則、在離散的時間軸上進行更新演化的動力學系統(tǒng)[1]，其中，這些元胞空間由若干個預先被定義好狀態(tài)的元胞組成。元胞自動機通過對某一特定系統(tǒng)中基本單元個體的微觀行為特征的模擬，及對基本單元個體間的相互影響規(guī)則的指定，來實現(xiàn)這一特定系統(tǒng)整體在宏觀層面的研宄和模擬[2]�；�于元胞自動機的基本理論，系統(tǒng)內空間被網格劃分為若干個子單元，其中網格的劃分和制定也由預先設定好的規(guī)則而決定。這些規(guī)則網格中的每一個單元都被稱作元胞，且這些元胞僅能在有限的離散狀態(tài)集合內進行取值。

　　所有元胞都遵循相同的作用規(guī)則，依據事先制定好的局部規(guī)則進行更新。數量眾多的元胞按照所制定的特定演化更新規(guī)則，并通過元胞間相互作用來形成這一動態(tài)系統(tǒng)的更新與演化。與一般物理動力學模型有所區(qū)別的是，元胞自動機這一理論和模型的規(guī)定并不是定義嚴格的物理函數或方程，而是由一系列人為按照特定目的來制定的演化規(guī)則所構成[3]。

　　從元胞自動機的構成和運行規(guī)則這一角度分析，元胞自動機模型通常具備以下特征[5][6]:同質性、齊性，即一個元胞系統(tǒng)內的所有元胞均遵循同一演化規(guī)則，空間內每個元胞和每個子元胞群都統(tǒng)一服從相同的規(guī)律，按照預先設定的同一演化更新規(guī)則而更新;空間離散，即元胞所分布的元胞空間是離散的;時間離散，即演化所用的時間步長是相等的時間間隔;狀態(tài)離散有限，即元胞自動機模型的狀態(tài)參量僅能取有限個離散值;同步計算，即元胞自動機模型的處理為同步進行，便于并行運算;時空局域性，每一元胞在下一個時間步長的狀態(tài)要由其領域內元胞在此時間步長內的狀態(tài)決定;維數高，元胞自動機所基于的歐幾里得空間可以無窮維的發(fā)散和拓展，元胞自動機本身也得以借此成為無窮維的動力系統(tǒng)。

　　四、本文研究的主要內容

　　首先，本文在對國內外相關研究進行回顧的基礎上，基于元胞自動機的理論基礎，通過建立疏散瓶頸等相關概念，對大型步行設施疏散空間進行了空間網絡化劃分，并在網絡化的基礎上，對步行設施空間特征進行了研宄，并提出了相關評價指標。其次，本文基于元胞自動機的理論基礎，對行人疏散時的安全出口選擇行為進行了仿真，并通過仿真結果，對行人出口選擇時釆取的不同策略及其不同影響進行了評價與分析，并在分析出口選擇行為的基礎上，為未來進行路徑選擇行為的研宄提供了研究方向和理論基礎。本文內容可分為六個章節(jié)。

　　其中，第一章為緒論，第二章為本文所涉及研究內容的相關基礎理論和研究前沿的國內外文獻綜述，第三章對步行設施的空間特征和空間網絡化的方法進行了研究，并提出了相應的空間特征評價指標，第四章主要通過仿真手段對行人在多出口疏散空間的安全出口選擇行為進行了仿真研究，第五章基于上述分析結論，把美國德克薩斯州達拉斯市的北園綜合商業(yè)體作為大型步行設施案例進行了案例分析，第六章為研宄結論與展望。論文主要研究內容安排如下：第一章：緒論。本章節(jié)提出我國當前在大型行人步行設施空間特征分析和行人流特征分析等方面研究的現(xiàn)狀，明確了本次研究的研宄方向，并闡述了本文的研究背景、研究目的及理論和應用意義。同時，對所涉及的相關研究方法也進行了概括。

　　第二章：相關理論基礎和文獻綜述。本章總結了當前在元胞自動機基礎理論與仿真模型方面、步行設施空間網絡化、設施內行人流特征、網絡路徑與流量分配方法等方面的國內外相關文獻。

　　第三章：行人步行設施空間特征分析。首先，本章對步行設施的空間特征進行了分析;其次，本章節(jié)通過建立疏散瓶頸等概念，提出了將步行空間進行網絡化的相關方法和構建過程;最后，提出了一系列對空間特征進行描述和評價的指標。第四章：疏散行人安全出口選擇策略分析。本章在分析了行人流在疏散空間流向的基礎上，用仿真的手段對行人的出口選擇行為進行了仿真研宄，并對仿真結果進行了分析。同時，提出了當步行設施為多層次多安全出口時的下一步研究方向。第五章：算例。本章在基于上述研究結果的基礎上，以美國德克薩斯州達拉斯市的NorthPark商業(yè)綜合體這一大型步行設施作為案例，對其空間疏散特征進行分析研宄。第六章：結論與展望。本章對全文的研宄成果進行總結，并對創(chuàng)新點和不足之處作了闡述與說明。對于有待進一步研宄的問題，本章對其進行了簡要概括，并提出了未來研究方向的展望。

　　五、寫作提綱

　　致謝

　　摘要

　　ABSTRACT

　　目錄

　　圖目錄

　　LISTOFFIGURES

　　表目錄

　　LISTOFTABLES

　　1.緒論1

　　1.1依托項目

　　1.2研究背景

　　1.3研究目的和意義

　　1.3.1研究目的

　　1.3.2研究意義

　　1.4研究內容與方法

　　1.4.1研究內容

　　1.4.2研究方法

　　2.基礎理論與國內外研究現(xiàn)狀

　　2.1元胞自動機

　　2.1.1元胞自動機的定義

　　2.1.2元胞自動機的構成

　　2.1.3元胞自動機的特征

　　2.2行人交通流特征

　　2.2.1行人流宏觀交通特征

　　2.2.2行人流微觀交通特征

　　2.3步行設施空間網絡化

　　2.3.1網絡的組成與特性

　　2.3.2樹的組成與特性

　　2.4網絡路徑與流量分配方法

　　2.4.1行人網絡流量

　　2.4.2行人流交通分配

　　2.5國內外研究現(xiàn)狀

　　2.5.1設施內行人流組織

　　2.5.2元胞自動機的行人流仿真

　　3.行人步行設施空間特征研究

　　3.1步行設施空間

　　3.2設施步行空間網絡化

　　3.2.1步行空間瓶頸

　　3.2.2步行移動網絡

　　3.2.3移動網絡的構建

　　3.3步行設施空間特征指標

　　3.3.1步行設施空間疏散特征

　　3.3.2步行設施空間通過特征

　　4.疏散行人流安全出口選擇策略研究

　　4.1行人流在步行設施中的疏散

　　4.1.1設施空間布局對行人流移動影響

　　4.1.2行人空間布局對行人流移動影響

　　4.1.3多安全出口的行人選擇行為

　　4.2行人流多安全出口選擇仿真

　　4.2.1仿真模型基本規(guī)則

　　4.2.2安全出口選擇規(guī)則

　　4.2.3最短估計距離計算

　　4.2.4仿真模型演化規(guī)則

　　4.3仿真結果分析

　　4.3.1安全出口布局

　　4.3.2安全出口選擇分析

　　4.4步行設施內疏散路徑選擇

　　5.步行設施空間疏散特征算例

　　5.1NORTHPARK概況

　　5.2疏散空間網絡化

　　5.3疏散空間行人路徑分析

　　5.4疏散空間特征指標計算

　　5.5算例分析

　　6.結論與展望

　　6.1研究結論

　　6.2研究展望

　　參考文獻

　　六、目前已經閱讀的主要文獻

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