JP2014023548A - System and method for evacuation action simulation - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and a method for evacuation action simulation which can simulate evacuation action in crowd flow conditions with high accuracy.SOLUTION: A method for evacuation action simulation to simulate action of evacuees, who evacuate from a building or in an outdoor space, with cellular automaton includes following steps of: dividing an indoor or outdoor space into cells; arranging all evacuees as simulation targets in each cell; and determining a next destination cell for each evacuee by each discrete time step on the basis of the local interaction rule with fluid coefficients in crowd flow conditions (especially 1.5/m s by horizontal walking, 1.33/m s by walking on steps) when the density of evacuees is the density of crowd flow conditions.

Description

本発明は、セルオートマトンを用いて建物から避難又は屋外空間において避難する避難者の行動をシミュレーションする避難行動シミュレーションシステム及び避難行動シミュレーション方法に関する。   The present invention relates to an evacuation behavior simulation system and an evacuation behavior simulation method for simulating the behavior of an evacuee who evacuates from a building or evacuates in an outdoor space using a cellular automaton.

従来から、オフィスビル等の各種建物から避難する避難者の行動のシミュレーションが行われている。例えば、特許文献1には、マルチエージェントシステムを用いてエレベータ利用か階段利用かの判断を行う高層建造物からの避難のシミュレーションが開示されている。また、非特許文献1には、セルオートマトンも加味したマルチエージェントセルオートマトンを用いた避難流動のシミュレーションが開示されている。   Conventionally, simulations of behavior of evacuees evacuating from various buildings such as office buildings have been performed. For example, Patent Document 1 discloses a simulation of evacuation from a high-rise building that uses a multi-agent system to determine whether to use an elevator or use stairs. Non-Patent Document 1 discloses a simulation of evacuation flow using a multi-agent cellular automaton that also includes a cellular automaton.

特開2010−14878号公報JP 2010-14878 A

大鑄史男、小野木基裕、「セルオートマトン法による避難流動のシミュレーション」、日本オペレーションズ・リサーチ学会和文論文誌 2008年 51巻 94−111Fumio Otsuki, Motohiro Onoki, “Simulation of Evacuation Flow by Cellular Automata Method”, Japanese Journal of Operations Research 2008 51-94-111

建物からの避難行動を再現する場合、歩行状態を考慮する必要があり、歩行状態には群集密度に応じて自由歩行状態、群集流動状態、滞留状態の3つの状態がある。自由歩行状態は、群集密度が1人/m程度までの状態であり、一定の歩行速度(上限の歩行速度)で自由に歩行可能である。したがって、自由歩行状態の場合、建物内の居室、移動空間(廊下、付室等)、階段や各居室の出口通過(出口から廊下に出るときの合流)等において歩行速度を一定として、離散時間ステップ毎の各避難者の位置及び避難行動時間を単純な方程式で高精度にシミュレーションすることが可能である。また、滞留状態は、群集密度が4人/mを超える状態であり、予測できないパニック等が発生する可能性があるため、避難行動のシミュレーションに適していない。したがって、避難行動を再現する場合、群集密度が1〜4人/m程度の群集流動状態についてのシミュレーションが重要となる。 When reproducing evacuation behavior from a building, it is necessary to consider the walking state, and the walking state has three states according to the crowd density: a free walking state, a crowd flow state, and a staying state. The free walking state is a state in which the crowd density is up to about 1 person / m 2 and can walk freely at a constant walking speed (upper limit walking speed). Therefore, in the case of a free walking state, the walking speed is constant in the living room in the building, the moving space (corridor, attached room, etc.), the stairs and the exit passage of each living room (confluence when exiting from the exit to the corridor), etc. It is possible to simulate each refugee's position and evacuation action time for each step with a simple equation with high accuracy. In addition, the staying state is a state where the crowd density exceeds 4 people / m 2 and an unpredictable panic or the like may occur, which is not suitable for simulation of evacuation behavior. Therefore, when reproducing the evacuation behavior, it is important to simulate a crowd flow state in which the crowd density is about 1 to 4 people / m 2 .

非特許文献1に記載のシミュレーションでは、セルオートマトンの局所近傍則では方向を決定するルールとなっており、歩行速度は歩行者毎にランダムに設定され、避難中は各歩行者の走行速度は一定である。しかし、群集流動状態では歩行者個々の歩行速度は各時刻での周辺の状況(群集密度)に応じて変わるので、非特許文献1に記載のシミュレーションでは群集流動状態における避難行動を高精度に再現できず、妥当な避難行動時間を求めることができない。特に、群集流動状態における避難行動を再現する場合、建物からの全館避難を想定すると、避難者が集中する居室等の出口通過時が重要となり、出口通過の歩行速度を高精度に決定する必要がある。しかし、非特許文献1に記載のシミュレーションでは、居室の出口までの避難行動をシミュレーションしており、出口通過については考慮されていない。また、特許文献1に記載のシミュレーションにおいても、群集流動状態及び出口通過時における群集密度に応じた歩行速度は考慮されていない。   In the simulation described in Non-Patent Document 1, the cellular automaton local neighborhood rule is a rule for determining the direction, the walking speed is set randomly for each pedestrian, and the traveling speed of each pedestrian is constant during evacuation. It is. However, in the crowd flow state, the walking speed of each pedestrian varies according to the surrounding situation (crowd density) at each time, so the simulation described in Non-Patent Document 1 reproduces the evacuation behavior in the crowd flow state with high accuracy. It is not possible to find a reasonable evacuation action time. In particular, when reproducing the evacuation behavior in a crowd flow state, assuming that the entire building is evacuated from the building, it is important to pass through the exit of a living room where refugees are concentrated, and it is necessary to determine the walking speed of the exit passage with high accuracy. is there. However, in the simulation described in Non-Patent Document 1, the evacuation behavior to the exit of the living room is simulated, and exit passage is not taken into consideration. Also, in the simulation described in Patent Document 1, the walking speed corresponding to the crowd flow state and the crowd density when passing through the exit is not taken into consideration.

そこで、本発明は、群集流動状態での避難行動を高精度にシミュレーションできる避難行動シミュレーションシステム及び避難行動シミュレーション方法を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the evacuation action simulation system and evacuation action simulation method which can simulate the evacuation action in a crowd flow state with high precision.

本発明に係る避難行動シミュレーションシステムは、セルオートマトンを用いて建物から避難又は屋外空間において避難する避難者の行動をシミュレーションする避難行動シミュレーションシステムであって、建物内又は屋外の空間をセルに分割し、シミュレーション対象の全ての避難者を各セルに配置し、離散時間ステップ毎に避難者の密度が群集流動状態の密度の場合には群集流動状態での流動係数となる局所近傍則に基づいて全ての避難者の次の移動先セルを決定することを特徴とする。   An evacuation behavior simulation system according to the present invention is an evacuation behavior simulation system that simulates the behavior of an evacuee who evacuates from a building or evacuates in an outdoor space using a cellular automaton, and divides the space in the building or outdoors into cells. If all the evacuees to be simulated are placed in each cell and the density of the evacuees is the density of the crowd flow state at every discrete time step, all of them are based on the local neighborhood rule that becomes the flow coefficient in the crowd flow state The next destination cell of the evacuees is determined.

この避難行動シミュレーションシステムでは、セルオートマトンを利用し、建物内又は屋外の空間をセルに分割し、シミュレーション対象の全ての避難者を各セルに配置し、離散時間ステップ毎に局所近傍則(近傍の他の避難者との位置関係に基づく移動ルール)に基づいて全ての避難者の次の移動先セルを順次決定し、避難完了(例えば、居室避難完了、階避難完了、全館避難完了)まで避難行動をシミュレーションする。これによって、避難完了までの避難行動時間を予測することができる。セルオートマトンを利用することによって、局所近傍則のみに基づいて各避難者を機械的な人間(避難者全員が同一の歩行特性を持ち、個々の知覚・記憶・判断などの認知機能を捨象した人間モデル)としてそれぞれ移動させることができ、避難行動を高精度に再現できる。特に、避難行動シミュレーションシステムでは、避難者の密度が群集流動状態の密度になっている場合には群集流動状態での流動係数(幅1mを1秒間に通過する人数)となる局所近傍則を設定することにより、群集流動状態での流動係数となるように避難者を移動させ(特に、密度が高くなる出口通過時)、群集流動状態での避難行動をシミュレーションする。このように、避難行動シミュレーションシステムは、群集流動状態での流動係数となる局所近傍則に基づくセルオートマトンを用いて建物から避難又は屋外空間において避難する避難者の行動をシミュレーションすることにより、群集流動状態での避難行動を高精度にシミュレーションできる。その結果、建物内における居室避難、階避難、全館避難等の避難行動時間を高精度に予測することができる。なお、避難者の密度が低い場所では、自由歩行状態になる場合があり、この場合には自由歩行状態での歩行速度で避難者を移動させる。   In this evacuation behavior simulation system, a cellular automaton is used to divide a space inside or outside a building into cells, all evacuees to be simulated are placed in each cell, and local neighborhood rules (neighboring neighbors) are set for each discrete time step. The next destination cell of all evacuees is sequentially determined based on the movement rules based on the positional relationship with other evacuees), and evacuation is completed until the evacuation is completed (for example, the evacuation is completed, the floor evacuation is completed, the entire evacuation is completed) Simulate behavior. Thereby, the evacuation action time until the evacuation is completed can be predicted. By using cellular automata, each evacuee is mechanically human based on only local neighborhood rules (all evacuees have the same walking characteristics, and humans who have abandoned cognitive functions such as perception, memory, and judgment) Each model can be moved and the evacuation behavior can be reproduced with high accuracy. In particular, in the evacuation behavior simulation system, when the density of evacuees is the density of the crowd flow state, a local neighborhood rule that sets the flow coefficient in the crowd flow state (number of people who pass 1 m wide per second) is set. By doing so, the evacuees are moved so as to have a flow coefficient in the crowd flow state (particularly when passing through the exit where the density increases), and the evacuation behavior in the crowd flow state is simulated. In this way, the evacuation behavior simulation system simulates the behavior of evacuees evacuating from a building or evacuating in an outdoor space using a cellular automaton based on a local neighborhood rule that is a flow coefficient in a crowd flow state. Evacuation behavior in the state can be simulated with high accuracy. As a result, evacuation action times such as room evacuation, floor evacuation, and whole building evacuation in the building can be predicted with high accuracy. In a place where the density of evacuees is low, there may be a free walking state. In this case, the evacuees are moved at a walking speed in the free walking state.

本発明の上記避難行動シミュレーションシステムでは、群集流動状態での流動係数は、水平部歩行で1.5人/m・sであり、階段部歩行で1.33人/m・sであると好適である。この水平部歩行での1.5人/m・sの流動係数、階段部歩行での1.33人/m・sの流動係数は、避難安全検証法及び「新・建築防災計画指針−建築物の防火・避難計画の解説書」第5章に規定されたものである。したがって、群集流動状態での避難行動を再現する場合、セル毎に避難者の密度や速度が異なり、離散時間ステップ毎にその関係が変化するが、避難者の流動が水平部歩行で1.5人/m・s、階段部歩行で1.33人/m・sを成立するように調整することが全ての避難者において必要条件となる。なお、流動係数を厳密に1.5人/m・s又は1.33人/m・sとするシミュレーションを行うことは非常に困難であるので、1.5人/m・s前後の値又は1.33人/m・s前後の値も含むものとする。また、避難者の密度が低い場所では、1.5人/m・s又は1.33人/m・sとならない場合がある。   In the above evacuation behavior simulation system of the present invention, the flow coefficient in the crowd flow state is preferably 1.5 person / m · s for horizontal walking and 1.33 person / m · s for stair walking. It is. The flow coefficient of 1.5 people / m · s for walking in the horizontal part and the flow coefficient of 1.33 person / m · s for walking in the staircase are calculated based on the Evacuation Safety Verification Act It is stipulated in Chapter 5 of “Explanation of fire prevention and evacuation plans for objects”. Therefore, when reproducing the evacuation behavior in the crowd flow state, the density and speed of the evacuees differ from cell to cell, and the relationship changes at each discrete time step. It is a necessary condition for all evacuees to make adjustments so that 1.33 person / m · s is established for the person / m · s and staircase walking. In addition, since it is very difficult to perform a simulation with a flow coefficient of strictly 1.5 person / m · s or 1.33 person / m · s, a value around 1.5 person / m · s or Including values of around 1.33 person / m · s. Further, in places where the density of evacuees is low, there may be cases where 1.5 persons / m · s or 1.33 persons / m · s is not achieved.

本発明に係る避難行動シミュレーション方法は、セルオートマトンを用いて建物から避難又は屋外空間において避難する避難者の行動をシミュレーションする避難行動シミュレーション方法であって、建物内又は屋外の空間をセルに分割し、シミュレーション対象の全ての避難者を各セルに配置し、離散時間ステップ毎に避難者の密度が群集流動状態の密度の場合には群集流動状態での流動係数となる局所近傍則に基づいて全ての避難者の次の移動先セルを決定することを特徴とする。本発明の上記避難行動シミュレーション方法では、群集流動状態での流動係数は、水平部歩行で1.5人/m・sであり、階段部歩行で1.33人/m・sであると好適である。この避難行動シミュレーション方法は、上記の避難行動シミュレーションシステムと同様の作用及び効果を奏する。   An evacuation behavior simulation method according to the present invention is an evacuation behavior simulation method for simulating the behavior of an evacuee who evacuates from a building or evacuates in an outdoor space using a cellular automaton, and divides the space inside or outside the building into cells. If all the evacuees to be simulated are placed in each cell and the density of the evacuees is the density of the crowd flow state at every discrete time step, all of them are based on the local neighborhood rule that becomes the flow coefficient in the crowd flow state The next destination cell of the evacuees is determined. In the evacuation behavior simulation method of the present invention, the flow coefficient in the crowd flow state is preferably 1.5 person / m · s for horizontal walking and 1.33 person / m · s for stair walking. It is. This evacuation behavior simulation method has the same operations and effects as the evacuation behavior simulation system described above.

本発明によれば、群集流動状態での流動係数となる局所近傍則に基づくセルオートマトンを用いて建物から避難又は屋外空間において避難する避難者の行動をシミュレーションすることにより、群集流動状態での避難行動を高精度にシミュレーションできる。   According to the present invention, evacuation in a crowd flow state is simulated by simulating the behavior of a refugee evacuating from a building or evacuating in an outdoor space using a cellular automaton based on a local neighborhood rule that becomes a flow coefficient in a crowd flow state The behavior can be simulated with high accuracy.

本実施の形態に係る避難行動シミュレーションシステムの構成図である。It is a block diagram of the evacuation action simulation system which concerns on this Embodiment. 解析空間データの一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of analysis space data. シミュレーション条件の一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of simulation conditions. 水平部歩行での関係であり、(a)が密度と速度との関係であり、(b)が密度と流動係数との関係である。This is a relationship in horizontal walking, where (a) is the relationship between density and speed, and (b) is the relationship between density and flow coefficient. 階段部下り歩行での関係であり、(a)が密度と速度との関係であり、(b)が密度と流動係数との関係である。This is a relationship in walking down the stairs, (a) is the relationship between density and speed, and (b) is the relationship between density and flow coefficient. 階段部上り歩行での関係であり、(a)が密度と速度との関係であり、(b)が密度と流動係数との関係である。It is a relationship in staircase climbing, (a) is the relationship between density and speed, and (b) is the relationship between density and flow coefficient. セルの説明図である。It is explanatory drawing of a cell. 主方向軸の決定の説明図であり、(a)が目標の移動方向に対する方向ベクトルの選択確率の計算方法の説明図であり、(b)が主方向軸の第1候補と第2候補の例であり、(c)が主方向軸の第1候補と第2候補の例である。It is explanatory drawing of the determination of a main direction axis, (a) is explanatory drawing of the calculation method of the selection probability of the direction vector with respect to the moving direction of a target, (b) is the 1st candidate of a main direction axis, and 2nd candidate It is an example, and (c) is an example of the first candidate and the second candidate of the main direction axis. 移動可能な8×3=24方向を示す図である。It is a figure which shows the 8 * 3 = 24 direction which can move. パーソナルスペースであり、(a)が直交方向のパーソナルスペースであり、(b)が45°方向のパーソナルスペースである。A personal space, (a) is an orthogonal personal space, and (b) is a 45 ° personal space. 居室の出口選択の説明図であり、(a)が選択出口に対する避難終了予測時間の計算方法の説明図であり、(b)が複数の出口がある場合の最短避難終了予想時間の計算方法の説明図であり、(c)が選択出口を変更する場合の他の各出口に対する避難終了予測時間の計算方法の説明図である。It is explanatory drawing of the exit selection of a living room, (a) is explanatory drawing of the calculation method of the estimated evacuation end time with respect to the selected exit, (b) is the calculation method of the shortest evacuation end estimated time when there are a plurality of exits. It is explanatory drawing, (c) is explanatory drawing of the calculation method of the estimated evacuation completion time with respect to each other exit when changing a selection exit. 本実施の形態に係る避難行動シミュレーションシステムにおけるメイン処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the main process in the evacuation action simulation system which concerns on this Embodiment. 図12のメイン処理の中の歩行者避難行動処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the pedestrian evacuation action process in the main process of FIG. 通路の解析空間データ(通路モデル)であり、(a)が直交方向の通路モデルであり、(b)が斜め1/3方向の通路モデルであり、(c)が斜め1/2方向の通路モデルであり、(d)が45°方向の通路モデルである。It is analysis space data (passage model) of the passage, (a) is a passage model in the orthogonal direction, (b) is a passage model in the oblique 1 / direction, and (c) is a passage in the oblique ½ direction. (D) is a 45 ° direction passage model. 図14の各通路モデルでのシミュレーションの結果(密度と速度の関係)である。It is the result (relationship between a density and speed) of the simulation in each channel | path model of FIG. 図14の各通路モデルでのシミュレーションの結果(密度と流動係数の関係)である。It is the result (relationship between a density and a flow coefficient) of the simulation in each channel | path model of FIG. 図14の直交方向の通路モデルでのシミュレーションの画面描画であり、(a)が密度が0.5人/mの場合であり、(b)が密度が1.0人/mの場合であり、(c)が密度が2.0人/mの場合であり、(d)が密度が3.0人/mの場合であり、(e)が密度が4.0人/mの場合である。FIG. 15 is a screen drawing of a simulation using the orthogonal passage model in FIG. 14, where (a) is a density of 0.5 person / m 2 and (b) is a density of 1.0 person / m 2 . (C) is a case where the density is 2.0 person / m 2 , (d) is a case where the density is 3.0 person / m 2 , and (e) is a case where the density is 4.0 person / m 2. This is the case for m 2 . 階段の解析空間データ(階段モデル)であり、(a)が3階から2階への階段モデルあり、(b)が2階から1階への階段モデルである。Staircase analysis space data (staircase model), (a) is a staircase model from the third floor to the second floor, and (b) is a staircase model from the second floor to the first floor. 図18の階段モデルでのシミュレーションの結果(密度と速度の関係)である。It is the result (relationship between a density and speed) of the simulation in the staircase model of FIG. 図18の階段モデルでのシミュレーションの結果(密度と流動係数の関係)である。It is the result (relationship between a density and a flow coefficient) of the simulation in the staircase model of FIG. 居室の解析空間データである。It is analysis space data of the room. 居室避難のシミュレーションの結果(経過時間と累計退出者数の関係)である。It is the result of the simulation of the room evacuation (relationship between the elapsed time and the total number of people leaving). 居室避難のシミュレーションの結果(経過時間と流動係数の関係)である。It is the result (relationship between elapsed time and flow coefficient) of the simulation of living room evacuation. 居室避難のシミュレーションの画面描画であり、(a)が経過時間が0.0sであり、(b)が経過時間が4.3sであり、(c)が経過時間が9.2sであり、(d)が経過時間が16.1sであり、(e)が経過時間が23.0sであり、(f)が経過時間が28.75sである。It is a screen drawing of a simulation of a room evacuation, (a) is an elapsed time of 0.0 s, (b) is an elapsed time of 4.3 s, (c) is an elapsed time of 9.2 s, d) is elapsed time is 16.1 s, (e) is elapsed time is 23.0 s, and (f) is elapsed time is 28.75 s. 居室+廊下(1フロア)の解析空間データである。It is analysis space data of a living room + corridor (1 floor). 居室+廊下避難のシミュレーションの結果(経過時間と累計退出者数の関係)である。It is the result of simulation of living room + corridor evacuation (relationship between elapsed time and total number of people leaving). 居室+廊下避難のシミュレーションの結果(経過時間と流動係数の関係)である。It is the result (relationship between elapsed time and flow coefficient) of the simulation of living room + corridor evacuation. 居室+廊下避難のシミュレーションの画面描画であり、(a)が経過時間が0.0sであり、(b)が経過時間が9.2sであり、(c)が経過時間が19.55sである。It is a screen drawing of a simulation of a living room + corridor evacuation, (a) is an elapsed time of 0.0 s, (b) is an elapsed time of 9.2 s, and (c) is an elapsed time of 19.55 s. . 居室+廊下避難のシミュレーションの画面描画であり、(a)が経過時間が29.90sであり、(b)が経過時間が68.77sであり、(c)が経過時間が98.21sである。It is a screen drawing of a simulation of a living room + corridor evacuation, (a) is 29.90 s elapsed time, (b) is 68.77 s elapsed time, (c) is 98.21 s elapsed time. . 居室+廊下+階段(全館の2階部分と3階部分)の解析空間データである。This is analysis space data of the room + corridor + stairs (2nd and 3rd floor parts of the whole building). 居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(3階での経過時間と累計退出者数の関係)である。It is the result of simulation of living room + corridor + stair evacuation (relationship between elapsed time on 3rd floor and total number of people leaving). 居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(2階での経過時間と累計退出者数の関係)である。It is the result of the simulation of living room + corridor + stair evacuation (relationship between elapsed time on the second floor and the total number of people leaving). 居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(3階での経過時間と流動係数の関係)である。It is a result of simulation of living room + corridor + stair evacuation (relationship between elapsed time on 3rd floor and flow coefficient). 居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(3階での経過時間と流動係数の関係)である。It is a result of simulation of living room + corridor + stair evacuation (relationship between elapsed time on 3rd floor and flow coefficient). 居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(2階での経過時間と流動係数の関係)である。It is the result of simulation of living room + corridor + stair evacuation (relationship between elapsed time and flow coefficient on the second floor). 居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(2階での経過時間と流動係数の関係)である。It is the result of simulation of living room + corridor + stair evacuation (relationship between elapsed time and flow coefficient on the second floor). 居室+廊下+階段避難のシミュレーションの画面描画であり、(a)が経過時間が0.0sであり、(b)が経過時間が11.5sである。It is a screen drawing of a simulation of a living room + corridor + stair evacuation, (a) is an elapsed time of 0.0 s, and (b) is an elapsed time of 11.5 s. 居室+廊下+階段避難のシミュレーションの画面描画であり、(a)が経過時間が57.50sであり、(b)が経過時間が103.50sである。It is a screen drawing of a simulation of a living room + corridor + stair evacuation, (a) is an elapsed time of 57.50 s, and (b) is an elapsed time of 103.50 s. 居室+廊下+階段避難のシミュレーションの画面描画であり、(a)が経過時間が149.50sであり、(b)が経過時間が184.46sである。It is a screen drawing of a simulation of a living room + corridor + stair evacuation, (a) is elapsed time 149.50 s, (b) is elapsed time 184.46 s.

以下、図面を参照して、本発明に係る避難行動シミュレーションシステム及び避難行動シミュレーション方法の実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of an evacuation behavior simulation system and an evacuation behavior simulation method according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element which is the same or it corresponds in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

本実施の形態に係る避難行動シミュレーションシステムは、セルオートマトンを利用し、群集流動状態及び自由歩行状態における建物からの避難行動をシミュレーションする。特に、本実施の形態に係る避難行動シミュレーションシステムは、国土交通大臣の認定を受けることが可能なシミュレーションとするために、避難行動予測計算法(避難予測モデルの理論)をセルオートマンによって表現してシミュレーションを行い、群集密度と歩行速度の関係については避難安全検証法及び指針における設定を適用してシミュレーションを行う。   The evacuation behavior simulation system according to the present embodiment uses a cellular automaton to simulate evacuation behavior from a building in a crowd flow state and a free walking state. In particular, the evacuation behavior simulation system according to the present embodiment expresses the evacuation behavior prediction calculation method (the theory of the evacuation prediction model) by Cell Automan in order to obtain a simulation that can be approved by the Minister of Land, Infrastructure, Transport and Tourism. A simulation is performed, and the relationship between crowd density and walking speed is simulated by applying the settings in the evacuation safety verification method and guidelines.

セルオートマトンは、解析対象をセルという区分領域に分割し、各セル上に離散的な状態量を定義し、局所近傍則(近傍のセルとの相互作用のルール)のみを考慮することで、離散時間ステップ毎に各セルの状態量を推移させ、全体としての複雑な現象を表現することにより近似的な現象の解析を可能とする離散的計算モデルまたは離散的シミュレーション手法である。このセルオートマトンによるコンピュータシステムの解析方法の特徴は、解析対象の支配方程式を求める必要がなく、全ての計算が整数演算であることであり、現象だけがコンピュータ画面にクローズアップされる。   Cellular automata are discrete by dividing the analysis target into divided areas called cells, defining discrete state quantities on each cell, and considering only local neighborhood rules (rules of interaction with neighboring cells). It is a discrete calculation model or a discrete simulation method that enables an analysis of an approximate phenomenon by changing the state quantity of each cell at each time step and expressing a complex phenomenon as a whole. The feature of the analysis method of the computer system by the cellular automaton is that it is not necessary to obtain the governing equation to be analyzed, all calculations are integer operations, and only the phenomenon is highlighted on the computer screen.

群集流動状態における解析対象(歩行者(避難者))は空間軸・時間軸において連続体として取り扱合うことができないため、微小部分・微小時間毎に離散化して近似的に群集流動状態での避難状況を再現する必要があるので、セルオートマトンを利用している。セルオートマトンを利用することにより、セルに配置される歩行者は局所近傍則のみに基づく機械的な人として動き、歩行者個々が自律的には動かない(避難者全員が同一の歩行特性を持ち、個々の知覚・記憶・判断などの認知機能を捨象した人間モデルとしている)。また、セルオートマトンを利用することにより、システム開発が容易となり、演算処理能力も軽い。   Since the analysis target (pedestrian (refugee)) in the crowd flow state cannot be handled as a continuum in the space axis and time axis, it is discretized for each minute part and minute time and approximated in the crowd flow state The cellular automaton is used because it is necessary to reproduce the evacuation situation. By using cellular automata, pedestrians placed in cells move as mechanical persons based only on local neighborhood rules, and pedestrians do not move autonomously (all refugees have the same walking characteristics). , It is a human model that excludes cognitive functions such as individual perception, memory, and judgment). In addition, by using cellular automata, system development becomes easy and arithmetic processing capability is light.

なお、国土交通大臣の認定は、建築基準法施行令第129条の2第1項、建築基準法施行令第129条の2の2第1項に基づくものである。避難行動予測計算法(避難予測モデルの理論)は、国土開発技術研究センター監修、日本建築センターにより1989年に発行された「建築物の総合防火設計法 第3巻(避難安全設計法)」第4章に記載されたものである。避難安全検証法は、平成12年建設省告示第1441号、第1442号によるものである。指針は、建設省住宅局建築指導課ほか監修、日本建築センターにより1995年に発行された「新・建築防災計画指針−建築物の防火・避難計画の解説書」第5章に記載されたものである。   The approval of the Minister of Land, Infrastructure, Transport and Tourism is based on Article 129-2, Paragraph 1 of the Building Standards Act Enforcement Order and Article 129-2, Paragraph 1 of the Building Standards Act Enforcement Order. The evacuation behavior prediction calculation method (the theory of evacuation prediction model) is the “Comprehensive Fire Prevention Design Method for Buildings Vol. 3 (Evacuation Safety Design Method)” published by the Japan Architecture Center in 1989. It is described in Chapter 4. The evacuation safety verification method is based on the Ministry of Construction Notification Nos. 1441 and 1442 in 2000. The guidelines are those described in Chapter 5 of the "New Building Disaster Prevention Plan Guidelines-A Guide to Building Fire Prevention and Evacuation Plans" published by the Japan Architecture Center in 1995, supervised by the Housing Bureau Building Guidance Division, Ministry of Construction. It is.

図1〜図13を参照して、本実施の形態に係る避難行動シミュレーションシステム1について説明する。図1は、避難行動シミュレーションシステムの構成図である。図2は、解析空間データの一例を示す表である。図3は、シミュレーション条件の一例を示す表である。図4は、水平部歩行での密度と速度や流動係数との関係である。図5は、階段部下り歩行での密度と速度や流動係数との関係である。図6は、階段部上り歩行での密度と速度や流動係数との関係である。図7は、セルの説明図である。図8は、主方向軸の決定の説明図である。図9は、移動可能な8×3=24方向を示す図である。図10は、パーソナルスペースである。図11は、居室の出口選択の説明図である。図12は、避難行動シミュレーションシステムにおけるメイン処理の流れを示すフローチャートである。図13は、図12のメイン処理の中の歩行者避難行動処理の流れを示すフローチャートである。   With reference to FIGS. 1-13, the evacuation action simulation system 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a configuration diagram of an evacuation behavior simulation system. FIG. 2 is a table showing an example of analysis space data. FIG. 3 is a table showing an example of simulation conditions. FIG. 4 shows the relationship between the density and the velocity and the flow coefficient when walking horizontally. FIG. 5 shows the relationship between density, speed and flow coefficient when walking down the stairs. FIG. 6 shows the relationship between density, speed, and flow coefficient when walking up the stairs. FIG. 7 is an explanatory diagram of a cell. FIG. 8 is an explanatory diagram for determining the main direction axis. FIG. 9 is a diagram showing a movable 8 × 3 = 24 directions. FIG. 10 shows a personal space. FIG. 11 is an explanatory diagram for selecting an exit of a living room. FIG. 12 is a flowchart showing a flow of main processing in the evacuation behavior simulation system. FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the pedestrian evacuation action process in the main process of FIG.

避難行動シミュレーションシステム1は、自由歩行状態及び群集流動状態での各歩行者の歩行速度をセルオートマトンによって表現する。また、避難行動シミュレーションシステム1は、避難行動予測計算法(避難予測モデルの理論)に基づく避難者特性、避難空間、避難行動モデル、避難行動時間予測計算方法をセルオートマトンによって表現する。そして、避難行動シミュレーションシステム1では、そのように表現されたセルオートマトンによって避難行動をシミュレーションし、避難開始からの経過時間に応じた避難行動状況を視覚化するとともに、避難完了(例えば、居室避難完了、階避難完了、全館避難完了)までの避難行動時間を予測する。   The evacuation behavior simulation system 1 expresses the walking speed of each pedestrian in a free walking state and a crowd flow state by a cellular automaton. Further, the evacuation behavior simulation system 1 expresses evacuee characteristics, an evacuation space, an evacuation behavior model, and an evacuation behavior time prediction computation method based on an evacuation behavior prediction calculation method (the theory of an evacuation prediction model) by a cellular automaton. In the evacuation behavior simulation system 1, the evacuation behavior is simulated by the cellular automaton expressed as such, and the evacuation behavior situation according to the elapsed time from the start of the evacuation is visualized, and the evacuation is completed (for example, the evacuation is completed in the room) Evacuation action time until floor evacuation completion, whole building evacuation completion).

流動係数と歩行速度について説明する。ここでは、最初に、図4を参照して、水平部の自由歩行状態での流動係数と歩行速度について説明し、次に、図4を参照して、水平部の群集流動状態での流動係数と歩行速度について説明する。さらに、図5及び図6を参照して、階段部での流動係数と歩行速度について説明する。   The flow coefficient and walking speed will be described. Here, first, the flow coefficient and walking speed in the free walking state of the horizontal portion will be described with reference to FIG. 4, and then the flow coefficient in the crowd flow state of the horizontal portion with reference to FIG. The walking speed will be described. Furthermore, with reference to FIG.5 and FIG.6, the flow coefficient and walking speed in a staircase part are demonstrated.

水平部の自由歩行状態での流動係数と歩行速度について説明する。自由歩行状態とは、前方や周囲の密度が小さく、他の歩行者の影響による行動制限が無く自由に歩行できる状態である。自由歩行状態は、群集密度が1人/m程度までである。この自由歩行状態における走行速度が、自由歩行速度である。本実施の形態では、この自由歩行状態での歩行速度は、避難安全検証法及び指針に従って、1.3m/s(秒)を上限とし(図4(a)参照)、1.3m/s未満の場合は移動確率P=v/1.3として速度を調整する。自由歩行状態では、密度と流動係数との関係は線形(流動係数=速度×密度)である(図4(b)参照)。なお、自由歩行状態の場合、上記したように歩行速度は一定であるため、歩行者個々の離散時間ステップ毎の位置及び避難行動時間は単純な方程式によっても解析可能である。 The flow coefficient and walking speed in the free walking state of the horizontal part will be described. The free walking state is a state in which the density of the front and surroundings is small, and there is no action restriction due to the influence of other pedestrians, and the user can walk freely. In the free walking state, the crowd density is up to about 1 person / m 2 . The traveling speed in this free walking state is the free walking speed. In the present embodiment, the walking speed in the free walking state has an upper limit of 1.3 m / s (seconds) according to the evacuation safety verification method and guidelines (see FIG. 4A), and is less than 1.3 m / s. In this case, the speed is adjusted with the movement probability P = v / 1.3. In the free walking state, the relationship between the density and the flow coefficient is linear (flow coefficient = speed × density) (see FIG. 4B). In the free walking state, the walking speed is constant as described above, so the position and evacuation action time for each discrete time step of each pedestrian can be analyzed by a simple equation.

水平部の群集流動状態での流動係数と歩行速度について説明する。歩行者の密度の増加とともに前方の歩行者との間隔が詰まることにより、歩幅は小さく、歩行ピッチは緩やかになり、歩行速度が低下する。この現象は、密度・歩行速度・流動係数の関係については既往の研究において示されており(例えば、「建築設計資料集成[人間](2003年日本建築学会編)」P128を参照)、具体的には、密度が1人/mを超えるあたりから、自由歩行状態から群集流動状態への状態変化がみられる。群集流動状態は、密度が1〜4人/m程度である。群集流動状態の場合、密度ρ(人/m)、速度v(m/s)、流動係数N(人/m・s)の三つの指標により、概ね1〜4人/mの範囲において、N=ρ×vの関係が成立する。 The flow coefficient and the walking speed in the horizontal part crowd flow state will be described. As the density of pedestrians increases, the distance from the pedestrians in front is reduced, so that the stride is small, the walking pitch becomes gentle, and the walking speed decreases. This phenomenon has been shown in previous studies on the relationship between density, walking speed, and flow coefficient (see, for example, “Building Architectural Design Materials [Human] (2003 Architectural Institute of Japan)” P128). Shows a state change from a free walking state to a crowd flow state from a density exceeding 1 person / m 2 . The crowd flow state has a density of about 1 to 4 people / m 2 . In the case of the crowd flow state, in the range of about 1 to 4 people / m 2 by three indicators of density ρ (person / m 2 ), velocity v (m / s), and flow coefficient N (person / m · s). , N = ρ × v is established.

群集流動状態の場合、密度と歩行速度との関係は非線形となり、歩行者個々の歩行速度は離散時間ステップ毎の位置の状況によって逐次決定される。そのため、歩行者(避難者)全体を、一様の歩行速度で括ることができない。そこで、群集流動状態での水平部における歩行速度を、「建築設計資料集成10 技術(1983年日本建築学会編)」の安全の項に示される密度と歩行速度の関係式を用いて、密度に応じた歩行速度とする。また、流動係数については、避難安全検証法及び指針においては、1.5人/m・sとなっている。   In the crowd flow state, the relationship between the density and the walking speed is nonlinear, and the walking speed of each pedestrian is sequentially determined according to the position of each discrete time step. Therefore, the whole pedestrian (refugee) cannot be bundled at a uniform walking speed. Therefore, the walking speed in the horizontal part in the crowd flow state is calculated as the density using the relational expression between the density and the walking speed shown in the safety section of “Architecture Design Material Collection 10 Technology (1983, Architectural Institute of Japan)”. The walking speed is set accordingly. The flow coefficient is 1.5 person / m · s in the evacuation safety verification method and guidelines.

また、自由歩行状態であっても、出口等の狭まったネック部分においては、歩行者の密度が高くなり、群集流動状態が発生する場合がある。その場合も、流動係数は、既往の研究(例えば、「建築設計資料集成[人間](2003年日本建築学会編)」P128群集行動:密度・流速・流動係数を参照)における実測により、1.5人/m・s程度になることが示されている。この流動係数は、上記の指針における流動係数=1.5人/m・sや避難安全検証法におけるNeff=90人/m・分に一致しており、それらの基準の設定根拠となっている。これらの既往研究及び現在の基準に従い、本実施の形態では、密度が1〜4人/m程度の群集流動状態では、水平部の流動係数を1.5人/m・sとする(図4(b)参照)。したがって、群集流動状態では、水平部の歩行速度は、v=1.5/ρとなる(図4(a)参照)。本実施の形態では、水平部では、1.5人/m・sとなるように群集流動状態や出口通過での流動係数を再現する。 Even in a free walking state, the density of pedestrians increases in the narrow neck portion such as the exit, and a crowd flow state may occur. In this case as well, the flow coefficient is obtained by actual measurement in a past study (for example, see “Building Architectural Design Data [Human] (edited by the Architectural Institute of Japan) P128 crowd behavior: density, flow velocity, flow coefficient”). It is shown to be about 5 people / m · s. This flow coefficient coincides with the flow coefficient in the above guideline = 1.5 person / m · s and Neff = 90 person / m · minute in the evacuation safety verification method, which is the basis for setting these standards. . In accordance with these past studies and current standards, in this embodiment, in the crowd flow state where the density is about 1 to 4 people / m 2 , the flow coefficient of the horizontal portion is 1.5 people / m · s (see FIG. 4 (b)). Therefore, in the crowd flow state, the walking speed of the horizontal portion is v = 1.5 / ρ (see FIG. 4A). In the present embodiment, in the horizontal portion, the crowd flow state and the flow coefficient at the exit passage are reproduced so as to be 1.5 person / m · s.

なお、密度が4人/mを超える状態では、足取りを頻繁に変えなければならず、低速でも停止する可能性のある滞留状態へ変化する。この滞留状態の場合、先を争って押し合い「将棋倒し」等が発生する可能性がある。上記の避難安全検証法や指針においては、密度が3.3〜5人/m以上になることを制限しているが、本実施の形態でも、その考えに従って、再現性が困難な滞留状態以降の現象については考慮せず、自由歩行状態と群集流動状態までの現象を取り扱う。 In a state where the density exceeds 4 persons / m 2 , the gait must be changed frequently, and the state changes to a staying state that may stop even at a low speed. In the case of this staying state, there is a possibility that “shogi toppling” or the like may occur due to conflicting points. In the above evacuation safety verification method and guideline, the density is limited to 3.3 to 5 persons / m 2 or more, but in this embodiment, the stay state is difficult to reproduce in accordance with the idea. The following phenomena are not considered, and the phenomena up to free walking and crowd flow are handled.

階段部での流動係数と歩行速度について説明する。避難安全検証法における歩行速度は、建築物又は居室の用途により、1:劇場等、2:百貨店・展示場等又は共同住宅・ホテル等(病院等を除く)、3:学校・事務所等の3種類に分類して設定しているが、階段の下り歩行速度、上り歩行速度についてはそれぞれ水平部での歩行速度の0.6倍、0.45倍となっている。本実施の形態では、この避難安全検証法に従って、階段部下りでの自由歩行状態での歩行速度を、水平部での自由歩行速度に対して移動確率=0.6倍を乗じた値とし、水平部の自由歩行速度=1.3m/sの場合は0.78m/sとする(図5(a)参照)。また、階段部上りでの自由歩行状態での歩行速度を、水平部での自由歩行速度に対して移動確率=0.45倍を乗じた値とし、水平部の自由歩行速度=1.3m/sの場合は0.585m/sとする(図6(a)参照)。階段部の場合も、自由歩行状態では、密度と流動係数との関係は線形である(図5(b)、図6(b)参照)。   The flow coefficient and walking speed in the staircase will be described. The walking speed in the Evacuation Safety Verification Act depends on the use of the building or room: 1: theaters, 2: department stores / exhibition halls, apartment houses, hotels, etc. (excluding hospitals, etc.) 3: schools, offices, etc. Although it is classified and set in three types, the descending walking speed and the ascending walking speed of the stairs are 0.6 times and 0.45 times the walking speed in the horizontal part, respectively. In this embodiment, according to this evacuation safety verification method, the walking speed in the free walking state down the stairs is a value obtained by multiplying the free walking speed in the horizontal part by a movement probability = 0.6 times, When the free walking speed of the horizontal portion is 1.3 m / s, the speed is 0.78 m / s (see FIG. 5A). Further, the walking speed in the free walking state up the stairs is set to a value obtained by multiplying the free walking speed in the horizontal part by the movement probability = 0.45 times, and the free walking speed in the horizontal part = 1.3 m / In the case of s, it is set to 0.585 m / s (see FIG. 6A). Also in the case of the staircase, in the free walking state, the relationship between the density and the flow coefficient is linear (see FIGS. 5B and 6B).

また、階段部でも、密度が高くになるに従って歩行速度が減少する(図5(a)、図6(a)参照)。実務的な避難計算における階段部の流動係数については、上記の指針では1.3人/m・sであり、避難安全検証法の有効流動係数では密度が4人/mまでの範囲でNeff=80人/m・分(=1.33人/m・s)とほぼ同様の値となっている。本実施の形態では、その避難安全検証法での1.33人/m・sに従って、階段部での群集流動状態の流動係数を1.33人/m・sとする(図5(b)、図6(b)参照)。したがって、群集流動状態では、階段部の歩行速度は、v=1.33/ρとなる(図5(a)、図6(a)参照)。本実施の形態では、階段部では、水平部で設定した群集流動係数の局所近傍則に対して移動確率P=1.33/1.5を乗じて、階段部の群集流動状態での流動係数を再現する。 In the staircase, the walking speed decreases as the density increases (see FIGS. 5A and 6A). The flow coefficient of the staircase in practical evacuation calculation is 1.3 person / m · s in the above guidelines, and the effective flow coefficient of the evacuation safety verification method is Neff in the range of density up to 4 person / m 2. = 80 people / m · min (= 1.33 people / m · s). In the present embodiment, the flow coefficient of the crowd flow state at the staircase portion is set to 1.33 person / m · s in accordance with 1.33 person / m · s in the evacuation safety verification method (FIG. 5B). FIG. 6 (b)). Therefore, in the crowd flow state, the walking speed of the staircase portion is v = 1.33 / ρ (see FIGS. 5A and 6A). In the present embodiment, in the staircase portion, the local flow law of the crowd flow coefficient set in the horizontal portion is multiplied by the movement probability P = 1.33 / 1.5, and the flow coefficient in the crowd flow state of the staircase portion. To reproduce.

なお、本実施の形態では、居室や廊下等での水平部歩行の場合には図4(b)に示す密度と流動係数との関係(特に、群集流動状態で流動係数1.5人/m・s)を目標としてシミュレーションを行い、下りの階段部歩行の場合には図5(b)に示す密度と流動係数との関係(特に、群集流動状態で流動係数1.33人/m・s)を目標としてシミュレーションを行い、上りの階段部歩行の場合には図6(b)に示す密度と流動係数との関係(特に、群集流動状態で流動係数1.33人/m・s)を目標としてシミュレーションを行う。   In this embodiment, in the case of horizontal walking in a living room or a corridor, the relationship between the density and the flow coefficient shown in FIG. 4B (particularly, the flow coefficient is 1.5 people / m in the crowd flow state).・ A simulation is conducted with s) as a target, and in the case of walking down a staircase, the relationship between the density and the flow coefficient shown in FIG. 5B (particularly in the crowd flow state, the flow coefficient is 1.33 person / m · s). ) And the relationship between the density and flow coefficient shown in FIG. 6 (b) (particularly, the flow coefficient is 1.33 person / m · s in the crowd flow state) Simulate as a goal.

避難行動予測計算法(避難予測モデルの理論)に基づく避難者特性、避難空間、避難行動モデルについて以下に説明する。避難者特性について説明する。避難者特性は、避難者(歩行者)は全て自力で避難できるものとし、避難者の特性は個々に区別しない。したがって、避難者全員が、同一の避難者特性を有する。これは、局所近傍則のみを考慮して各歩行者を移動させることによって実現される。   The following describes the evacuee characteristics, evacuation space, and evacuation behavior model based on the evacuation behavior prediction calculation method (the theory of evacuation prediction model). Evacuee characteristics will be described. As for the characteristics of evacuees, all evacuees (pedestrians) can evacuate by themselves, and the characteristics of evacuees are not individually distinguished. Therefore, all evacuees have the same evacuee characteristics. This is realized by moving each pedestrian considering only the local neighborhood rule.

避難空間モデルについて説明する。避難空間モデルは、避難空間として居室、移動空間(廊下、付室等)、階段、最終避難場所の空間要素により構成し、各避難空間について避難のモデルを設定する。居室における避難の場合、出口が1個の場合と複数個の場合がある。出口が1個の場合、避難開始後、居室内に一様に分布された避難者は出口に向かって一斉に避難開始する。出口へは最短距離で直進する求心型経路で到達し、流動係数≒1.5人/m・sの割合で出口通過する。なお、L字型経路は什器等の配置によって可能である。出口が複数個の場合、避難開始後、居室内に一様に分布された避難者が最も近い出口に向かって一斉に避難開始する。避難行動中、各避難者は、各出口の避難者流出速度、出口前の滞留量を随時考慮して、最も早く退出できると予測される出口を選択し、目標出口を変更する。この出口の選択方法について後で詳細に説明する。移動空間における避難の場合、移動空間に流入した避難者は、追い越し、後戻り等をすることもなく目標出口に向かって整然と避難する。これも、局所近傍則のみを考慮して各歩行者を移動させることによって実現される。移動計算は、移動空間をv×Δt毎のunit(セル)に分割し、離散時間ステップ毎に避難者を避難方向へ移動させて実行する。階段における避難は、移動空間における避難に準じ、歩行速度や流動係数については上記で説明した。   The evacuation space model will be described. The evacuation space model is composed of space elements such as a living room, a moving space (corridor, attached room, etc.), stairs, and a final evacuation area as an evacuation space, and an evacuation model is set for each evacuation space. In the case of evacuation in a living room, there may be one exit or multiple exits. If there is only one exit, the evacuees uniformly distributed in the room after the start of evacuation start evacuation all at once toward the exit. The exit is reached by a centripetal path that goes straight in the shortest distance, and passes through the exit at a rate of flow coefficient≈1.5 person / m · s. Note that the L-shaped path is possible by arranging fixtures or the like. When there are a plurality of exits, after the start of evacuation, evacuees uniformly distributed in the living room start evacuation all at once toward the nearest exit. During the evacuation action, each refugee selects the exit that is predicted to be able to leave the earliest in consideration of the evacuee outflow speed of each exit and the amount of residence before the exit, and changes the target exit. This exit selection method will be described in detail later. In the case of evacuation in the moving space, the evacuees who flow into the moving space evacuate in an orderly manner toward the target exit without overtaking and returning. This is also realized by moving each pedestrian considering only the local neighborhood rule. The movement calculation is executed by dividing the movement space into units (cells) for each v × Δt and moving the evacuees in the evacuation direction at discrete time steps. The evacuation on the stairs is the same as the evacuation in the moving space, and the walking speed and the flow coefficient are described above.

避難行動モデルについて説明する。避難者は、設計者が避難路として計画した通路(避難経路)を整然と混乱なく避難することを前提とする。避難開始以前は建物内の在館者が事務室、集会室等の居室に一様に分布して存在し、避難開始後は在館者が避難者として居室から退出し、廊下、付室、階段等から構成される避難経路を通って最終避難場所に移動するものとする。また、全員が同一の避難者特性を有するために、恣意的な追い越しや後戻り等はないものとする。なお、避難者を一様に分布するとしているが、一様分布以外にも任意に配置してもよい。   The evacuation behavior model will be described. It is assumed that the evacuees evacuate the passage (evacuation route) planned by the designer as an evacuation route in an orderly and confusing manner. Before the start of evacuation, the residents in the building are uniformly distributed in the offices, assembly rooms, etc., and after the start of evacuation, the residents leave the room as refugees, corridors, attached rooms, It shall move to the final evacuation site through an evacuation route composed of stairs and the like. In addition, since all have the same evacuee characteristics, there is no arbitrary overtaking or backtracking. Although the evacuees are distributed uniformly, other than the uniform distribution may be arbitrarily arranged.

避難行動時間の予測計算方法について説明する。避難行動時間としては、避難行動予測計算法に示される避難行動時間を適用する。実際の避難現場では、密度が高く出口で多くの避難者が集中して滞留している場合には出口通過時間によって避難する時間が決まり、密度が低く出口で滞留していない場合には歩行時間によって避難する時間が決まる。したがって、避難行動時間としては避難行動予測計算法に基づく指針において示されるmax[歩行時間、出口通過時間]が避難の実態に合っており、現実的・合理的な避難行動時間の予測を可能とする。   The prediction calculation method of evacuation action time is demonstrated. As the evacuation action time, the evacuation action time indicated in the evacuation action prediction calculation method is applied. In an actual evacuation site, if many evacuees are concentrated and stay at the exit, the evacuation time is determined by the exit passage time, and if the density is low and not staying at the exit, walking time is determined. The time to evacuate is determined by. Therefore, as the evacuation action time, max [walking time, exit passage time] indicated in the guideline based on the evacuation action prediction calculation method matches the actual situation of evacuation, and it is possible to predict realistic and rational evacuation action time. To do.

階段における避難について説明する。階段については、水平部の移動空間における群集流動状態のシミュレーションと同様に上記した移動確率に従って階段での群集流動状態のシミュレーションを行い、階段における近似的な避難行動時間を予測する。   Explain evacuation on the stairs. As for the stairs, the simulation of the crowd flow state at the stairs is performed according to the above movement probability in the same manner as the simulation of the crowd flow state in the horizontal movement space, and the approximate evacuation action time at the stairs is predicted.

図7を参照して、セルについて説明する。本実施の形態では、セルオートマトンの1つのセルのサイズを30cm×30cmとする。1つのセル内には、歩行者が一人だけ存在できると設定している。また、歩行者P,P同士は、セルS,・・・の並びに対して直交方向に隣接するセルに入れず、1セル以上の空きセルを置くことを原則としている。また、各セルの状態は、以下の3通りを定義している。1:歩行者セルである(図7に示すように、セルSに歩行者Pが存在する状態)。2:空間セルである(図7に示すように、セルSに歩行者P等が存在せず、歩行者Pが移動可能な空間の状態)。3:障害物セルである(図7に示すように、セルSに柱、壁W、什器F等の固定物があり、移動不可能な空間の状態)。   The cell will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the size of one cell of the cellular automaton is 30 cm × 30 cm. It is set that only one pedestrian can exist in one cell. In principle, the pedestrians P and P do not enter the cells adjacent to each other in the orthogonal direction with respect to the arrangement of the cells S,. Each cell state defines the following three types. 1: It is a pedestrian cell (the state where the pedestrian P exists in the cell S as shown in FIG. 7). 2: It is a space cell (as shown in FIG. 7, a pedestrian P or the like does not exist in the cell S, and the space where the pedestrian P can move). 3: An obstacle cell (as shown in FIG. 7, the cell S has a fixed object such as a pillar, a wall W, a fixture F, etc., and is in an unmovable space state).

図8を参照して、方向ベクトルについて説明する。本実施の形態では、セルオートマトンの離散時間ステップ毎に移動可能な隣接セルの方向は、セルの並びに対して直交方向と斜め45°方向の計8方向とする。この8方向は大別すると直交方向と斜め45°の2種類になるが、これらをそれぞれ直交方向ベクトル、45°方向ベクトルとして2種類の方向ベクトルとして定義する。歩行者の目標とする移動方向は、居室、廊下等の出口への方向となるので、この2種類の方向とは必ずしも一致しない場合があり、下記の規則による優先順位で移動方向を選択する。図8(a)に示すように、出口方向を目標とする移動方向ベクトルをVとし、長さaの直交方向ベクトルをVとし、長さbの45°方向ベクトルをVとする。この場合、直交方向ベクトルVを選択する確率はa/a+bであり、45°方向ベクトルVを選択する確率はb/a+bである。この確率が大きい方を第1候補のベクトルとし、確率の小さい方を第2候補のベクトルとする。但し、aは下記に示す式(1)で計算でき、bは下記に示す式(2)で計算できる。
The direction vector will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the directions of adjacent cells that can be moved for each discrete time step of the cellular automaton are 8 directions in total, that is, an orthogonal direction and a 45 ° oblique direction with respect to the cell arrangement. The eight directions are roughly classified into two types, that is, an orthogonal direction and a 45 ° oblique direction, which are defined as two types of direction vectors as an orthogonal direction vector and a 45 ° direction vector, respectively. Since the pedestrian's target moving direction is the direction to the exit of the living room, hallway, etc., these two types of directions may not always match, and the moving direction is selected according to the priority order according to the following rules. As shown in FIG. 8 (a), the moving direction vector to the outlet direction between the target and V, and the orthogonal direction vector of length a and V A, the 45 ° direction vector of length b and V B. In this case, the probability of selecting the orthogonal direction vector V A is a / a + b, and the probability of selecting the 45 ° direction vector V B is b / a + b. The one with the higher probability is the first candidate vector, and the one with the lower probability is the second candidate vector. However, a can be calculated by the following formula (1), and b can be calculated by the following formula (2).

図8(b)に示す例では、歩行者P1の場合、居室の出口Eに向かう目標の移動方向ベクトルVであり、第1候補が直交方向ベクトルVA1となり、第2候補が45°方向ベクトルVB1となる。歩行者P2の場合、居室の出口Eに向かう目標の移動方向ベクトルVであり、第1候補が45°方向ベクトルVB2となり、第2候補が直交方向ベクトルVA2となる。図8(c)に示す例では、歩行者P3の場合、居室の出口Eに向かう目標の移動方向ベクトルVであり、第1候補が直交方向ベクトルVA3となり、第2候補が2本の45°方向ベクトルVB31,VB32となる。歩行者P4の場合、居室の出口Eに向かう目標の移動方向ベクトルVであり、第1候補が45°方向ベクトルVB4となり、第2候補が2本の直交方向ベクトルVA41,VA42となる。 In the example shown in FIG. 8B, in the case of the pedestrian P1, the target moving direction vector V 1 toward the exit E of the living room is the first candidate is the orthogonal direction vector V A1 , and the second candidate is the 45 ° direction. The vector V B1 is obtained. For pedestrian P2, a movement direction vector V 2 of the target toward the room exit E, the first candidate is 45 ° direction vector V B2, and the second candidate a perpendicular direction vector V A2. In the example shown in FIG. 8 (c), when the pedestrian P3, a movement direction vector V 3 goal towards the room exit E, first candidate orthogonal direction vector V A3, and the second candidate two The 45 ° direction vectors V B31 and V B32 are obtained. For pedestrian P4, a target moving direction vector V 4 of towards the room exit E, the first candidate is 45 ° direction vector V B4, and the orthogonal direction of the second candidate are two vectors V A41, V A42 and Become.

第1候補のベクトルと第2候補のベクトルを決めると、まず、第1候補のベクトルの方向のセルに移動可能かを判定し、移動できる場合には第1候補のベクトルを選択し、移動できない場合には停止または第2候補のベクトルを選択する。そして、この選択した方向ベクトルを、主方向軸と呼ぶ。   When the first candidate vector and the second candidate vector are determined, it is first determined whether or not the cell can be moved to the cell in the direction of the first candidate vector. If the vector can be moved, the first candidate vector is selected and cannot be moved. In this case, a stop or second candidate vector is selected. The selected direction vector is called a main direction axis.

なお、本実施の形態では、セルオートマトンの1離散時間ステップの実時間は、1セルが30cm×30cmであるので、直交方向ベクトルにおける自由歩行速度が1.3m/sとなるように0.23秒と設定する。自由歩行速度が1.3m/s未満の場合、移動確率P=v/1.3として速度を調整する。また、45°方向ベクトルに対しては、移動確率P=1/√2(なお、√2は2の平方根を示す)として自由歩行速度が等しくなるように設定する。   In this embodiment, the actual time of one discrete time step of the cellular automaton is 0.23 so that the free walking speed in the orthogonal vector is 1.3 m / s because one cell is 30 cm × 30 cm. Set to seconds. When the free walking speed is less than 1.3 m / s, the speed is adjusted with the movement probability P = v / 1.3. For the 45 ° direction vector, the movement probability P = 1 / √2 (where √2 indicates the square root of 2) is set so that the free walking speeds are equal.

ちなみに、人間の歩行行動として、その方向がセルの並びに対して直交方向と斜め45°方向のみとするのは一見すると不自然に思われる。そのことについては、まず、成人男性の平均1歩幅が75〜80cm程度であることにより、本実施の形態における2〜3離散時間ステップが通常の歩行者の1歩に相当する。その場合の直交方向と斜め45°方向以外の1歩当たりの自由歩行速度は約1.2m/sと若干減少するが、急激な速度の増減は発生しないものとして、8×3=24方向に対して自然な歩行状態の再現が可能と考え、シミュレーションを行う。図9には、中心に位置する黒丸で現在の歩行者セルを示しており、28個の白丸で2〜3離散時間ステップ後に移動可能な歩行者セルを示しており、破線の円で成人男性の平均1歩幅を示しており、24本の矢印で移動可能な方向を示している。図9内に示しているように、直交方向及び45°方向への移動は自由歩行速度が1.3m/sであり、その他の方向への移動は自由歩行速度が1.208m/sである。   By the way, as a human walking behavior, it seems unnatural at first glance that the direction is only the direction orthogonal to the direction perpendicular to the cell arrangement. Regarding that, first, the average step length of an adult male is about 75 to 80 cm, so that the 2-3 discrete time steps in the present embodiment correspond to one step of a normal pedestrian. In this case, the free walking speed per step other than the orthogonal direction and the 45 ° direction is slightly reduced to about 1.2 m / s, but it is assumed that there is no sudden increase or decrease in speed, and the direction is 8 × 3 = 24. On the other hand, a simulation is performed on the assumption that a natural walking state can be reproduced. FIG. 9 shows the current pedestrian cell with a black circle located in the center, 28 white circles showing the pedestrian cell that can be moved after 2 to 3 discrete time steps, and a dashed circle with an adult male The average step length is shown, and the direction of movement is indicated by 24 arrows. As shown in FIG. 9, the movement in the orthogonal direction and 45 ° direction has a free walking speed of 1.3 m / s, and the movement in the other direction has a free walking speed of 1.208 m / s. .

次に、図10を参照して、局所近傍則について説明する。人間個体のまわりには、パーソナルスペース(個人空間、個体空間)と呼ばれる目に見えない一種のなわばりが形成されている。人間は、混み合い等でパーソナルスペースが侵されると、気詰まりや不快感により他人から離れたいと感じることが指摘されている。また、歩行時のスペースに関しては、歩行動作をスムーズに行うために必要な余裕を見込んだ幅70cm×長さ100〜200cm程度の歩行帯や、群集流動において各歩行者が前後左右の歩行者との間にとる離隔間隔(概ね左右1m、前方1.5m程度)を表した歩行者の相互間隔が既往研究(例えば、「建築設計資料集成「人間」(2003年日本建築学会編)」P58歩行・運動:運動能力 身長と歩幅の関係、歩行帯と知覚帯、「建築設計資料集成「人間」(2003年日本建築学会編)」P126群集行動:流動の特性 歩行者(非通勤群集)の相互間隔パターン(I)を参照)で示されている。   Next, the local neighborhood rule will be described with reference to FIG. Around the human individual, an invisible kind of so-called personal space (personal space, individual space) is formed. It has been pointed out that when a personal space is invaded due to crowding or the like, humans want to be away from others due to clogging and discomfort. In addition, as for the space during walking, each pedestrian is connected to pedestrians in the front, back, left, and right in a walking zone with a width of about 70 cm and a length of about 100 to 200 cm allowing for a smooth walking motion, and in crowd flow. The distance between pedestrians representing the distance between them (approximately 1m left and right, approximately 1.5m forward) is a past study (for example, “Building Architectural Design Materials“ Human ”(2003 Architectural Institute of Japan)” P58 walking.・ Exercise: Motor ability Relationship between height and stride, gait zone and perception zone, “Architectural design material collection“ Human ”(2003 Architectural Institute of Japan)” P126 Crowd behavior: Flow characteristics Pedestrians (non-commuting crowd) (See spacing pattern (I)).

既往研究や実測結果及び概ね1人/m以上からの他の歩行者の影響を受ける群集流動状態への状態変化が始まることを勘案して、本実施の形態ではパーソナルスペースを設定する。このパーソナルスペースは、直交方向ベクトルと45°方向ベクトルの2種類の方向にベクトルにそれぞれ設定する。主方向軸が直交方向ベクトルの場合、図10(a)に示すように、直交方向型のパーソナルスペースPSを設定する。また、主方向軸が45°方向ベクトルの場合、図10(b)に示すように、45°方向型のパーソナルスペースPSを設定する。この2種類のパーソナルスペースに基づいて、局所近傍則の行動判断ルールを設定する。 The personal space is set in the present embodiment in consideration of past studies and actual measurement results and the start of a state change from about 1 person / m 2 or more to the crowd flow state influenced by other pedestrians. This personal space is set in a vector in two types of directions, an orthogonal direction vector and a 45 ° direction vector. If the main axis is perpendicular to the direction vector, as shown in FIG. 10 (a), sets the personal space PS A in the direction perpendicular type. When the main direction axis is a 45 ° direction vector, a 45 ° direction type personal space PS B is set as shown in FIG. Based on these two types of personal spaces, action determination rules based on local neighborhood rules are set.

直交方向型のパーソナルスペースPSは、図10(a)に示すように、前方向に3個分のセルで構成され、左右方向が歩行者セルPを中心にして3個分のセルで構成される。直交方向型のパーソナルスペースPSは、図10(a)に示すように、歩行者セルPの前方向の9個のセルからなり、その9個のセルに0〜8の略式番号を付している。歩行者セルPから主方向軸に沿って離れるに従って第1列、第2列、第3列とする。45°方向型のパーソナルスペースは、図10(b)に示すように、45°方向に歩行者セルPを含めて3個分のセルで構成され、その45°方向のセルを中心にしてセルが配置される。45°方向型のパーソナルスペースPSは、図10(b)に示すように、歩行者セルPの45°方向の8個のセルからなり、その8個のセルに0〜7の略式番号を付している。歩行者セルPから主方向軸に沿って離れるに従って第0列、第1列、第2列、第3列とする。 Personal space PS A in the direction perpendicular type, as shown in FIG. 10 (a), is composed of a front direction corresponding to three cells, composed of three pieces of the cell left direction about the pedestrian cell P Is done. Personal space PS A in the direction perpendicular type, as shown in FIG. 10 (a), consists of the pedestrian cell nine cells forward of P, given the summary number of 0-8 on the nine cells ing. As the distance from the pedestrian cell P along the main direction axis, the first, second, and third columns are set. As shown in FIG. 10 (b), the 45 ° direction type personal space is composed of three cells including the pedestrian cell P in the 45 ° direction, and the cell is centered on the 45 ° direction cell. Is placed. As shown in FIG. 10 (b), the 45 ° direction type personal space PS B is composed of 8 cells in the 45 ° direction of the pedestrian cell P, and the abbreviated number of 0 to 7 is assigned to the 8 cells. It is attached. As moving away from the pedestrian cell P along the main direction axis, the 0th column, the 1st column, the 2nd column, and the 3rd column are set.

局所近傍則の行動判断について説明する。現ステップで歩行者セルPに存在する歩行者の次ステップでの移動先を判断する場合、現ステップでのパーソナルスペース内での他歩行者の有無、位置から判断し、下記の条件を満たすように選択する。条件1は、直交方向型パーソナルスペースの場合には移動可能セルは6、7、8の番号で示すセルであり、選択優先順位が7、6or8の順の条件であり、45°方向型パーソナルスペースの場合には移動可能セルは4、6、7の番号で示すセルであり、選択優先順位が4、6or7の順の条件である。条件2は、現ステップで移動先は進入可セルである条件である。進入可セルとは、図2に示すように、例えば、床セル、階段セル、入口セル、出口セル、目的地セルである。条件3は、次ステップに移動した際に他歩行者に隣接しない条件である。条件4は、上記3つの条件を同時に満たせない場合は停止または主方向軸の変更の条件である。   The action judgment of the local neighborhood rule will be described. When determining where to move in the next step of a pedestrian existing in the pedestrian cell P in the current step, it is determined from the presence / absence and position of other pedestrians in the personal space at the current step, so that the following conditions are satisfied Select Condition 1 is a cell in which the movable cells are indicated by numbers 6, 7, and 8 in the case of the orthogonal direction type personal space, the selection priority is in the order of 7, 6 or 8, and the 45 ° direction type personal space. In this case, the movable cells are cells indicated by the numbers 4, 6, and 7, and the selection priority is in the order of 4, 6 or 7. Condition 2 is a condition in which the movement destination is an enterable cell in the current step. As shown in FIG. 2, the enterable cell is, for example, a floor cell, a staircase cell, an entrance cell, an exit cell, or a destination cell. Condition 3 is a condition that does not adjoin another pedestrian when moving to the next step. Condition 4 is a condition for stopping or changing the main axis when the above three conditions cannot be satisfied at the same time.

移動先セルが決まった場合、水平部の移動確率を下記の式(3)に従って計算する。基本停止確率は、パーソナルスペース内に他歩行者がいない場合には0.0であり、パーソナルスペース内の第1列に最近接歩行者がいる場合には1.0であり、パーソナルスペース内の第2列に最近接歩行者がいる場合には0.4であり、パーソナルスペース内の第3列に最近接歩行者がいる場合には0.2である。密度係数は、パーソナルスペース内に他歩行者が0〜2人の場合には1.0であり、パーソナルスペース内に他歩行者が3人の場合には0.6であり、パーソナルスペース内に他歩行者が4人の場合には0.3であり、パーソナルスペース内に他歩行者が5人以上の場合には0.0である。移動方向確率は、移動先が直交方向セルの場合には1.0であり、移動先が45°方向セルの場合には1/√2である。また、階段部での移動確率を下記の式(4)に従って計算する。階段係数は、下り方向でパーソナルスペース内に他歩行者が2人以下の場合には0.6であり、下り方向でパーソナルスペース内に他歩行者が3人以上の場合には0.8であり、上り方向でパーソナルスペース内に他歩行者が2人以下の場合には0.4であり、上り方向でパーソナルスペース内に他歩行者が3人以上の場合には0.9である。
When the movement destination cell is determined, the movement probability of the horizontal portion is calculated according to the following equation (3). The basic stop probability is 0.0 when there are no other pedestrians in the personal space, and 1.0 when the nearest pedestrian is in the first row in the personal space. 0.4 when there is a closest pedestrian in the second row, and 0.2 when there is a closest pedestrian in the third row in the personal space. The density coefficient is 1.0 when there are 0 to 2 other pedestrians in the personal space, and 0.6 when there are 3 other pedestrians in the personal space. When there are four other pedestrians, it is 0.3, and when there are five or more other pedestrians in the personal space, it is 0.0. The movement direction probability is 1.0 when the movement destination is an orthogonal cell, and is 1 / √2 when the movement destination is a 45 ° direction cell. Moreover, the movement probability in the staircase is calculated according to the following equation (4). The stair factor is 0.6 when there are 2 or less other pedestrians in the personal space in the downward direction, and 0.8 when there are 3 or more other pedestrians in the personal space in the downward direction. Yes, it is 0.4 when there are two or less other pedestrians in the personal space in the upward direction, and 0.9 when there are three or more other pedestrians in the personal space in the upward direction.

例えば、移動確率が0.3の場合、10ステップの間に3回の確率で移動先セルに移動し、7回の確率で現セルに停止する。移動確率が1.0の場合、必ず次ステップで移動先セルに移動する。移動確率が0.5の場合、次ステップか次々ステップかのいずれかのステップで移動先セルに移動する。但し、移動確率は離散時間ステップ毎に計算されるので、現在の移動確率が0.5の場合でも、次の移動確率で0.5以外の値になることもあるので、次ステップか次々ステップかのいずれかのステップで移動しない場合もある。この局所近傍則での移動確率による行動判断と1離散時間ステップの実時間の0.23s及び1セルの大きさ30cm×30cmにより、群集流動状態での流動係数の1.5人/m・s(階段では1.33人/m・s)を再現する。   For example, if the movement probability is 0.3, the cell moves to the movement destination cell with a probability of 3 times during 10 steps, and stops at the current cell with a probability of 7 times. When the movement probability is 1.0, the movement to the movement destination cell is always performed in the next step. When the movement probability is 0.5, the cell moves to the movement destination cell in either the next step or the step after step. However, since the movement probability is calculated for each discrete time step, even if the current movement probability is 0.5, the next movement probability may be a value other than 0.5. It may not move at any of these steps. Based on the behavior judgment based on the movement probability in the local neighborhood rule, 0.23 s of real time of one discrete time step and 30 cm × 30 cm of one cell, the flow coefficient in the crowd flow state is 1.5 person / m · s. Reproduce (1.33 person / m · s on the stairs).

図11を参照して、居室内の歩行者(避難者)の出口前の滞留における滞留間の移動ルール(特に、出口選択ルール)を説明する。上記の避難予測モデルの理論に従い、「避難者は緊急の事態下ではなるべく早く安全な場所に避難したい」と考えるのが妥当である。そのため、本実施の形態では、居室内の歩行者は、まず、最も近い避難可能な出口を選択し、その出口に向かって避難行動を開始する。そして、随時、各出口の歩行者の流出速度、出口前の滞留人数を考慮して、最も早く退出できると予測される出口を選択し、目標出口を変更して別の出口での滞留に加わると考えるものとする。この選択出口の変更ルールの基本的な考え方を以下に示す。なお、居室に出口が1つの場合、その1つの出口が目標出口であり、出口の変更はない。   With reference to FIG. 11, the movement rule (especially exit selection rule) between the residences in the residence before the exit of the pedestrian (refugee) in a living room is demonstrated. In accordance with the theory of the above evacuation prediction model, it is reasonable to think that “refugees want to evacuate to a safe place as soon as possible in an emergency”. Therefore, in the present embodiment, a pedestrian in the living room first selects the nearest evacuable exit and starts evacuation behavior toward the exit. And, from time to time, considering the outflow speed of pedestrians at each exit and the number of people staying in front of the exit, select the exit that is predicted to be able to leave the earliest, and change the target exit to join the stay at another exit Suppose that The basic concept of this selection exit change rule is shown below. In addition, when there is one exit in the living room, that one exit is the target exit, and there is no change of the exit.

まず、居室内の歩行者は最も近い出口を選択すると設定するが、最初の目標出口を選択した避難開始直後から自分の選択出口の流出状態は他の出口と比較して気になると考えられる。図11(a)に示すように、任意の歩行者P(在室者であり、避難者でもある)を設定した場合、選択した出口Eの幅をB、流動係数をN、出口Eから流出した人数をP1_outとし、自分より選択出口Eの近くにいる歩行者数をP1_froとした場合、任意の歩行者Pの任意の離散時間ステップtにおける残りの避難終了予想時間Tは、式(5)によって計算できる。但し、Nは、式(6)によって計算される。
First, the pedestrian in the room is set to select the nearest exit, but it seems that the outflow state of his / her selected exit is anxious compared to other exits immediately after the start of evacuation when the first target exit is selected. As shown in FIG. 11A, when an arbitrary pedestrian P (a resident and a refugee) is set, the width of the selected exit E 1 is B 1 , the flow coefficient is N 1 , the exit When the number of people who have flowed out of E 1 is P 1_out and the number of pedestrians near the selected exit E 1 is P 1_flo , the remaining estimated evacuation end time at any discrete time step t of any pedestrian P T 1 can be calculated by equation (5). However, N 1 is calculated by equation (6).

一方、居室全体としての任意の離散時間ステップtにおける残りの最短避難終了予想時間Tminは、居室の全ての出口から同時に全員が避難終了する場合の時間である。したがって、図11(b)に示すように、初期在室者数をPとし、幅B,B,Bの3つの出口E,E,Eがある居室とした場合、最短避難終了予想時間Tminは、式(7)によって計算できる。但し、任意の離散時間ステップtに居室内にいる歩行者数Pinは、式(8)によって計算され、各出口の流動係数Nは、式(9)によって計算される。
On the other hand, the remaining at any discrete time step t the shortest evacuation completion expected time T min of the entire room is a time when all ends evacuated simultaneously from all exit the room. Therefore, as shown in FIG. 11B, when the initial number of people in the room is P and the room has three exits E 1 , E 2 , and E 3 with widths B 1 , B 2 , and B 3 , the shortest The estimated evacuation end time T min can be calculated by Equation (7). However, the number of pedestrians P in being in the room at any discrete time step t, are calculated by the equation (8), the flow coefficient N i of each outlet is calculated by Equation (9).

ここで、避難する場合、在室者(特に、出火室の場合)は「居室からできるだけ早く避難したい」ので、選択出口に対する避難終了予想時間Tと最短避難終了予測時間Tminを直感的に比較すると考える。但し、在室者は精密な計算機ではなく、人間であるので、自分の選択出口からの避難終了予想時間Tが他の出口よりも“明らかに遅い”と感じた時点で選択出口を変更すると考える。 Here, when evacuating, the occupant (especially in the case of the fire room) “want to evacuate as soon as possible from the room”, so the intuitive evacuation end time T 1 and the shortest evacuation end prediction time T min for the selected exit are intuitively determined. I think to compare. However, the person in the room is not a precise computer, because it is human, and the evacuation end expected time T 1 from their own choice exit to change the selection exit at the time you feel "apparently slower" than the other exit Think.

避難終了予想時間Tが最短避難終了予測時間Tminより長い場合を考えると、その差はT−Tminであるが、この時間の差は出口先空間の密度による出口流動係数の違いが著しくない場合に限り、避難終了まで大きな変動はないと考えられる。なお、最初に出火室から避難開始するため、出火室における出口先空間の密度の変動はまず有り得ないと考えられる。 When evacuation completion expected time T 1 is considered a case longer than the shortest evacuation estimated end time T min, although the difference is T 1 -T min, the difference of the time difference between the outlet flow coefficient due to the density of the exit destination space Only if it is not significant, it is considered that there will be no major changes until the end of the evacuation. In addition, since the evacuation is started first from the fire chamber, it is considered that the change in the density of the exit space in the fire chamber is unlikely.

そこで、M=(T−Tmin)/Tminとおくと、このMは経過する離散時間ステップ毎にその割合を大きくしてゆくことになる。このMが一定値(例えば、0.1(=10%))に達した時点を他の出口より“明らかにに遅い”と感じて、選択出口の変更を決断する時点と設定する。つまり、(T−Tmin)/Tminが一定値以上になると、選択出口の変更を開始する。 Therefore, when M = (T 1 −T min ) / T min , the ratio of M increases with every passing discrete time step. The point in time when M reaches a certain value (for example, 0.1 (= 10%)) is set as the point in time when it is determined that the selection exit is to be changed, because it is felt “slightly later” than the other exits. That is, when (T 1 −T min ) / T min becomes a certain value or more, the change of the selection exit is started.

選択出口の変更開始後は、その他の出口の中で最も早く避難できると予想される出口を新しく選択して、移動を開始すると考えられる。図11(c)に示すように、当初の選択出口Eの他に幅B,Bの出口E,Eがある場合、各出口E,Eを選択した場合の避難終了予想時間T,Tは、式(10)、式(12)によってそれぞれ計算できる。但し、N,Nは、式(11)、式(13)によってそれぞれ計算される。この出口Eに対する避難終了予想時間Tと出口Eに対する避難終了予想時間Tとを比較して、短い方の時間の出口を選択する。このように、n個の出口がある場合、各出口に対する避難終了予想時間Tを計算し、式(14)により、最も早く避難できると予想される新しい出口を選択し、移動を開始する。なお、当初の選択出口も選択肢に残した上で比較判断を行ってもよいし、選択肢に残さずに比較判断を行ってもよい。なお、上記の出口選択ルールは、複数の出口がある移動空間においても適用できる。
After starting the change of the selected exit, it is considered that the exit is expected to be evacuated earliest among other exits and the movement is started. As shown in FIG. 11C, when there are exits E 2 and E 3 having widths B 2 and B 3 in addition to the initial selection exit E 1 , the evacuation ends when each exit E 2 and E 3 is selected. The expected times T 2 and T 3 can be calculated by equations (10) and (12), respectively. However, N 2 and N 3 are calculated by the equations (11) and (13), respectively. By comparing the evacuation completion expected time T 3 for evacuation completion expected time T 2 and an outlet E 3 for the exit E 2, selects the exit of the shorter time. Thus, if there are n outlet, calculates the evacuation completion expected time T i for each outlet, the equation (14), selecting a new outlet is expected to be evacuated earliest, it starts to move. It should be noted that the comparison determination may be made after leaving the initial selection exit as an option, or the comparison decision may be made without leaving it as an option. The above exit selection rule can also be applied in a moving space having a plurality of exits.

それでは、避難行動シミュレーションシステム1について具体的に説明する。避難行動シミュレーションシステム1は、パソコン等の汎用コンピュータに避難行動シミュレーション用のアプリケーションソフトを組み込んで構成してもよいし、あるいは、専用装置として構成してもよい。   Now, the evacuation behavior simulation system 1 will be specifically described. The evacuation behavior simulation system 1 may be configured by incorporating application software for evacuation behavior simulation into a general-purpose computer such as a personal computer, or may be configured as a dedicated device.

避難行動シミュレーションシステム1は、解析空間データ読込手段2、シミュレーション条件入力手段3、データベース4、シミュレーション結果出力手段5、制御手段6、シミュレーション実行手段7からなる。   The evacuation behavior simulation system 1 includes analysis space data reading means 2, simulation condition input means 3, database 4, simulation result output means 5, control means 6, and simulation execution means 7.

解析空間データ読込手段2は、解析対象の解析空間データをデータベース4から読み込む手段である。この読み込みは、シミュレーション開始時に、制御手段6による命令に応じてコンピュータ内の処理によりデータベース4からコンピュータ内の所定のRAM領域に読み込む。解析空間データは、例えば、図21、図25、図30に示すように、解析対象の居室、廊下、階段等からなる空間(歩行者不在の基本状態)の具体的なデータである。また、解析空間データは、例えば、図2に示すように、その空間のデータにおけるセル情報(進入可セル(床セル、階段セル、入口セル、出口セル、目的地セル等)、進入不可セル(柱・壁セル、什器セル等)やフロア数である。これらの解析空間データは、オペレータによって、データベース4に予め格納される。   The analysis space data reading means 2 is means for reading analysis space data to be analyzed from the database 4. This reading is performed from the database 4 to a predetermined RAM area in the computer by processing in the computer in response to an instruction from the control means 6 at the start of the simulation. For example, as shown in FIGS. 21, 25, and 30, the analysis space data is specific data of a space (basic state in the absence of a pedestrian) made up of analysis target rooms, hallways, stairs, and the like. In addition, for example, as shown in FIG. 2, the analysis space data includes cell information (cells that can be entered (floor cells, stairs cells, entrance cells, exit cells, destination cells, etc.)), cells that cannot enter ( Column, wall cell, fixture cell, etc.) and the number of floors, etc. These analysis space data are stored in advance in the database 4 by the operator.

シミュレーション条件入力手段3は、シミュレーション条件を入力するための手段であり、コンピュータに接続されるキーボードやマウス等が利用される。この入力はシミュレーション開始前にオペレータによって行われ、入力されたシミュレーション条件は制御手段6に送られる。シミュレーション条件としては、例えば、図3に示すように、歩行者の情報(初期人数(初期密度)、初期位置、避難ルート、避難開始時間等)、シミュレーションの終了条件(全員が避難完了)がある。   The simulation condition input means 3 is a means for inputting simulation conditions, and a keyboard, a mouse or the like connected to a computer is used. This input is performed by the operator before the simulation starts, and the input simulation conditions are sent to the control means 6. As the simulation conditions, for example, as shown in FIG. 3, there are pedestrian information (initial number of people (initial density), initial position, evacuation route, evacuation start time, etc.), and simulation end conditions (all evacuation completed). .

データベース4は、コンピュータの内部又は外部に設けられる記憶装置の所定の領域に構成されるデータベースである。データベース4には、例えば、避難行動シミュレーションシステム1で用いる解析空間データや避難行動シミュレーションシステム1でシミュレーションを実施した場合のシミュレーション結果が格納されている。シミュレーション結果は、例えば、各経過時間(各離散時間ステップ)における避難対象の解析空間における歩行者の移動の様子を示す描画データ、経過時間に対する累計退出者数、流動係数、速度等の数値データがある。   The database 4 is a database configured in a predetermined area of a storage device provided inside or outside the computer. The database 4 stores, for example, analysis space data used in the evacuation behavior simulation system 1 and simulation results when the evacuation behavior simulation system 1 performs a simulation. The simulation result includes, for example, drawing data indicating the movement of the pedestrian in the analysis space to be evacuated at each elapsed time (each discrete time step), and numerical data such as the total number of people leaving the passage, the flow coefficient, and the speed. is there.

シミュレーション結果出力手段5は、避難行動シミュレーションシステム1でシミュレーションを実施している場合にそのシミュレーション結果を順次出力(あるいは、過去に行ったシミュレーションの結果を出力)するための手段であり、コンピュータに接続されるディスプレイやプリンタ等が利用される。出力するシミュレーション結果としては、例えば、図24、図28、図29、図37〜39に示すように、各経過時間における避難対象の解析空間における歩行者の移動の様子を示す画面描画、図22、図23、図26、図27、図31〜36に示すように、経過時間に対する累計退出者数、流動係数の数値出力(グラフ出力)がある。   The simulation result output means 5 is a means for sequentially outputting the simulation results (or outputting the results of the simulation performed in the past) when the simulation is performed by the evacuation behavior simulation system 1 and connected to the computer. A display or a printer is used. As a simulation result to be output, for example, as shown in FIGS. 24, 28, 29, and 37 to 39, a screen drawing showing a pedestrian's movement in the analysis space of the evacuation target at each elapsed time, FIG. 23, FIG. 26, FIG. 27, and FIGS. 31 to 36, there are numerical output (graph output) of the cumulative number of people leaving and the flow coefficient with respect to the elapsed time.

制御手段6は、避難行動シミュレーションシステム1におけるシミュレーションのメインとなる処理を行う。制御手段6による処理を図12のフローチャートに沿って説明する。オペレータは、避難行動シミュレーションシステム1を起動し、シミュレーション条件入力手段3によってシミュレーション条件を入力する。また、オペレータは、解析を行いたい解析空間(例えば、居室だけの空間、居室や廊下等からなる1フロア(あるいは、1階建て)の空間、複数階建ての複数のフロアからなる空間)を指定する。そして、オペレータは、避難行動シミュレーションシステム1にシミュレーションを開始させる。   The control means 6 performs a main process of simulation in the evacuation behavior simulation system 1. The process by the control means 6 is demonstrated along the flowchart of FIG. The operator activates the evacuation behavior simulation system 1 and inputs simulation conditions through the simulation condition input means 3. In addition, the operator designates an analysis space (for example, a space only for a living room, a one-floor (or one-story) space consisting of a living room or a corridor, a space consisting of a plurality of multi-story floors) to be analyzed. To do. Then, the operator causes the evacuation behavior simulation system 1 to start simulation.

まず、制御手段6では、解析空間データ読込手段2に読込命令を出して、データベース4から解析空間データを読み込ませる(S10)。そして、制御手段6では、解析空間における各セルに、シミュレーション条件の初期密度に応じて歩行者をランダムまたは位置を指定して配置させる(S11)。基本的には、各居室内に歩行者を配置するが、廊下や階段等にも歩行者を配置してもよい。各歩行者には、歩行者番号(1〜n)が付与されている。また、制御手段6では、歩行者毎に、その歩行者が歩行可能な最大歩行速度(自由歩行速度)を決定する(S12)。設定可能な上限の速度は、1.3m/sである。そして、離散時間ステップの実行時間=0.23s毎に以下の処理を行う。   First, the control means 6 issues a read command to the analysis space data reading means 2 to read the analysis space data from the database 4 (S10). And the control means 6 arrange | positions a pedestrian to each cell in analysis space according to the initial density of simulation conditions according to random or a position (S11). Basically, pedestrians are arranged in each room, but pedestrians may also be arranged in hallways and stairs. Each pedestrian is assigned a pedestrian number (1 to n). Further, the control means 6 determines the maximum walking speed (free walking speed) at which each pedestrian can walk (S12). The upper limit speed that can be set is 1.3 m / s. Then, the following processing is performed every execution time of the discrete time step = 0.23 s.

制御手段6では、解析空間内のセル(セル番号(1,1)〜セル番号(m,n))からセルを順次抽出する(S13)。そして、制御手段6では、そのセルが歩行者セルか否かを判定する(S14)。   The control means 6 sequentially extracts cells from the cells in the analysis space (cell number (1, 1) to cell number (m, n)) (S13). And the control means 6 determines whether the cell is a pedestrian cell (S14).

S14にて歩行者セルと判定した場合、制御手段6では、その歩行者セルの歩行者が避難完了状態か否かを判定する(S15)。この判定では、例えば、シミュレーションの終了条件で居室避難の場合には歩行者が居室から退出していると避難完了状態であり、階避難の場合には歩行者が移動空間等から退出し、階段に流入または屋外へ退出していると避難完了状態であり、全館避難の場合には歩行者が建物から退出していると避難完了状態である。S15にて歩行者が避難完了状態でないと判定した場合、制御手段6では、その歩行者セルに対してシミュレーション実行手段7による歩行者避難行動処理を行い、その歩行者セルおよび移動する場合は移動先セルについての次のステップでの予定状態量を決定する(S16)。このシミュレーション実行手段7での歩行者避難行動処理については後で詳細に説明する。   When it determines with a pedestrian cell in S14, the control means 6 determines whether the pedestrian of the pedestrian cell is an evacuation completion state (S15). In this determination, for example, in the case of evacuation in the room under the simulation end condition, if the pedestrian has left the room, the evacuation has been completed, and in the case of floor evacuation, the pedestrian has exited from the moving space etc. The evacuation is complete when the vehicle enters or leaves the building, and the evacuation is complete when the pedestrian has left the building in the case of evacuation of the entire building. When it is determined in S15 that the pedestrian is not in the evacuation completion state, the control means 6 performs a pedestrian evacuation action process by the simulation execution means 7 for the pedestrian cell, and moves when the pedestrian cell and the pedestrian move. The scheduled state quantity in the next step for the previous cell is determined (S16). The pedestrian evacuation action process in the simulation execution means 7 will be described in detail later.

S14にて歩行者セルでないと判定した場合、制御手段6では、そのセルについての次ステップの予定状態量が決定しているか否かを判定する(S17)。S17にて次ステップの予定状態量が決定していないと判定した場合、制御手段6では、次の予定状態量として現在の状態量を設定する(S18)。   When it determines with it not being a pedestrian cell in S14, the control means 6 determines whether the plan state quantity of the next step about the cell is determined (S17). If it is determined in S17 that the scheduled state quantity of the next step has not been determined, the control means 6 sets the current state quantity as the next scheduled state quantity (S18).

抽出したセルに対する処理が終了すると、制御手段6では、全てのセル(セル番号(1,1)〜セル番号(m,n))の次ステップでの予定状態量が決定しているか否かを判定する(S19)。S19にて全てのセルの次ステップでの予定状態量が決定していないと判定した場合、制御手段6では、S13の処理に戻って、次のセル番号のセルに対する処理を行い、解析空間内の全てのセルに対する処理を順次行う。   When the processing for the extracted cells is completed, the control means 6 determines whether or not the scheduled state quantities in the next step of all the cells (cell number (1, 1) to cell number (m, n)) have been determined. Determine (S19). If it is determined in S19 that the planned state quantity in the next step of all the cells has not been determined, the control means 6 returns to the process of S13, performs the process for the cell of the next cell number, and in the analysis space The processing is sequentially performed on all the cells.

S19にて全てのセルの次ステップでの予定状態量が決定したと判定した場合、制御手段6では、全てのセルの状態量を予定状態量で遷移し、ステップ数を1加算する(S20)。そして、制御手段6では、シミュレーション結果出力手段5に描画命令を出して、現ステップでの解析空間における歩行者の移動の様子を示す画面を描画する(S21)。また、制御手段6では、シミュレーション結果出力手段5にファイル出力命令を出して、現ステップでの累計退出者数、流動係数等のデータをファイル出力する(S22)。この出力するデータは、オペレータが指定したものを出力する。   When it is determined in S19 that the planned state quantity in the next step of all the cells has been determined, the control means 6 transitions the state quantity of all the cells with the planned state quantity and adds 1 to the number of steps (S20). . Then, the control means 6 issues a drawing command to the simulation result output means 5 and draws a screen showing the movement of the pedestrian in the analysis space at the current step (S21). Further, the control means 6 issues a file output command to the simulation result output means 5 and outputs data such as the total number of people leaving the current step and the flow coefficient in a file (S22). This output data is output by the operator.

そして、制御手段6では、解析空間から歩行者セルが無くなったか否か(避難完了か否か)を判定する(S23)。S23にて解析空間から歩行者セルが無くなっていないと判定した場合、制御手段6では、S13に戻って、次ステップでの処理を行う。S23にて解析空間から歩行者セルが無くなったと判定した場合、制御手段6では、シミュレーションを終了する。この判定では、例えば、シミュレーションの終了条件で居室避難の場合には解析空間の居室から全て歩行者が退出しているとシミュレーション終了(避難完了)であり、階避難の場合には解析空間の階から全ての歩行者が退出し、階段に流入または屋外へ退出しているとシミュレーション終了(避難完了)であり、全館避難の場合には解析空間の建物から全ての歩行者が退出しているとシミュレーション終了(避難完了)である。なお、シミュレーションの開始から終了までの時間が、避難行動の予測時間になる。   Then, the control means 6 determines whether or not there is no pedestrian cell from the analysis space (whether evacuation is completed) (S23). If it is determined in S23 that there is no pedestrian cell from the analysis space, the control means 6 returns to S13 and performs the process in the next step. When it is determined in S23 that there are no pedestrian cells from the analysis space, the control means 6 ends the simulation. In this determination, for example, in the case of evacuation in the room under the simulation end condition, the simulation ends (evacuation completion) when all pedestrians have left the room in the analysis space, and in the case of floor evacuation, the floor of the analysis space. When all the pedestrians have exited, entered the stairs or exited outdoors, the simulation is complete (evacuation completed). In the case of evacuation of the entire building, all pedestrians have exited from the building in the analysis space. The simulation is complete (evacuation completed). The time from the start to the end of the simulation is the predicted time for the evacuation action.

シミュレーション実行手段7は、各歩行者セルに対して歩行者避難行動処理を行い、歩行者の次ステップでの予定状態量(移動先セルに移動or停止)を決定する。シミュレーション実行手段7による処理を図13のフローチャートに沿って説明する。   The simulation execution means 7 performs a pedestrian evacuation action process for each pedestrian cell, and determines a planned state quantity (moving or stopped at the destination cell) in the next step of the pedestrian. The process by the simulation execution means 7 is demonstrated along the flowchart of FIG.

シミュレーション実行手段7では、まず、歩行者セルに存在する歩行者の歩行者番号を取得する(S30)。そして、シミュレーション実行手段7では、その歩行者(歩行者セル)が居室内にいるか否かを判定する(S31)。S31にて居室内にいないと判定した場合、シミュレーション実行手段7では、選択出口が決まっているか否かを判定する(S32)。S32にて選択出口が決まっていないと判定した場合、シミュレーション実行手段7では、選択出口を決定する(S33)。例えば、廊下にいる歩行者の場合には廊下の出口を選択出口とし(但し、1階の廊下にいる歩行者の場合には建物の出口を選択出口とする)、階段にいる歩行者の場合には階段の出口を選択出口とする。なお、シミュレーションの終了条件が居室避難の場合、S31の判定はYESのみであり、S32、S33の処理を行わない。   In the simulation execution means 7, first, the pedestrian number of the pedestrian existing in the pedestrian cell is acquired (S30). Then, the simulation execution means 7 determines whether or not the pedestrian (pedestrian cell) is in the living room (S31). If it is determined in S31 that the user is not in the room, the simulation execution means 7 determines whether a selection exit has been determined (S32). If it is determined in S32 that the selection exit has not been determined, the simulation execution means 7 determines the selection exit (S33). For example, in the case of a pedestrian in the corridor, the exit of the corridor is the selected exit (however, in the case of a pedestrian in the first floor corridor, the exit of the building is the selected exit), and in the case of a pedestrian on the stairs The exit of the stairs will be the selected exit. When the simulation end condition is room evacuation, the determination in S31 is only YES, and the processes in S32 and S33 are not performed.

S31にて居室内にいると判定した場合、シミュレーション実行手段7では、その歩行者がいる居室の避難開始時間を経過しているか否かを判定する(S34)。S34にて居室の避難開始時間を経過していないと判定した場合、シミュレーション実行手段7では、各処理を行わずに、歩行者情報を更新し、次ステップの予定状態量(停止)を設定する(S45)。例えば、火事で避難する場合、出火室から最初に避難し、その出火の情報が伝わってから他の居室からの避難が開始するので、出火室の避難開始時間を基準とし、他の居室の避難開始時間はその基準時間から所定時間経過した時間が設定される。また、同じ居室内の歩行者でも、歩行者毎に避難開始時間を変えてもよい。なお、シミュレーションの終了条件が居室避難の場合、居室内の全ての歩行者に同じ避難開始時間が設定されているときにはS34の判定はYESのみであり、居室内の歩行者に異なる避難開始時間が設定されているときにはS34の判定はYES/NOがある。   When it is determined in S31 that the user is in the room, the simulation execution means 7 determines whether or not the evacuation start time of the room in which the pedestrian is present has elapsed (S34). When it is determined in S34 that the evacuation start time of the room has not elapsed, the simulation execution means 7 updates the pedestrian information without setting each process, and sets the scheduled state quantity (stop) for the next step. (S45). For example, when evacuating due to a fire, evacuation is started first from the fire room, and evacuation from other rooms starts after information on the fire is transmitted. The start time is set to a time when a predetermined time has elapsed from the reference time. Moreover, even if it is a pedestrian in the same living room, you may change evacuation start time for every pedestrian. When the simulation end condition is a room evacuation, when the same evacuation start time is set for all pedestrians in the room, the determination in S34 is only YES, and a different evacuation start time for pedestrians in the room. When it is set, the determination in S34 is YES / NO.

S34にて居室の避難開始時間を経過していると判定した場合、シミュレーション実行手段7では、居室における選択出口優先順が決まっているか否かを判定する(S35)。S35にて選択出口優先順が決まっていないと判定した場合、シミュレーション実行手段7では、居室の各選択出口の優先順を決定する(S36)。ここでは、上記の居室内の歩行者の滞留間の移動ルールに従って優先順を決定する。そして、シミュレーション実行手段7では、第1選択出口で居室から最短で避難可能か否かを判定する(S37)。ここでは、各出口に対する避難終了予測時間を比較することによって判定する。S37にて第1選択出口で居室から最短で避難不能と判定した場合、シミュレーション実行手段7では、優先順に応じて選択出口を変更する(S38)。なお、居室の出口が1つの場合、S35とS37の各判定がYESのみである。   When it is determined in S34 that the evacuation start time of the room has elapsed, the simulation execution means 7 determines whether or not the priority order of selection exits in the room is determined (S35). If it is determined in S35 that the priority order of selection exits has not been determined, the simulation execution means 7 determines the priority order of each selection exit in the room (S36). Here, the priority order is determined according to the movement rule between the pedestrians staying in the room. Then, the simulation execution means 7 determines whether or not evacuation is possible in the shortest time from the living room at the first selection exit (S37). Here, the determination is made by comparing the predicted evacuation end time for each exit. If it is determined that the evacuation is impossible in the shortest time from the room at the first selection exit at S37, the simulation execution means 7 changes the selection exit according to the priority order (S38). In addition, when there is one exit of a living room, each determination of S35 and S37 is only YES.

選択出口が決定すると、シミュレーション実行手段7では、選択出口と歩行者との位置関係から第1候補の方向ベクトルと第2候補の方向ベクトルを決定し、第1候補の方向ベクトルと第2候補の方向ベクトルの中から主方向軸を決定する(S39)。そして、シミュレーション実行手段7では、その決定した主方向軸を用いて、局所近傍則での行動判断を行う(S40)。ここでは、主方向軸が直交方向ベクトルの場合には直交方向型パーソナルスペースを設定し、主方向軸が45°方向ベクトルの場合には45°方向型パーソナルスペースを設定し、パーソナルスペース内で移動先セルを決定し(移動先セルがない場合は停止または主方向軸の変更)、パーソナルスペース内に存在する他歩行者の位置、人数や移動方向(階段の場合は上りと下りも考慮)に応じて移動確率を計算し、移動確率に応じて次ステップで移動先セルに移動するかあるいは次ステップで現セルで停止するかを決定する。   When the selection exit is determined, the simulation execution means 7 determines the direction vector of the first candidate and the direction vector of the second candidate from the positional relationship between the selection exit and the pedestrian, and the direction vector of the first candidate and the second candidate. A main direction axis is determined from the direction vector (S39). Then, the simulation execution means 7 performs an action determination based on the local neighborhood rule using the determined main direction axis (S40). Here, when the main direction axis is an orthogonal direction vector, an orthogonal type personal space is set, and when the main direction axis is a 45 ° direction vector, a 45 ° direction personal space is set and moved in the personal space. Decide the destination cell (stop or change main direction axis if there is no destination cell), position of other pedestrians in the personal space, number of people and direction of movement (in the case of stairs, consider up and down) Accordingly, the movement probability is calculated, and whether to move to the movement destination cell in the next step or to stop in the current cell in the next step is determined according to the movement probability.

シミュレーション実行手段7では、局所近傍則での行動判断で次ステップでの移動先セルが決定したか否かを判定する(S41)。S41にて次ステップでの移動先セルが決定したと判定した場合、シミュレーション実行手段7では、歩行者情報を更新し、次ステップの予定状態量(決定した移動先セルに移動)を設定する(S45)。   In the simulation execution means 7, it is determined whether or not the destination cell in the next step has been determined by action determination based on the local neighborhood rule (S41). If it is determined in S41 that the destination cell in the next step has been determined, the simulation execution means 7 updates the pedestrian information and sets the scheduled state quantity (moving to the determined destination cell) in the next step ( S45).

S41にて次ステップでの移動先セルが決定していないと判定した場合、シミュレーション実行手段7では、この歩行者が前ステップで停止しているか否かを判定する(S42)。S42にて前ステップで停止していると判定した場合、シミュレーション実行手段7では、主方向軸として残りの候補の方向ベクトルに変更する(S43)。そして、シミュレーション実行手段7では、その変更した主方向軸を用いて、局所近傍則での行動判断を行う(S44)。そして、シミュレーション実行手段7では、歩行者情報を更新し、S44で局所近傍則での行動判断を行っている場合にはその行動判断での結果に基づいて次ステップの予定状態量を設定し、S44で局所近傍則での行動判断を行っていない場合にはS40での行動判断での結果に基づいて次ステップの予定状態量を設定する(S45)。   If it is determined in S41 that the destination cell in the next step has not been determined, the simulation execution means 7 determines whether or not this pedestrian has stopped in the previous step (S42). If it is determined in S42 that the operation has stopped in the previous step, the simulation execution means 7 changes the remaining direction vector as the main direction axis (S43). Then, the simulation execution means 7 performs an action determination based on the local neighborhood rule using the changed main direction axis (S44). And in the simulation execution means 7, when the pedestrian information is updated, and the behavior determination based on the local neighborhood rule is performed in S44, the scheduled state quantity of the next step is set based on the result of the behavior determination, If the action determination based on the local neighborhood rule is not performed in S44, the scheduled state quantity of the next step is set based on the result of the action determination in S40 (S45).

次に、本実施の形態に係る避難行動シミュレーションシステム1で実際にシミュレーションを行った実施例を示す。ここでは、単純な通路モデルを用いたシミュレーション、単純な階段モデルを用いたシミュレーション、建物内の任意の居室のモデルを用いた居室避難でのシミュレーション、建物の任意の階のモデルを用いた居室+廊下避難のシミュレーション、3階建の建物の2階部分と3階部分のモデルを用いた居室+廊下+階段避難のシミュレーションの各実施例を示す。   Next, an example in which a simulation is actually performed by the evacuation behavior simulation system 1 according to the present embodiment will be described. Here, a simulation using a simple passage model, a simulation using a simple staircase model, a simulation of evacuation using a model of any room in a building, a room using a model of any floor in the building + Example of simulation of corridor evacuation Each example of simulation of living room + corridor + stair evacuation using models of the second and third floors of a three-story building is shown.

まず、図14〜図17を参照して、通路でのシミュレーションの実施例を説明する。図14は、通路の解析空間データ(通路モデル)である。図15は、図14の各通路モデルでのシミュレーションの結果(密度と速度の関係)である。図16は、図14の各通路モデルでのシミュレーションの結果(密度と流動係数の関係)である。図17は、図14の直交方向の通路モデルでのシミュレーションの画面描画である。   First, an example of simulation in a passage will be described with reference to FIGS. FIG. 14 shows passage analysis space data (passage model). FIG. 15 shows the result of simulation (relationship between density and speed) in each passage model of FIG. FIG. 16 shows the result of simulation (relationship between density and flow coefficient) in each passage model of FIG. FIG. 17 is a screen drawing of the simulation in the orthogonal path model of FIG.

居室、居室+通路、居室+通路+階段等の実際の建物を解析空間データとしてシミュレーションを行った場合、各出口や各合流地点等では均一な密度で流動状態が維持することが困難であるので、密度と流動係数との関係の再現を安定して示すことは難しい。そこで、単純な通路に対して本実施の形態に係る避難行動シミュレーションシステム1によってシミュレーションを行い、歩行者の各密度に対して、水平部歩行での再現目標とする速度と流動係数(特に、群集流動状態で1.5人/m・s)が得られることを示す。   When a simulation is performed using analysis space data for an actual building such as a living room, living room + passage, living room + passage + stairs, etc., it is difficult to maintain a fluid state at a uniform density at each exit and each confluence. It is difficult to stably show the reproduction of the relationship between density and flow coefficient. Therefore, a simple passage is simulated by the evacuation behavior simulation system 1 according to the present embodiment, and a speed and a flow coefficient (particularly, crowds) that are targets for reproduction in horizontal walking for each density of pedestrians. It shows that 1.5 person / m · s) is obtained in the fluidized state.

解析空間データについて説明する。解析空間データは、図14に示すように、直交方向の通路(全長23.40m、幅3.00m)、1/3斜行方向の通路(全長24.66m、幅3.03m)、1/2斜行方向の通路(全長22.80m、幅3.02m)、45°方向の通路(全長22.06m、幅2.97m)の4つの通路モデルである。この各通路モデルにおいて、右端は同じ通路モデルの左端に空間的に連結しており、歩行者はこの空間内を一定密度でループする。なお、1/3斜行方向とはtan−1(1/3)の方向(すなわち、18.4°方向)を示し、1/2斜行方向とはtan−1(1/2)の方向(すなわち、26.6°方向)を示す。 The analysis space data will be described. As shown in FIG. 14, the analysis space data includes an orthogonal path (total length 23.40 m, width 3.00 m), 1/3 oblique path (total length 24.66 m, width 3.03 m), 1 / This is a four-passage model consisting of two oblique passages (total length 22.80 m, width 3.02 m) and 45 ° direction passage (total length 22.06 m, width 2.97 m). In each passage model, the right end is spatially connected to the left end of the same passage model, and the pedestrian loops in the space at a constant density. The 1/3 skew direction indicates a tan −1 (1/3) direction (ie, 18.4 ° direction), and the 1/2 skew direction indicates a tan −1 (1/2) direction. (Ie, 26.6 ° direction).

シミュレーション条件について説明する。初期密度は、0.0〜4.0人/mの範囲において0.1人/m刻みとし、歩行者の位置はランダムとする。1離散時間ステップは、0.23sである。速度は、各歩行者が通路モデルの左端から右端まで移動するのに要した時間の平均から計算される。流動係数は、260時間ステップ(約60秒)あたりの通路モデルの一定断面(例えば、右端部の断面)を通過した人数を計測することにより計算される。 The simulation conditions will be described. The initial density is in increments of 0.1 person / m 2 in the range of 0.0 to 4.0 person / m 2 , and the position of the pedestrian is random. One discrete time step is 0.23 s. The speed is calculated from the average time required for each pedestrian to move from the left end to the right end of the passage model. The flow coefficient is calculated by measuring the number of people who have passed through a fixed section (eg, the right end section) of the passage model per 260 time steps (about 60 seconds).

避難行動シミュレーションシステム1では、通路モデル毎に、各方向の通路モデルについてそれぞれ5回シミュレーションを行った。そして、この5回のシミュレーションの平均から求めた密度と速度との関係を図15に示し、密度と流動係数との関係を図16に示す。また、直交方向の通路モデルについて、密度が0.5人/m、1.0人/m、2.0人/m、3.0人/m、4.0人/mの場合の歩行者の移動の様子を示す画面の描画結果を図17(a)〜(e)に示す。 In the evacuation behavior simulation system 1, the simulation was performed five times for each path model for each path model. FIG. 15 shows the relationship between density and speed obtained from the average of these five simulations, and FIG. 16 shows the relationship between density and flow coefficient. In addition, with respect to the passage model in the orthogonal direction, the density is 0.5 person / m 2 , 1.0 person / m 2 , 2.0 person / m 2 , 3.0 person / m 2 , 4.0 person / m 2. FIGS. 17A to 17E show the drawing results of the screen showing the movement of the pedestrian in the case of.

図15では、破線VP0で示すグラフが再現目標の速度であり、図4(a)に示す水平部歩行での密度と速度との関係に相当する。また、実線VP1で示すグラフが直交方向の通路モデルでの速度のシミュレーション結果であり、実線VP2で示すグラフが斜め1/3方向の通路モデルでの速度のシミュレーション結果であり、実線VP3で示すグラフが斜め1/2方向の通路モデルでの速度のシミュレーション結果であり、実線VP4で示すグラフが45°方向の通路モデルでの速度のシミュレーション結果である。各通路モデルの速度のシミュレーション結果VP1,VP2,VP3,VP4と再現目標の速度VP0とを比較すると、高精度に目標とする速度を再現できている。 In FIG. 15, the graph indicated by the broken line VP0 is the speed of the reproduction target, and corresponds to the relationship between the density and speed in the horizontal portion walking shown in FIG. Further, the graph indicated by the solid line V P1 is the simulation result of the speed in the orthogonal passage model, the graph indicated by the solid line V P2 is the simulation result of the speed in the oblique 1/3 direction passage model, and the solid line V P3 The graph shown by is a simulation result of the speed in the diagonal ½ direction passage model, and the graph shown by the solid line VP4 is the simulation result of the velocity in the 45 ° direction passage model. When the simulation results V P1 , V P2 , V P3 , and V P4 of the speed of each passage model are compared with the speed V P0 of the reproduction target, the target speed can be reproduced with high accuracy.

図16では、破線FP0で示すグラフが再現目標の流動係数であり、図4(b)に示す水平部歩行での密度と流動係数との関係に相当する。また、実線FP1で示すグラフが直交方向の通路モデルでの流動係数のシミュレーション結果であり、実線FP2で示すグラフが斜め1/3方向の通路モデルでの流動係数のシミュレーション結果であり、実線FP3で示すグラフが斜め1/2方向の通路モデルでの流動係数のシミュレーション結果であり、実線FP4で示すグラフが45°方向の通路モデルでの流動係数のシミュレーション結果である。各通路モデルの流動係数のシミュレーション結果FP1,FP2,FP3,FP4と再現目標の流動係数FP0とを比較すると、高精度に目標とする流動係数を再現できている。特に、群集流動状態で概ね1.5人/m・sの流動係数を再現できている。 In FIG. 16, the graph indicated by the broken line FP0 is the flow coefficient of the reproduction target, and corresponds to the relationship between the density and the flow coefficient in the horizontal walking shown in FIG. The graph indicated by the solid line FP1 is a simulation result of the flow coefficient in the orthogonal passage model, and the graph indicated by the solid line FP2 is the simulation result of the flow coefficient in the oblique 3 direction passage model, which is indicated by the solid line. a graph indicated by F P3 is the result of a simulation of the flow coefficient in the oblique 1/2 direction of passage models, the simulation results of the flow coefficient of a graph is 45 ° direction of the passage model shown by the solid line F P4. Comparing the simulation results F P1, F P2, F P3 , F P4 and reproduction target flow coefficient F P0 flow coefficient of each passage models are able to reproduce the flow coefficient as a target with high precision. In particular, a flow coefficient of approximately 1.5 person / m · s can be reproduced in the crowd flow state.

次に、図18〜図20を参照して、階段でのシミュレーションの実施例を説明する。図18は、階段の解析空間データ(階段モデル)である。図19は、図18の階段モデルでのシミュレーションの結果(密度と速度の関係)である。図20は、図18の階段モデルでのシミュレーションの結果(密度と流動係数の関係)である。   Next, with reference to FIGS. 18-20, the Example of the simulation in a staircase is described. FIG. 18 shows staircase analysis space data (stair model). FIG. 19 shows the result of simulation (relationship between density and speed) in the staircase model of FIG. FIG. 20 shows a simulation result (relationship between density and flow coefficient) in the staircase model of FIG.

ここでも、単純な階段に対して本実施の形態に係る避難行動シミュレーションシステム1によってシミュレーションを行い、歩行者の各密度に対して、階段部歩行(上りと下り)での再現目標とする速度と流動係数(特に、群集流動状態で1.33人/m・s)が得られることを示す。   Here again, a simulation is performed by the evacuation behavior simulation system 1 according to the present embodiment for a simple staircase, and for each density of pedestrians, the speed to be reproduced in staircase walking (up and down) It shows that a flow coefficient (particularly 1.33 person / m · s in a crowd flow state) is obtained.

解析空間データについて説明する。解析空間データは、図18(a)に示すように3階から2階までの階段(通路幅1.2m、階段部長さ3.0m、踊り場長さ1.2m)、図18(b)に示すように2階から1階までの階段(通路幅1.2m、階段部長さ3.0m、踊り場長さ1.2m)の2つの階段モデルである。ここでは、1階階段出口SEと3階階段入口SGとは空間的に連結しており、歩行者はこの空間内を一定密度でループする。   The analysis space data will be described. As shown in FIG. 18 (a), the analysis space data is obtained from the 3rd floor to the 2nd floor (passage width 1.2m, staircase length 3.0m, landing length 1.2m), FIG. 18 (b). As shown, there are two staircase models from the second floor to the first floor (passage width 1.2m, staircase section length 3.0m, landing hall length 1.2m). Here, the 1st floor stairway exit SE and the 3rd floor stairway entrance SG are spatially connected, and a pedestrian loops in this space at a constant density.

シミュレーション条件について説明する。初期密度は、0.0〜4.0人/mの範囲において0.1人/m刻みとし、歩行者の位置はランダムとする。1離散時間ステップは、0.23sである。下り速度は、各歩行者が階段モデルの3階階段入口SGから1階階段出口SEまで移動するのに要した時間の平均から計算される。上り速度は、各歩行者が階段モデルの1階階段出口SEから3階階段入口SGまで移動するのに要した時間の平均から計算される。流動係数は、260時間ステップ(約60秒)あたりの階段モデルの一定断面(例えば、1階階段出口SEでの断面)を通過した人数を計測することにより計算される。 The simulation conditions will be described. The initial density is in increments of 0.1 person / m 2 in the range of 0.0 to 4.0 person / m 2 , and the position of the pedestrian is random. One discrete time step is 0.23 s. The descending speed is calculated from the average time required for each pedestrian to move from the third-floor staircase entrance SG to the first-floor stairway exit SE of the staircase model. The ascending speed is calculated from the average time required for each pedestrian to move from the first floor stairway exit SE to the third floor stairway entrance SG of the staircase model. The flow coefficient is calculated by measuring the number of people who have passed through a fixed section of the staircase model (for example, a cross section at the first floor stairway exit SE) per 260 time steps (about 60 seconds).

避難行動シミュレーションシステム1では、2つの階段モデルを用いて、上り方向と下り方向についてそれぞれ5回シミュレーションを行った。そして、この上り方向と下り方向における5回のシミュレーションの平均から求めた密度と速度との関係を図19に示し、密度と流動係数との関係を図20に示す。   In the evacuation behavior simulation system 1, the simulation was performed five times in the upward direction and the downward direction using two staircase models. FIG. 19 shows the relationship between the density and speed determined from the average of five simulations in the upward and downward directions, and FIG. 20 shows the relationship between the density and the flow coefficient.

図19では、破線VSU0で示すグラフが上り方向の再現目標の速度であり、図6(a)に示す階段部(上り)歩行での密度と速度との関係に相当する。また、破線VSD0で示すグラフが下り方向の再現目標の速度であり、図5(a)に示す階段部(下り)歩行での密度と速度との関係に相当する。また、実線VSU1で示すグラフが階段モデルの上り方向での速度のシミュレーション結果であり、実線VSD1で示すグラフが階段モデルの下り方向での速度のシミュレーション結果である。階段モデルの上り方向での速度のシミュレーション結果VSU1と再現目標の速度VSU0とを比較すると、高精度に上り方向での目標とする速度を再現できている。また、階段モデルの下り方向での速度のシミュレーション結果VSD1と再現目標の速度VSD0とを比較すると、高精度に下り方向での目標とする速度を再現できている。 In FIG. 19, the graph indicated by the broken line VSU0 is the speed of the reproduction target in the upward direction, and corresponds to the relationship between the density and speed in the staircase (upward) walking shown in FIG. Further, the graph indicated by the broken line VSD0 is the speed of the reproduction target in the downward direction, and corresponds to the relationship between the density and speed in the staircase (downward) walking shown in FIG. Also, the speed of the simulation results for the uplink of the graph staircase model shown by the solid line V SU1, a graph indicated by a solid line V SD1 is the speed of the simulation results for the downlink stairs model. When the simulation result V SU1 of the speed in the up direction of the stair model is compared with the speed V SU0 of the reproduction target, the target speed in the up direction can be reproduced with high accuracy. Further, when the simulation result V SD1 of the speed in the down direction of the staircase model is compared with the speed V SD0 of the reproduction target, the target speed in the down direction can be reproduced with high accuracy.

図20では、破線FSU0で示すグラフが上り方向の再現目標の流動係数であり、図6(b)に示す階段部(上り)歩行での密度と流動係数との関係に相当する。また、破線FSD0で示すグラフが下り方向の再現目標の流動係数であり、図5(b)に示す階段部(下り)歩行での密度と流動係数との関係に相当する。また、実線FSU1で示すグラフが階段モデルの上り方向での流動係数のシミュレーション結果であり、実線FSD1で示すグラフが階段モデルの下り方向での流動係数のシミュレーション結果である。階段モデルの上り方向での流動係数のシミュレーション結果FSU1と再現目標の流動係数FSU0とを比較すると、高精度に上り方向での目標とする流動係数を再現できている。また、階段モデルの下り方向での流動係数のシミュレーション結果FSD1と再現目標の流動係数FSD0とを比較すると、高精度に下り方向での目標とする流動係数を再現できている。特に、群集流動状態で概ね1.33人/m・sの流動係数を再現できている。 In FIG. 20, the graph indicated by the broken line FSU0 is the flow coefficient of the upward reproduction target, which corresponds to the relationship between the density and the flow coefficient in the staircase (upward) walking shown in FIG. 6B. Further, the graph indicated by the broken line FSD0 is the flow coefficient of the reproduction target in the downward direction, and corresponds to the relationship between the density and the flow coefficient in the staircase (downward) walking shown in FIG. Further, the result of a simulation of the flow coefficient in the up direction of the graph staircase model shown by the solid line F SU1, a graph indicated by the solid line F SD1 is a simulation result of the flow coefficient in the downstream direction of the stairs model. When the simulation result F SU1 of the flow coefficient in the upward direction of the staircase model is compared with the flow coefficient F SU0 of the reproduction target, the target flow coefficient in the upward direction can be reproduced with high accuracy. Further, when the simulation result F SD1 of the flow coefficient in the downward direction of the staircase model is compared with the flow coefficient F SD0 of the reproduction target, the target flow coefficient in the downward direction can be reproduced with high accuracy. In particular, a flow coefficient of approximately 1.33 person / m · s can be reproduced in the crowd flow state.

次に、図21〜図24を参照して、居室避難でのシミュレーションの実施例を説明する。図21は、居室の解析空間データである。図22は、居室避難のシミュレーションの結果(経過時間と累計退出者数の関係)である。図23は、居室避難のシミュレーションの結果(経過時間と流動係数の関係)である。図24は、居室避難のシミュレーションの画面描画である。なお、シミュレーション対象は、建物の任意の階にある1つの居室であり、全歩行者が居室から退出した時点で避難完了とする。   Next, with reference to FIG. 21 to FIG. 24, an example of simulation in room evacuation will be described. FIG. 21 is analysis space data of a living room. FIG. 22 shows the result of simulation of evacuation (relationship between elapsed time and cumulative number of people leaving). FIG. 23 shows a simulation result of room evacuation (relationship between elapsed time and flow coefficient). FIG. 24 is a screen drawing of a room evacuation simulation. The simulation target is one living room on an arbitrary floor of the building, and evacuation is completed when all pedestrians leave the living room.

解析空間データについて説明する。解析空間データは、図21に示すように、9.0m×12.0mの居室Rである。この居室Rには、幅0.9mの左出口Eと幅1.8mの右出口Eがある。この各出口E,Eを退出した時点で避難完了である。 The analysis space data will be described. The analysis space data is a room R of 9.0 m × 12.0 m as shown in FIG. The room R, there is a right exit E R of the left outlet E L and width 1.8m width 0.9 m. Evacuation is complete when the exits E L and E R are exited.

シミュレーション条件について説明する。初期密度は、0.93人/m(在室人数は100人)であり、歩行者の位置はランダムとする。避難ルートは、選択出口を最短距離としたルートとする。避難開始時間は、全員同時とする。避難終了条件は、避難対象の歩行者全員が居室から退出で完了とする。 The simulation conditions will be described. The initial density is 0.93 person / m 2 (the number of people in the room is 100), and the position of the pedestrian is random. The evacuation route is the route with the selected exit as the shortest distance. The evacuation start time is the same for all members. The evacuation end condition is that all pedestrians who have been evacuated have left the room.

避難行動シミュレーションシステム1では、この居室モデルを用いて、居室避難のシミュレーションを行った。そして、このシミュレーションによる避難開始からの経過時間と居室からの累計退出者数との関係を図22に示し、経過時間と居室の各出口通過時の流動係数との関係を図23に示す。また、経過時間が0.0s、4.3s、9.2s、16.1s、23.0s、28.75sでの居室モデルにおける歩行者の移動の様子を示す画面の描画結果を図24(a)〜(f)に示す。   In the evacuation behavior simulation system 1, evacuation simulation was performed using this room model. FIG. 22 shows the relationship between the elapsed time from the start of evacuation and the cumulative number of people leaving the room, and FIG. 23 shows the relationship between the elapsed time and the flow coefficient when passing through each exit of the room. In addition, the drawing result of the screen showing the movement of the pedestrian in the living room model at the elapsed time of 0.0 s, 4.3 s, 9.2 s, 16.1 s, 23.0 s, and 28.75 s is shown in FIG. ) To (f).

図22では、実線PRLで示すグラフが左出口Eから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線PRRで示すグラフが右出口Eから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、避難開始からの経過時間が28.75sで全ての歩行者の退出完了である。図23では、実線FRLで示すグラフが左出口Eにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線FRRで示すグラフが右出口Eにおける流動係数のシミュレーション結果である。各出口E,Eでのシミュレーション結果FRL,FRRから、密度が高くなる出口通過時に概ね1.5人/m・sの流動係数を再現できている。 In Figure 22, a total number of simulation results of pedestrians graph has exited from the left outlet E L shown by a solid line P RL, simulation of the cumulative number of pedestrians graph shown by a solid line P RR has exited from the right outlet E R As a result, the elapsed time from the start of evacuation is 28.75 s, and all the pedestrians have completed the exit. In Figure 23, the result of a simulation of the flow coefficient graph shown by the solid line F RL is in the left exit E L, a graph indicated by the solid line F RR is a simulation result of the flow coefficient in the right outlet E R. From the simulation results F RL and F RR at the exits E L and E R , a flow coefficient of approximately 1.5 person / m · s can be reproduced when passing through the exit where the density increases.

図24(a)に示すように、避難開始時には、居室Rに歩行者がランダムに配置されている。図24(b)に示すように、避難開始から4.3s後には、各歩行者が近い方の出口E,Eに集まり、各出口E,Eで自由歩行状態から群集流動状態に移行しており、各出口E,Eでの流動係数が1.5人/m・sに近づいている。図24(c)に示すように、避難開始から9.2s後には、各出口E,Eで群集流動状態になっており、各出口E,Eでの流動係数が概ね1.5人/m・sになっている。図24(d)に示すように、避難開始から16.1s後も、各出口E,Eで群集流動状態になっており、各出口E,Eでの流動係数が概ね1.5人/m・sになっている。図24(e)に示すように、避難完了直前の避難開始から23.0s後には、各出口E,Eで群集流動状態から自由歩行状態に移行しており、各出口E,Eでの流動係数が1.5人/m・sより小さくなっている。図24(f)に示すように、避難開始から28.75s後には、居室Rから歩行者全員が退出し、避難完了である。 As shown in FIG. 24A, pedestrians are randomly placed in the living room R at the start of evacuation. As shown in FIG. 24 (b), and after 4.3s from the evacuation starts, the outlet E L towards the pedestrian is close, gathered in E R, crowd flow state from the free walking condition each outlet E L, with E R The flow coefficient at the exits E L and E R is approaching 1.5 person / m · s. As shown in FIG. 24 (c), and after 9.2s from the evacuation starts, the outlet E L, has become a crowd fluidized state E R, approximately 1 flow coefficient at the exit E L, E R. 5 people / m · s. As shown in FIG. 24 (d), even after 16.1s from the start of evacuation, the exit E L and E R are in a crowded flow state, and the flow coefficient at each exit E L and E R is approximately 1. 5 people / m · s. As shown in FIG. 24 (e), and after 23.0s from the evacuation started immediately before evacuation completed, each exit E L, has shifted to the free walking state from the crowd flow state E R, each outlet E L, E The flow coefficient at R is smaller than 1.5 person / m · s. As shown in FIG. 24 (f), 28.75 s after the start of evacuation, all pedestrians leave the room R and evacuation is complete.

次に、図25〜図29を参照して、居室+廊下避難(階避難)でのシミュレーションの実施例を説明する。図25は、居室+廊下(1フロア)の解析空間データである。図26は、居室+廊下避難のシミュレーションの結果(経過時間と累計退出者数の関係)である。図27は、居室+廊下避難のシミュレーションの結果(経過時間と流動係数の関係)である。図28、29は、居室+廊下避難のシミュレーションの画面描画である。なお、シミュレーション対象は、建物の任意の階の1フロアであり、全歩行者がフロアの廊下から退出した時点で避難完了とする。   Next, with reference to FIG. 25 to FIG. 29, an example of simulation in the room + corridor evacuation (floor evacuation) will be described. FIG. 25 is analysis space data of a living room + corridor (one floor). FIG. 26 shows the result of the simulation of the room + corridor evacuation (relationship between elapsed time and cumulative number of people leaving). FIG. 27 shows the result of simulation of living room + corridor evacuation (relationship between elapsed time and flow coefficient). 28 and 29 are screen drawings of a simulation of a living room + corridor evacuation. The simulation target is one floor of an arbitrary floor of the building, and the evacuation is completed when all pedestrians leave the hallway of the floor.

解析空間データについて説明する。解析空間データは、図25に示すように、3つの居室R,R,Rと1本の廊下Cからなる1フロアである。A居室Rは、6.0m×9.0mであり、廊下Cに繋がる幅1.5mの出口ERAがある。B居室Rは、6.0m×4.5mであり、廊下Cに繋がる幅0.9mの出口ERBがある。C居室Rは、7.8m×4.5mであり、廊下Cに繋がる幅1.2mの出口ERCがある。廊下Cは、1.8m×16.5mであり、階段に繋がる幅0.9mの出口Eがある。この出口Eを退出した時点で避難完了である。 The analysis space data will be described. Analysis space data, as shown in FIG. 25, three room R A, R B, is a one floor consisting of R C and one corridor C. The A room RA is 6.0 m × 9.0 m, and there is an exit ERA with a width of 1.5 m connected to the hallway C. B room R B is 6.0 m × 4.5 m, there is an outlet E RB width 0.9m leading to the corridor C. C room RC is 7.8 m × 4.5 m, and there is an exit E RC with a width of 1.2 m that leads to corridor C. Corridor C is 1.8 m × 16.5 m, there is an outlet E C width 0.9m leading to stairs. Is the evacuation is complete at the time of the exit the exit E C.

シミュレーション条件について説明する。初期密度は、3つの居室R,R,R全てで1人/m(在室人数は、R:54人、R:27人、R:35人)であり、歩行者の位置はランダムとする。避難ルートは、選択出口を最短距離としたルートとする。なお、出口は1つずつなので、その1つの出口が選択出口となる。避難開始時間は、全員同時(全居室同時)とする。避難終了条件は、避難対象の歩行者全員が廊下から退出で完了とする。 The simulation conditions will be described. The initial density is 1 person / m 2 for all three rooms R A , R B , and R C (the number of people in the room is R A : 54 people, R B : 27 people, R C : 35 people), walking The position of the person shall be random. The evacuation route is the route with the selected exit as the shortest distance. In addition, since there is one exit, the one exit is a selective exit. The evacuation start time is the same for all members (all rooms are simultaneously). The evacuation end condition is that all evacuated pedestrians exit the corridor.

避難行動シミュレーションシステム1では、この居室+廊下モデルを用いて、居室+廊下避難のシミュレーションを行った。そして、このシミュレーションによる避難開始からの経過時間と居室及び廊下からの累計退出者数との関係を図26に示し、経過時間と居室及び廊下の各出口通過時の流動係数との関係を図27に示す。また、経過時間が0.0s、9.2s、19.55sでの居室+廊下モデルにおける歩行者の移動の様子を示す画面の描画結果を図28(a)〜(c)に示し、経過時間が29.90s、68.77s、98.21sでの画面の描画結果を図29(a)〜(c)に示す。   In the evacuation behavior simulation system 1, a simulation of the evacuation of the living room and the hallway was performed using this room and the hallway model. FIG. 26 shows the relationship between the elapsed time from the start of evacuation by this simulation and the cumulative number of people leaving the room and hallway. FIG. 27 shows the relationship between the elapsed time and the flow coefficient when passing through the exits of the room and hallway. Shown in Moreover, the drawing result of the screen which shows the mode of the movement of the pedestrian in the room + corridor model in elapsed time 0.0s, 9.2s, and 19.55s is shown to Fig.28 (a)-(c), and elapsed time 29 (a) to 29 (c) show the drawing results of the screen at 29.90s, 68.77s, and 98.21s.

図26では、実線PRAで示すグラフがA居室Rの出口ERAから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線PRBで示すグラフがB居室Rの出口ERBから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線PRCで示すグラフがC居室Rの出口ERCから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線Pで示すグラフが廊下Cの出口Eから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果である。避難開始からの経過時間が19.55sでC居室Rから全ての歩行者の退出完了であり、経過時間が29.90sでB居室Rから全ての歩行者の退出完了であり、経過時間が68.77sでA居室Rから全ての歩行者の退出完了であり、経過時間が98.21sで廊下Cから全ての歩行者の退出完了(すなわち、階避難完了)である。 In Figure 26, a is A room R simulation cumulative number from the exit E RA pedestrian who exit A graph indicated by the solid line P RA, a graph indicated by a solid line P RB is exiting from the exit E RB of B room R B was a pedestrian simulation cumulative number result is the C room R C outlet E cumulative number of simulations pedestrian left the RC results of the graph indicated by the solid line P RC, graph corridor C indicated by the solid line P C it is a simulation result the cumulative number of pedestrian has exited from the exit E C of. The elapsed time from the evacuation start is the exit completion of all of the pedestrian from C room R C in 19.55s, the elapsed time is the exit completion of all of the pedestrian from the B-room R B in 29.90s, the elapsed time There is a leaving completion of all pedestrians a room R a in 68.77S, an elapsed time exit completion of all pedestrians corridor C in 98.21S (i.e., floors evacuation completed).

図27では、実線FRAで示すグラフがA居室Rの出口ERAにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線FRBで示すグラフがB居室Rの出口ERBにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線FRCで示すグラフがC居室Rの出口ERCにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線Fで示すグラフが廊下Cの出口Eにおける流動係数のシミュレーション結果である。C居室Rや廊下Cでのシミュレーション結果FRC,Fから、密度が高くなる出口通過時に概ね1.5人/m・sの流動係数を再現できている。また、A居室RやB居室Rの場合、出口ERA,ERBから廊下Cに出るときに奥の居室から避難している歩行者と合流するので、出口ERA,ERB(特に、出口ERA)で混雑し、流動係数が1.5人/m・sよりも小さくなる。 In Figure 27, the result of a simulation of the flow coefficient graph shown by the solid line F RA is at the exit E RA of A room R A, in the simulation results of the flow coefficient graph shown by the solid line F RB is at the exit E RB of B room R B There, the result of a simulation of the flow coefficient graph shown by the solid line F RC is at the exit E RC of C room R C, the graph indicated by the solid line F C is a simulation result of the flow coefficient at the outlet E C corridor C. C room R C and simulation in the corridor C result F RC, from F C, which can reproduce flow coefficient of approximately 1.5 people / m · s when the outlet passage density becomes high. Also, in the case of A room R A and B room R B, outlet E RA, since merges with pedestrians evacuated from the back of the room as it exits the corridor C from E RB, outlet E RA, E RB (especially , Exit E RA ), and the flow coefficient becomes smaller than 1.5 person / m · s.

図28(a)に示すように、避難開始時には、各居室R,R,Rに歩行者がランダムに配置されている。図28(b)に示すように、避難開始から9.2s後には、各居室R,R,Rの各歩行者が各出口ERA,ERB,ERCに集まり、廊下Cに退出し始めている。C居室Rの出口ERCでは流動係数が概ね1.5人/m・sであるが、A居室RとB居室Rの各出口ERA,ERBでは奥の居室から避難している歩行者の影響で流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。廊下Cの出口Eは、まだ自由歩行状態であり、流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。図28(c)に示すように、避難開始から19.55s後には、C居室Rから歩行者全員が退出し、避難完了である。A居室RとB居室Rの各出口ERA,ERBでは奥の居室から避難している歩行者の影響で流動係数が1.5人/m・sよりも小さく、A居室Rは特に小さい。廊下Cの出口Eは、まだ自由歩行状態であり、流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。 As shown in FIG. 28 (a), at the start of evacuation, pedestrians are randomly arranged in the rooms R A , R B and RC . As shown in FIG. 28 (b), and after 9.2s from the evacuation starts, each room R A, R B, each pedestrian each exit E RA of R C, E RB, gathered in E RC, the corridor C I'm starting to leave. The flow coefficient at exit E RC in room C RC is approximately 1.5 persons / m · s, but at the exits E RA and E RB in room A RA and room B RB , evacuate from the back room. The flow coefficient is smaller than 1.5 people / m · s due to the influence of pedestrians. The exit E C of the corridor C is still in a free walking state, and the flow coefficient is smaller than 1.5 person / m · s. As shown in FIG. 28 (c), after 19.55s from the start of evacuation, all pedestrians leave the C room RC and evacuation is complete. In each of the exits E RA and E RB of the A room R A and the B room R B , the flow coefficient is smaller than 1.5 persons / m · s due to the influence of the pedestrian evacuating from the back room, and the A room R A Is particularly small. The exit E C of the corridor C is still in a free walking state, and the flow coefficient is smaller than 1.5 person / m · s.

図29(a)に示すように、避難開始から29.90s後には、B居室Rから歩行者全員が退出し、避難完了である。A居室Rの出口ERAでは奥の居室から避難している歩行者の影響で流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。廊下Cの出口Eは、群集流動状態であり、流動係数が概ね1.5人/m・sである。図29(b)に示すように、避難開始から68.77s後には、A居室Rから歩行者全員が退出し、避難完了である。廊下Cの出口Eは、群集流動状態であり、流動係数が概ね1.5人/m・sである。図29(c)に示すように、避難開始から98.21s後には、廊下Cから歩行者全員が退出し、避難完了である。 As shown in FIG. 29 (a), and after 29.90s from the evacuation starts, the pedestrian everyone left the B room R B, is a refuge completion. A room flow coefficient under the influence of pedestrians have been evacuated from the living room of the back in the exit E RA of R A is smaller than 1.5 people / m · s. The exit E C of the corridor C is in a crowd flow state, and the flow coefficient is approximately 1.5 person / m · s. As shown in FIG. 29 (b), after 68.77s from the start of evacuation, all pedestrians leave the A room RA and evacuation is complete. The exit E C of the corridor C is in a crowd flow state, and the flow coefficient is approximately 1.5 person / m · s. As shown in FIG. 29 (c), 98.21 s after the start of evacuation, all the pedestrians have left the corridor C and the evacuation is completed.

次に、図30〜図39を参照して、居室+廊下+階段避難(全館避難)でのシミュレーションの実施例を説明する。図30は、居室+廊下+階段(全館の2階部分と3階部分)の解析空間データである。図31は、居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(3階での経過時間と累計退出者数の関係)である。図32は、居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(2階での経過時間と累計退出者数の関係)である。図33、34は、居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(3階での経過時間と流動係数の関係)である。図35、36は、居室+廊下+階段避難のシミュレーションの結果(2階での経過時間と流動係数の関係)である。図37〜39は、居室+廊下+階段避難のシミュレーションの画面描画である。なお、シミュレーション対象は、3階建ての建物であり、2階及び3階の全歩行者が1階の階段から退出した時点で避難完了とし、2階と3階部分のみのシミュレーションを行う。   Next, with reference to FIG. 30 to FIG. 39, an example of simulation in the living room + corridor + stair evacuation (entire building evacuation) will be described. FIG. 30 is analysis space data of a room + a hallway + a staircase (a second floor part and a third floor part of the entire building). FIG. 31 shows the result of simulation of living room + corridor + stair evacuation (relationship between elapsed time on 3rd floor and cumulative number of people leaving). FIG. 32 shows the result of the simulation of the room + corridor + stair evacuation (relationship between the elapsed time on the second floor and the total number of people leaving). FIGS. 33 and 34 are the results of simulation of living room + corridor + stair evacuation (relationship between elapsed time and flow coefficient on the third floor). FIGS. 35 and 36 are the results of the simulation of the room + corridor + stair evacuation (relationship between elapsed time and flow coefficient on the second floor). 37 to 39 are screen drawings of a simulation of a living room + corridor + stair evacuation. The simulation target is a three-story building, and when all the pedestrians on the second and third floors have left the first floor stairs, the evacuation is completed and only the second and third floor parts are simulated.

解析空間データについて説明する。解析空間データは、図30に示すように、3階には3つの居室R3A,R3B,R3Cと1本の廊下Cがあり、2階には3つの居室R2A,R2B,R2Cと1本の廊下Cがあり、3階から2階への階段S32と2階から1階への階段S21がある。3階のA居室R3Aは、6.0m×9.0mであり、廊下Cに繋がる幅1.5mの出口E3RAがある。3階のB居室R3Bは、6.0m×4.5mであり、廊下Cに繋がる幅0.9mの出口E3RBがある。3階のC居室R3Cは、7.8m×4.5mであり、廊下Cに繋がる幅1.2mの出口E3RCがある。3階の廊下Cは、1.8m×16.5mであり、階段S32に繋がる幅0.9mの出口E3Cがある。階段S32には、図中の破線矢印で示すように階段S21に空間的に繋がっている。2階のA居室R2Aは、6.0m×9.0mであり、廊下Cに繋がる幅1.5mの出口E2RAがある。2階のB居室R2Bは、6.0m×4.5mであり、廊下Cに繋がる幅0.9mの出口E2RBがある。2階のC居室R2Cは、7.8m×4.5mであり、廊下Cに繋がる幅1.2mの出口E2RCがある。2階の廊下Cは、1.8m×16.5mであり、階段S21に繋がる幅0.9mの出口E2Cがある。階段S21には、1階部において幅1.2mの出口Eがある。この出口Eを退出した時点で退出完了である。 The analysis space data will be described. As shown in FIG. 30, the analysis space data includes three rooms R 3A , R 3B , R 3C and one hallway C 3 on the third floor, and three rooms R 2A , R 2B , There are corridor C 2 of R 2C and one, there is a stair S 21 from the third floor and stair S 32 to the second floor to the first floor from the second floor. The A-room R 3A on the third floor is 6.0 m × 9.0 m, and there is an exit E 3RA with a width of 1.5 m that leads to the hallway C 3 . B room R 3B on the third floor is 6.0 m × 4.5 m, and there is an exit E 3RB with a width of 0.9 m that leads to hallway C 3 . C room R 3C on the third floor is 7.8 m × 4.5 m, and there is an exit E 3RC with a width of 1.2 m that leads to hallway C 3 . 3 floor corridor C 3 are 1.8 m × 16.5 m, there is an outlet E 3C width 0.9m leading to stairs S 32. The stair S 32, are connected to the space in a stepwise S 21 as indicated by broken line arrows in FIG. The A-room R 2A on the second floor is 6.0 m × 9.0 m, and there is an exit E 2RA with a width of 1.5 m that leads to the hallway C 2 . B room R 2B on the second floor is 6.0 m × 4.5 m, and there is an exit E 2RB with a width of 0.9 m that leads to corridor C 2 . The second-floor C room R 2C is 7.8 m × 4.5 m and has an exit E 2RC with a width of 1.2 m that leads to the hallway C 2 . Second floor corridor C 2 is 1.8 m × 16.5 m, there is an outlet E 2C width 0.9m leading to stairs S 21. The stair S 21, there is an outlet E 1 width 1.2m in one archive. It is a leaving complete when exited the exit E 1.

シミュレーション条件について説明する。初期密度は、各階の3つの居室R3A,R3B,R3C,R2A,R2B,R2C全てで1人/m(在室人数は、R3A:54人、R3B:27人、R3C:35人、R2A:54人、R2B:27人、R2C:35人)であり、歩行者の位置はランダムとする。避難ルートは、選択出口を最短距離としたルートとする。なお、出口は1つずつなので、その1つの出口が選択出口となる。避難開始時間は、全員同時(全居室同時)とする。避難終了条件は、避難対象の歩行者全員が階段S21の出口Eから退出で完了とする。なお、廊下C,Cや階段S32,S21部分の流動係数については、途中に廊下通過断面H3C,H2Cや階段通過断面H32,H21を設けており、20離散時間ステップあたりの各断面を通過した人数を計測することにより計算される。 The simulation conditions will be described. The initial density is 1 person / m 2 for all three rooms R 3A , R 3B , R 3C , R 2A , R 2B , R 2C on each floor (the number of people in the room is R 3A : 54 people, R 3B : 27 people) R 3C : 35 people, R 2A : 54 people, R 2B : 27 people, R 2C : 35 people), and the position of the pedestrian is random. The evacuation route is the route with the selected exit as the shortest distance. In addition, since there is one exit, the one exit is a selective exit. The evacuation start time is the same for all members (all rooms are simultaneously). Evacuation termination condition, pedestrian all of refuge subject is in complete exit from the exit E 1 of the stairs S 21. Note that the flow coefficient of the corridor C 3, C 2 and stairs S 32, S 21 portion, and the way in providing a corridor passage section H 3C, H 2C and stairs passage section H 32, H 21, 20 discrete time step Calculated by measuring the number of people who passed each cross section.

避難行動シミュレーションシステム1では、この居室+廊下+階段モデルを用いて、居室+廊下+階段避難のシミュレーションを行った。そして、このシミュレーションによる避難開始からの経過時間と各階の各居室及び廊下、階段からの累計退出者数との関係を図31、32に示し、経過時間と各階の各居室の出口通過時及び廊下の出口通過時と途中通過時、階段の出口通過時と途中通過時の流動係数との関係を図33〜36に示す。また、経過時間が0.0s、11.50sでの居室+廊下+階段モデルにおける歩行者の移動の様子を示す画面の描画結果を図37(a)、(b)に示し、経過時間が57.50s、103.50sでの画面の描画結果を図38(a)、(b)に示し、経過時間が149.50s、184.46sでの画面の描画結果を図39(a)、(b)に示す。   In the evacuation behavior simulation system 1, a simulation of evacuation of the living room + hallway + staircase was performed using this room + hallway + staircase model. And the relationship between the elapsed time from the start of evacuation by this simulation and the total number of people leaving each room and hallway and stairs on each floor is shown in FIGS. 31 and 32. The elapsed time and the passage time of each room on each floor and the hallway 33 to 36 show the relationship between the flow coefficient at the time of exit passage and during passage of the stairs, and at the time of exit passage of the stairs and during passage of the stairs. Moreover, the drawing result of the screen which shows the mode of the movement of the pedestrian in the room + corridor + staircase model in elapsed time 0.0s and 11.50s is shown to Fig.37 (a), (b), and elapsed time 57 38 (a) and (b) show the drawing results of the screen at .50s and 103.50s, and the drawing results of the screens at the elapsed time of 149.50s and 184.46s are shown in FIGS. ).

図31では、実線P3RAで示すグラフが3階のA居室R3Aの出口E3RAから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線P3RBで示すグラフが3階のB居室R3Bの出口E3RBから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線P3RCで示すグラフが3階のC居室R3Cの出口E3RCから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線P3Cで示すグラフが3階の廊下Cの出口E3Cから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果である。避難開始からの経過時間が20.47sで3階のC居室R3Cから全ての歩行者の退出完了であり、経過時間が27.83sで3階のB居室R3Bから全ての歩行者の退出完了であり、経過時間が58.88sで3階のA居室R3Aから全ての歩行者の退出完了であり、経過時間が99.82sで3階の廊下Cから全ての歩行者の退出完了(すなわち、3階避難完了)である。 In Figure 31, a graph 3 floor A room R 3A simulation results pedestrian cumulative number of which exits from the exit E 3RA that indicated by the solid line P 3RA, a graph indicated by a solid line P 3 RBs is 3 floor B room R 3B of a total number of simulation results of a pedestrian who left the exit E 3 RBs, a graph is three floors C room R 3C outlet E exited pedestrian simulation cumulative number results from 3Rc of indicated by the solid line P 3Rc, A graph indicated by a solid line P 3C is a simulation result of the cumulative number of pedestrians exiting from the exit E 3C of the third-floor corridor C 3 . The elapsed time from the evacuation start is the exit completion of all of the pedestrian from the third floor of C living room R 3C in 20.47s, the elapsed time is withdrawal of all of the pedestrian from the third floor of the B room R 3B in 27.83s is completed, the elapsed a time exit completion of all persons from the third floor of a room R 3A in 58.88S, elapsed time exit completion of all persons from the third floor hallway C 3 at 99.82s (That is, the third floor evacuation is completed).

図32では、実線P2RAで示すグラフが2階のA居室R2Aの出口E2RAから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線P2RBで示すグラフが2階のB居室R2Bの出口E2RBから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線P2RCで示すグラフが2階のC居室R2Cの出口E2RCから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線P2Cで示すグラフが2階の廊下Cの出口E2Cから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果であり、実線Pで示すグラフが階段S21の出口Eから退出した歩行者の累計数のシミュレーション結果である。避難開始からの経過時間が21.16sで2階のC居室R2Cから全ての歩行者の退出完了であり、経過時間が27.83sで2階のB居室R2Bから全ての歩行者の退出完了であり、経過時間が75.90sで2階のA居室R2Aから全ての歩行者の退出完了であり、経過時間が152.26sで2階の廊下Cから全ての歩行者の退出完了(すなわち、2階避難完了)であり、経過時間が184.46sで階段S21の出口Eから全ての歩行者の退出完了(すなわち、全館避難完了)である。 In Figure 32, a graph is upstairs A room R 2A simulation results pedestrian cumulative number of which exits from the exit E 2RA that indicated by the solid line P 2RA, a graph indicated by a solid line P 2 RB are upstairs B room R 2B of a total number of simulation results of a pedestrian who left the exit E 2 RB, a graph is second-order C room R 2C outlet E exited pedestrian simulation cumulative number results from 2RC of indicated by the solid line P 2RC, The graph indicated by the solid line P 2C is a simulation result of the cumulative number of pedestrians exiting from the exit E 2C of the second-floor corridor C 2 , and the graph indicated by the solid line P 1 is a pedestrian exiting from the exit E 1 of the stairs S 21 It is a simulation result of the cumulative number of. Elapsed time from the evacuation start is all pedestrian exit completion from the second floor C room R 2C in 21.16S, elapsed time exit all pedestrians from the second floor of the B room R 2B in 27.83s is completed, the elapsed time is all pedestrian exit completion from the second floor of a room R 2A in 75.90S, elapsed time second floor exit completion of all pedestrians corridor C 2 in 152.26s (i.e., the second floor evacuation completed), and the elapsed time exit completion of all pedestrians from the exit E 1 stairs S 21 in 184.46S (i.e., the entire evacuation completed).

図33では、実線F3RAで示すグラフが3階のA居室R3Aの出口E3RAにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線F3RBで示すグラフが3階のB居室R3Bの出口E3RBにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線F3RCで示すグラフが3階のC居室R3Cの出口E3RCにおける流動係数のシミュレーション結果である。図34では、実線F3Cで示すグラフが3階の廊下Cの出口E3Cにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線F3Hで示すグラフが3階の廊下Cの途中H3Cにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線F32で示すグラフが階段S32の途中H32における流動係数のシミュレーション結果である。3階のC居室R3Cでは、密度が高くなる出口において概ね1.5人/m・sの流動係数を再現できている。また、3階のA居室R3AやB居室R3Bの場合、出口E3RA,E3RBから廊下Cに出るときに奥の居室から避難している歩行者と合流するので、出口E3RA,E3RB(特に、出口E3RA)で混雑し、流動係数が1.5人/m・sよりも低くなる。また、3階の廊下Cの途中H3Cでは、流動係数が概ね1.5人/m・sよりも小さくなる。また、廊下Cの出口E3Cは、幅が階段幅より小さく階段部における流動係数の影響を受けず、また、上階からの歩行者との合流の影響もないため、概ね1.5人/m・sの流動係数を再現できている。また、3階から2階への階段S32の途中H32では、3階の各居室から退出した歩行者や2階の各居室から退出した歩行者の合流の影響で混雑し、1.33人/m・sの階段部における流動係数よりも小さくなる。 In Figure 33, the result of a simulation of the flow coefficient at the outlet E 3RA graphs third floor of A room R 3A indicated by the solid line F 3RA, the graph indicated by the solid line F 3 RBs is at the exit E 3 RBs, third floor B room R 3B It is a simulation result of a flow coefficient, and the graph shown by the solid line F 3RC is the simulation result of the flow coefficient at the exit E 3RC of the C room R 3C on the third floor. In FIG. 34, the graph indicated by the solid line F 3C is the simulation result of the flow coefficient at the exit E 3C of the third floor corridor C 3 , and the graph indicated by the solid line F 3H is the flow coefficient at the middle H 3C of the third floor corridor C 3. The graph shown by the solid line F 32 is the simulation result of the flow coefficient in the middle H 32 of the stairs S 32 . In C room R 3C on the third floor, a flow coefficient of approximately 1.5 person / m · s can be reproduced at the exit where the density increases. Further, if the third floor of A room R 3A and B room R 3B, the outlet E 3RA, since merges with pedestrians evacuated from the back of the room as it exits from the E 3 RBs in the corridor C 3, an outlet E 3RA, E 3 RBs (in particular, exit E 3RA) crowded with the flow coefficient is lower than 1.5 people / m · s. In addition, in the middle H 3C of the third-floor corridor C 3 , the flow coefficient is substantially smaller than 1.5 person / m · s. In addition, the exit E 3C of the corridor C 3 is smaller than the width of the staircase and is not affected by the flow coefficient in the staircase, and is not affected by merging with pedestrians from the upper floor. The flow coefficient of / m · s can be reproduced. In addition, in the middle H 32 of the stairs S 32 from the third floor to the second floor, crowded under the influence of the third floor of the confluence of the pedestrian exit from each room of the pedestrian and the second floor that was exit from each room, 1.33 It becomes smaller than the flow coefficient in the staircase portion of person / m · s.

図35では、実線F2RAで示すグラフが2階のA居室R2Aの出口E2RAにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線F2RBで示すグラフが2階のB居室R2Bの出口E2RBにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線F2RCで示すグラフが2階のC居室R2Cの出口E2RCにおける流動係数のシミュレーション結果である。また、図36では、実線F2Cで示すグラフが2階の廊下Cの出口E2Cにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線F2Hで示すグラフが2階の廊下Cの途中H2Cにおける流動係数のシミュレーション結果であり、実線F21で示すグラフが階段S21の途中H21における流動係数のシミュレーション結果である。2階のC居室R2Cでのシミュレーション結果F2RCから、密度が高くなる出口において概ね1.5人/m・sの流動係数を再現できている。また、2階のA居室R2AやB居室R2Bの場合、出口E2RA,E2RBから廊下Cに出るときに奥の居室から避難している歩行者と合流するので、出口E2RA,E2RB(特に、出口E2RA)で混雑し、流動係数が1.5人/m・sよりも小さくなる。また、2階の廊下Cの出口E2Cでは、2階の各居室から退出した歩行者や階段での歩行者の影響で混雑し、流動係数が1.5人/m・sよりも小さくなる。また、2階の廊下Cの途中H2Cでは、流動係数が概ね1.5人/m・sよりも小さくなる。また、2階から1階への階段S21の途中H21では、3階や2階の各居室から退出した歩行者で混雑するが、下階からの歩行者との合流の影響がないため、概ね1.33人/m・sの階段部における流動係数を再現できている。 In Figure 35, the result of a simulation of the flow coefficient at the outlet E 2RA the graph shown by the solid line F 2RA the second floor A room R 2A, the graph indicated by the solid line F 2 RB is at the exit E 2 RB upstairs B room R 2B It is a simulation result of a flow coefficient, and the graph shown by the solid line F 2RC is the simulation result of the flow coefficient at the exit E 2RC of the C room R 2C on the second floor. Also, in FIG. 36, the graph indicated by the solid line F 2C is the simulation result of the flow coefficient at the exit E 2C of the second floor corridor C 2 , and the graph indicated by the solid line F 2H is at the middle H 2C of the second floor corridor C 2 . It is a simulation result of the flow coefficient, and a graph indicated by a solid line F 21 is a simulation result of the flow coefficient in the middle H 21 of the stairs S 21 . From the simulation result F 2RC in the C room R 2C on the second floor, a flow coefficient of approximately 1.5 person / m · s can be reproduced at the exit where the density increases. Also, in the case of the second floor of A room R 2A and B room R 2B, outlet E 2RA, since merges with pedestrians evacuated from the back of the room as it exits from the E 2 RB corridor C 2, exit E 2RA, E 2 RB (in particular, exit E 2RA) crowded with the flow coefficient is less than 1.5 people / m · s. Further, in the second floor of the corridor C 2 outlet E 2C, crowded pedestrian impact on the second floor of pedestrians and stairs has exited from the room, the flow coefficient is less than 1.5 people / m · s Become. Further, in the second floor corridor C 2 of the middle H 2C, the flow coefficient is less than approximately 1.5 people / m · s. In addition, in the middle H 21 of the stairs S 21 from the second floor to the first floor, 3 Cuyahoga second floor will be crowded with pedestrians exited from each room, because there is no influence of the confluence of the pedestrian from the lower floor The flow coefficient at the staircase portion of approximately 1.33 person / m · s can be reproduced.

図37(a)に示すように、避難開始時には、3階及び2階の各居室R3A,R3B,R3C,R2A,R2B,R2Cに歩行者がランダムに配置されている。図37(b)に示すように、避難開始から11.50s後には、3階及び2階の各居室R3A,R3B,R3C,R2A,R2B,R2Cの各歩行者が各出口E3RA,E3RB,E3RC,E2RA,E2RB,E2RCに集まり、各階の廊下C,Cに出始めている。C居室R3C,R2Cの各出口E3RC,E2RCでは流動係数が概ね1.5人/m・sであるが、A居室R3A,R2AとB居室R3B,R2Bの各出口E3RA,E2RA,E3RB,E2RBでは奥の居室から避難している歩行者の影響で流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。各廊下C,Cの出口E3C,E2Cや途中H3C,H2Cは、まだ自由歩行状態であり、流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。また、各階段S32,S21の途中H32,H21は、まだ自由歩行状態であり、流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。 As shown in FIG. 37 (a), the evacuation starts, 3 floor and second floor of the room R 3A, R 3B, R 3C , R 2A, R 2B, pedestrian R 2C are randomly arranged. As shown in FIG. 37 (b), after 11.50s from the start of evacuation, the pedestrians in the third and second floor rooms R 3A , R 3B , R 3C , R 2A , R 2B , R 2C exit E 3RA, E 3RB, E 3RC , E 2RA, E 2RB, gathered in E 2RC, have started out on each floor of the corridor C 3, C 2. In each of the exits E 3RC and E 2RC of the C room R 3C and R 2C , the flow coefficient is approximately 1.5 person / m · s, but the exits of the A room R 3A and R 2A and the B room R 3B and R 2B E 3RA, E 2RA, E 3RB , flow coefficient under the influence of pedestrians have been evacuated from the living room of the back in the E 2RB is less than 1.5 people / m · s. The exits E 3C and E 2C of the corridors C 3 and C 2 and the H 3C and H 2C on the way are still in a free walking state, and the flow coefficient is smaller than 1.5 person / m · s. Further, the middle H 32, H 21 in each step S 32, S 21 are still free walking state, the flow coefficient is less than 1.5 people / m · s.

図38(a)に示すように、避難開始から57.50s後には、各階のB居室R3B,R2B及びC居室R3C,R2Cから歩行者全員が退出し、避難完了である。各階のA居室R3A,R2Aでは奥の居室から避難している歩行者の影響で流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。3階の廊下Cの出口E3Cは、群集流動状態であり、流動係数が概ね1.5人/m・sである。2階の廊下Cの出口E2Cは、3階と2階から避難している歩行者の影響(階段混雑)で流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。3階の廊下Cの途中H3Cは、流動係数が1.5人/m・sより小さい。2階の廊下Cの途中H2Cは、流動係数が1.5人/m・sより小さい。また、3階から2階への階段S32の途中H32は、流動係数が階段部における1.33人/m・sより小さい。2階から1階への階段S21の途中H21は、流動係数が概ね階段部における1.33人/m・sである。図38(b)に示すように、避難開始から103.50s後には、各階の全ての居室R3A,R3B,R3C,R2A,R2B,R2Cから歩行者全員が退出し、避難完了である。3階の廊下Cからの歩行者全員が退出し、3階避難完了である。2階の廊下Cの出口E2Cは、3階と2階から避難している歩行者の影響で流動係数が1.5人/m・sよりも少し小さい。2階の廊下Cの途中H2Cは、流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。また、3階から2階への階段S32の途中H32は、流動係数が階段部における1.33人/m・sよりも小さい。2階から1階への階段S21の途中H21は、流動係数が概ね階段部における1.33人/m・sである。 As shown in FIG. 38 (a), and after 57.50s from the evacuation started, each floor B room R 3B, R 2B and C room R 3C, pedestrian everyone left the R 2C, a refuge completion. In the A rooms R 3A and R 2A on each floor, the flow coefficient is smaller than 1.5 persons / m · s due to the influence of pedestrians evacuating from the back room. The exit E 3C of the third-floor corridor C 3 is in a crowd flow state and has a flow coefficient of approximately 1.5 person / m · s. The exit E 2C of the corridor C 2 on the second floor has a flow coefficient smaller than 1.5 person / m · s due to the influence of pedestrians evacuating from the third and second floors (stair congestion). 3 floor midway H 3C corridor C 3 has a flow coefficient is less than 1.5 people / m · s. 2 floor midway H 2C corridor C 2 is the flow coefficient is less than 1.5 people / m · s. Further, the flow coefficient H 32 in the middle of the stairs S 32 from the third floor to the second floor is smaller than 1.33 person / m · s in the stairs portion. The midway H 21 of the stairs S 21 from the second floor to the first floor has a flow coefficient of approximately 1.33 person / m · s at the stairs. As shown in FIG. 38 (b), 103.50 s after the start of evacuation, all pedestrians leave and escape from all the rooms R 3A , R 3B , R 3C , R 2A , R 2B , R 2C on each floor. It is complete. The third floor of the pedestrian all from the corridor C 3 is to exit, is a three-floor evacuation is complete. The exit E 2C of the second floor corridor C 2 has a flow coefficient slightly smaller than 1.5 person / m · s due to the influence of pedestrians evacuating from the third and second floors. 2 floor midway H 2C corridor C 2 is the flow coefficient is less than 1.5 people / m · s. Further, the midway H 32 of the stairs S 32 from the third floor to the second floor has a flow coefficient smaller than 1.33 person / m · s in the stairs. The midway H 21 of the stairs S 21 from the second floor to the first floor has a flow coefficient of approximately 1.33 person / m · s at the stairs.

図39(a)に示すように、避難開始から149.50s後には、2階の廊下Cから殆どの歩行者が退出しており、2階の廊下Cの出口E2Cでは流動係数が1.5人/m・sよりも小さい。2階から1階への階段S21の途中H21は、流動係数が概ね階段部における1.33人/m・sである。図39(b)に示すように、避難開始から184.46s後には、階段S21の出口Eから歩行者全員が退出しており、全館避難完了である。 As shown in FIG. 39 (a), and after 149.50s the evacuation started, and exit most of the pedestrian from the second floor of the corridor C 3, the second floor of the flow coefficient at the exit E 2C corridor C 2 is Less than 1.5 people / m · s. The midway H 21 of the stairs S 21 from the second floor to the first floor has a flow coefficient of approximately 1.33 person / m · s at the stairs. As shown in FIG. 39 (b), and after 184.46s the evacuation started, and exit pedestrians all from the exit E 1 stair S 21, a Central evacuation completed.

この避難行動シミュレーションシステム1によれば、群集流動状態の密度になっている場合には群集流動状態での流動係数となる局所近傍則に基づくセルオートマトンを用いて建物から避難する避難者の行動をシミュレーションすることにより、歩行者毎に各離散時間ステップにおける速度や移動方向(移動先セル)等を高精度に再現でき、自由歩行状態及び群集流動状態での避難行動を高精度にシミュレーションできる。特に、避難行動シミュレーションシステム1によれば、離散時間ステップの実時間、セルの大きさ、パーソナルスペースの設定、局所近傍則での行動判断に用いる移動確率の基本停止確率、密度係数、移動方向確率、階段係数を調整することにより、群集流動状態での流動係数(特に、水平部歩行で1.5人/m・s、階段部歩行で1.33人/m・s)を高精度に再現できる。   According to the evacuation behavior simulation system 1, when the density of the crowd flow state is reached, the behavior of the refugee evacuating from the building using the cellular automaton based on the local neighborhood rule that becomes the flow coefficient in the crowd flow state is illustrated. By simulating, the speed, moving direction (destination cell), etc. in each discrete time step can be reproduced with high accuracy for each pedestrian, and evacuation behavior in a free walking state and a crowd flow state can be simulated with high accuracy. In particular, according to the evacuation behavior simulation system 1, the real time of the discrete time step, the cell size, the setting of the personal space, the basic stop probability of the movement probability used for the action judgment based on the local neighborhood rule, the density coefficient, the movement direction probability By adjusting the stairs coefficient, the flow coefficient in the crowd flow state (especially 1.5 person / m · s for horizontal walking and 1.33 person / m · s for walking stairs) is accurately reproduced. it can.

避難行動シミュレーションシステム1によれば、自由歩行状態及び群集流動状態での避難行動を高精度にシミュレーションできるので、通路、階段、居室内での避難行動を高精度に再現できるだけでなく、各居室から廊下への出口通過や各階の廊下から階段への出口通過等の合流地点でも避難行動を高精度に再現できる。また、避難行動シミュレーションシステム1によれば、自由歩行状態及び群集流動状態での避難行動を高精度にシミュレーションできるので、居室避難、各階避難、全館避難等の避難行動時間を高精度に予測することができる。   According to the evacuation behavior simulation system 1, the evacuation behavior in the free walking state and the crowd flow state can be simulated with high accuracy, so that the evacuation behavior in the passage, stairs, and living room can be reproduced with high accuracy, and from each room. Evacuation behavior can be reproduced with high accuracy even at junctions such as exit passages to corridors and exit passages from corridors on each floor to stairs. Moreover, according to the evacuation behavior simulation system 1, the evacuation behavior in the free walking state and the crowd flow state can be simulated with high accuracy. Can do.

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。   As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.

例えば、本実施の形態では居室、任意の階の1フロア、3階の建物での避難行動のシミュレーションに適用した場合を示したが、平屋建ての建物、地下階を有する建物等の様々な建物に適用できる。また、居室内に障害物がある場合等にも適用できる。また、居室、階段、廊下以外の空間のある建物にも適用できる。また、地下道、ペデストリアンデッキ、歩道橋、歩道(道路)などの建物外の屋外空間にも適用できる。   For example, in the present embodiment, the case where the present invention is applied to the simulation of evacuation behavior in a living room, an arbitrary floor of the first floor, and a building of the third floor is shown, but various buildings such as a one-story building and a building having an underground floor are shown. Applicable to. It can also be applied when there are obstacles in the room. It can also be applied to buildings with spaces other than living rooms, stairs, and corridors. It can also be applied to outdoor spaces outside buildings such as underpasses, pedestrian decks, pedestrian bridges, and sidewalks (roads).

また、本実施の形態では国土交通大臣の認定を受けるシミュレーションとするために避難行動予測計算法(避難予測モデルの理論)等に基づいて避難者特性、避難空間、避難行動モデル等を設定したが、認定を受ける必要がない場合には避難者特性、避難空間、避難行動モデル等を要求されるシミュレーションに応じて適宜設定してもよい。   In this embodiment, evacuee characteristics, evacuation space, evacuation behavior model, etc. are set based on the evacuation behavior prediction calculation method (the theory of evacuation prediction model), etc., in order to obtain a simulation approved by the Minister of Land, Infrastructure, Transport and Tourism. If it is not necessary to obtain authorization, the evacuee characteristics, the evacuation space, the evacuation behavior model, etc. may be appropriately set according to the required simulation.

また、本実施の形態では国土交通大臣の認定を受けるシミュレーションとするために避難安全検証法等に基づいて群集流動状態の流動係数として1.5(階段では1.33)人/m・sを適用したが、認定を受ける必要がない場合には群集流動状態の流動係数として他の値を設定してもよい。   Also, in this embodiment, in order to make the simulation approved by the Minister of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, the flow coefficient of the crowd flow state is 1.5 (1.33 for stairs) per person / m · s based on the Evacuation Safety Verification Act, etc. Although applied, if it is not necessary to obtain certification, another value may be set as the flow coefficient of the crowd flow state.

また、本実施の形態では離散時間ステップの実時間、セルの大きさ、パーソナルスペースの設定、局所近傍則での行動判断に用いる移動確率の基本停止確率、密度係数、移動方向確率、階段係数の具体的な数値の一例を示したが、流動係数を1.5(階段では1.33)人/m・sとするために、この各数値について適宜設定してよい。これらの各値を最適な値とすることにより、流動係数を1.5人(階段では1.33)/m・秒により近づけることができる。   In this embodiment, the actual time of discrete time step, cell size, setting of personal space, basic stop probability of movement probability used for action judgment by local neighborhood rule, density coefficient, moving direction probability, step coefficient Although an example of specific numerical values has been shown, in order to set the flow coefficient to 1.5 (1.33 for the staircase) / m · s, each numerical value may be set as appropriate. By setting each of these values to an optimum value, the flow coefficient can be made closer to 1.5 persons (1.33 for the staircase) / m · sec.

1…避難行動シミュレーションシステム、2…解析空間データ読込手段、3…シミュレーション条件入力手段、4…データベース、5…シミュレーション結果出力手段、6…制御手段、7…シミュレーション実行手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Evacuation action simulation system, 2 ... Analysis space data reading means, 3 ... Simulation condition input means, 4 ... Database, 5 ... Simulation result output means, 6 ... Control means, 7 ... Simulation execution means.

Claims (4)

セルオートマトンを用いて建物から避難又は屋外空間において避難する避難者の行動をシミュレーションする避難行動シミュレーションシステムであって、
建物内又は屋外の空間をセルに分割し、シミュレーション対象の全ての避難者を各セルに配置し、離散時間ステップ毎に避難者の密度が群集流動状態の密度の場合には群集流動状態での流動係数となる局所近傍則に基づいて全ての避難者の次の移動先セルを決定することを特徴とする避難行動シミュレーションシステム。
An evacuation behavior simulation system that simulates the behavior of a refugee evacuating from a building using a cellular automaton or evacuating in an outdoor space,
Divide the space inside or outside the building into cells, place all the evacuees to be simulated in each cell, and if the density of evacuees is the density of the crowd flow state at each discrete time step, An evacuation behavior simulation system characterized in that the next destination cell of all evacuees is determined based on a local neighborhood rule that becomes a flow coefficient.
前記群集流動状態での流動係数は、水平部歩行で1.5人/m・sであり、階段部歩行で1.33人/m・sであることを特徴とする請求項1に記載の避難行動シミュレーションシステム。   2. The flow coefficient in the crowd flow state is 1.5 person / m · s for walking in a horizontal portion and 1.33 person / m · s for walking in a staircase portion. Evacuation behavior simulation system. セルオートマトンを用いて建物から避難又は屋外空間において避難する避難者の行動をシミュレーションする避難行動シミュレーション方法であって、
建物内又は屋外の空間をセルに分割し、シミュレーション対象の全ての避難者を各セルに配置し、離散時間ステップ毎に避難者の密度が群集流動状態の密度の場合には群集流動状態での流動係数となる局所近傍則に基づいて全ての避難者の次の移動先セルを決定することを特徴とする避難行動シミュレーション方法。
An evacuation behavior simulation method for simulating the behavior of a refugee evacuating from a building or evacuating in an outdoor space using a cellular automaton,
Divide the space inside or outside the building into cells, place all the evacuees to be simulated in each cell, and if the density of evacuees is the density of the crowd flow state at each discrete time step, An evacuation behavior simulation method characterized in that the next destination cell of all evacuees is determined based on a local neighborhood rule that becomes a flow coefficient.
前記群集流動状態での流動係数は、水平部歩行で1.5人/m・sであり、階段部歩行で1.33人/m・sであることを特徴とする請求項3に記載の避難行動シミュレーション方法。   4. The flow coefficient in the crowd flow state is 1.5 person / m · s for walking in a horizontal portion and 1.33 person / m · s for walking in a staircase portion. 5. Evacuation behavior simulation method.
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