JP5600511B2 - Evacuation time prediction device and evacuation time prediction method - Google Patents

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Description

本発明は、複数階層の建物からの避難時間を予測する避難時間予測装置及び避難時間予測方法に関する。   The present invention relates to an evacuation time predicting apparatus and an evacuation time predicting method for predicting an evacuation time from a multi-tier building.

従来から、階段を有する複数階層の建物に関して、建物からの避難時間を予測することが行われている。例えば、非特許文献1では、各階の避難者の分布を入力して避難者それぞれをシミュレートしたマルチエージェントによるシミュレーションによって避難時間を予測するものが示されている。また、非特許文献2及び3に示されているように、建築基準法では、避難安全検証法によって予測を行うものがある。ここで、非特許文献2に示された方法は階ごとの避難を計算するものであり、非特許文献3に示された方法は全館の避難をまとめて計算するものである。   Conventionally, evacuation time from a building has been predicted for a multi-level building having stairs. For example, Non-Patent Document 1 discloses a method for predicting an evacuation time by a multi-agent simulation in which a distribution of refugees on each floor is input and each refugee is simulated. In addition, as shown in Non-Patent Documents 2 and 3, some building standard laws make predictions using the evacuation safety verification method. Here, the method shown in Non-Patent Document 2 calculates the evacuation for each floor, and the method shown in Non-Patent Document 3 calculates the evacuation of the entire building together.

竹市尚広,峯岸良和,吉田克之,佐野友紀,林田和人、マルチエージェントモデルによる全館一斉避難性状の予測−歩行者シミュレーションシステムSimTreadの基本性能 その3−,日本火災学会研究発表会概要集,2008年5月Naohiro Takeichi, Yoshikazu Minegishi, Katsuyuki Yoshida, Yuki Sano, Kazuto Hayashida, Prediction of the whole evacuation behavior by multi-agent model-Basic performance of SimTread, a pedestrian simulation system Part 3-, Annual Meeting of the Fire Society of Japan, 2008 May 階避難安全検証法に関する建設省告示1441号Ministry of Construction Notification No. 1441 on the Floor Evacuation Safety Verification Act 階避難安全検証法に関する建設省告示1442号Ministry of Construction Notification No. 1442 on the Floor Evacuation Safety Verification Act

非特許文献1に示されたようなシミュレーションによる方法は、避難時間をある程度正確に予測するものであるが、次の点で課題を抱えている。一に、入力の手間の煩雑さと長い計算時間によって実務的でないことである。二に、各階の人の流動は一定の精度で予測できても階段での合流について特に高層建物で知見が少ないことであり、これにより、階から階段への避難行動に関する予測精度に、階段での合流以降の予測精度が追いつかないという問題がある。   The simulation method shown in Non-Patent Document 1 predicts the evacuation time to some degree of accuracy, but has the following problems. First, it is not practical due to the complexity of input and the long calculation time. Second, even if the flow of people on each floor can be predicted with a certain degree of accuracy, there is little knowledge about merging at the stairs, especially in high-rise buildings. There is a problem that the prediction accuracy after the merging of can not catch up.

非特許文献2及び3に示された方法は、計算が比較的簡便で実務的であるが、次の点で課題を抱えている。一に、入力の手間の煩雑さによって実務的でないことである。階段と階とを別々に考慮していないため、階段への避難者の集中度合の偏りを計算できないことである。二に、全館避難の出口通過時間の計算にて有効流動係数が過度に小さくなる問題である。なお、一つ目は危険側に、二つ目は安全側に振れることが多く、両者が相殺することで結果的にやや安全側の評価となる場合が多い。三に、階避難と全館避難とを別々に計算するため、階層方向の避難者数の分布が反映されていないことである。   The methods shown in Non-Patent Documents 2 and 3 are relatively simple and practical in calculation, but have the following problems. First, it is not practical due to the complexity of input. Since the stairs and floors are not considered separately, it is impossible to calculate the bias of the concentration of evacuees on the stairs. Secondly, there is a problem that the effective flow coefficient becomes excessively small in the calculation of the exit passage time for evacuation of the entire building. In many cases, the first can be on the dangerous side and the second on the safe side, and the two can cancel each other, resulting in a somewhat safe evaluation. Third, because the floor evacuation and the whole building evacuation are calculated separately, the distribution of the number of evacuees in the hierarchy direction is not reflected.

上記のように従来の方法では、避難時間の予測精度と計算スピードとのバランスに課題を残していた。本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、複数階層の建物からの避難時間の予測において、精度の高い予測結果を従来の方法と比べて短い時間で得ることができる避難時間予測装置及び避難時間予測方法を提供することを目的とする。   As described above, the conventional method has left a problem in the balance between the prediction accuracy of the evacuation time and the calculation speed. The present invention has been made in view of the above, and in the prediction of evacuation time from a multi-level building, an evacuation time prediction device capable of obtaining a highly accurate prediction result in a shorter time than the conventional method, and It aims at providing the evacuation time prediction method.

上記目的を達成するために、本発明に係る避難時間予測装置は、階段を有する複数階層の建物からの避難時間を予測する避難時間予測装置であって、階段を、避難者を収容する、階ごとの一つ以上の連続したセルとし、各階を当該階に対応する当該セルの何れかに接続されたものとした建物のモデルを生成するモデル生成手段と、モデル生成手段によって生成された建物のモデルにおける、各セル及び各階の避難者の人数の初期状態を入力する初期状態入力手段と、モデル生成手段によって生成された建物のモデルに基づいて、避難口が近いセルから順に、単位時間毎の各セルの避難者の人数の状態を、初期状態入力手段によって入力された初期状態及び前の時刻(時点)の状態の何れかと一つ上のセルからの流入の状態及び階からの避難者の進出の状態と当該流入に対して階から階段のセルへ避難者が進入する率を示す水平進入率とに基づいて算出する遷移状態算出手段と、遷移状態算出手段によって算出された各セルの避難者の人数の状態が、避難が完了したものを示すかどうか判断して、避難が完了したものでないと判断された場合に遷移状態算出手段に対して次の時刻での各セルの避難者の人数を算出させる避難終了判断手段と、避難終了判断手段によって避難が完了したものと判断された場合に、遷移状態算出手段によって算出が行われた単位時間の数に応じた、避難時間を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an evacuation time predicting apparatus according to the present invention is an evacuation time predicting apparatus for predicting an evacuation time from a multi-level building having stairs. Model generating means for generating a model of a building with one or more continuous cells for each and each floor connected to one of the cells corresponding to the floor; and the building generated by the model generating means In the model, the initial state input means for inputting the initial state of each cell and the number of evacuees on each floor, and the model of the building generated by the model generating means, in order from the cell closest to the evacuation exit, for each unit time The status of the number of evacuees in each cell, either the initial status entered by the initial status input means or the status at the previous time (time), the status of the inflow from the cell one level above, and the evacuees from the floor Transition state calculating means for calculating based on the state of advancement and the horizontal approach rate indicating the rate of evacuees entering the stairs cell from the floor with respect to the inflow, and evacuation of each cell calculated by the transition state calculating means It is determined whether the number of evacuees indicates that the evacuation has been completed, and if it is determined that the evacuation has not been completed, the transition state calculation means determines whether the evacuee of each cell at the next time When the evacuation end determination means for calculating the number of persons and the evacuation end determination means determine that the evacuation is completed, the evacuation time is output according to the number of unit times calculated by the transition state calculation means. And an output means.

本発明に係る避難時間予測装置では、各階から避難経路である階段への進出と階段における移動との互いの影響が考慮されて避難時間が予測される。従って、本発明に係る避難時間予測装置によれば、非特許文献2及び3に示されたような簡便な方法に比べて精度が高い予測結果を得ることができる。また、本発明に係る避難時間予測装置では、各避難者をシミュレートせずにセルに含まれる人数によって避難時間を予測しているので、非特許文献1に示されたようなマルチエージェントによるシミュレーションによる方法に比べて、規模が大きい建物であっても現実的な時間で予測結果を得ることができる。即ち、本発明に係る避難時間予測装置によれば、複数階層の建物からの避難時間の予測において、精度の高い予測結果を従来の方法と比べて短い時間で得ることができる。   In the evacuation time predicting apparatus according to the present invention, the evacuation time is predicted in consideration of the mutual influences of advancement from each floor to the staircase as an evacuation route and movement on the stairs. Therefore, according to the evacuation time prediction apparatus according to the present invention, it is possible to obtain a prediction result with higher accuracy than the simple methods shown in Non-Patent Documents 2 and 3. Further, in the evacuation time prediction apparatus according to the present invention, the evacuation time is predicted by the number of people included in the cell without simulating each refugee, so that the simulation by the multi-agent as shown in Non-Patent Document 1 is performed. Compared with the method according to, even in a large building, the prediction result can be obtained in a realistic time. That is, according to the evacuation time predicting apparatus according to the present invention, it is possible to obtain a highly accurate prediction result in a shorter time compared to the conventional method in the prediction of the evacuation time from a multi-tiered building.

初期状態入力手段は、少なくとも何れかの階において避難が開始されるタイミングを示す情報も入力して、遷移状態算出手段は、初期状態入力手段によって入力されたタイミングを示す情報にも基づいて単位時間毎の各セルの避難者の人数の状態を算出する、ことが望ましい。この構成によれば、各階における避難開始の時間差を設けることができる。これにより、より実際に即した避難時間を予測することができる。   The initial state input means also inputs information indicating the timing at which evacuation is started at least on any floor, and the transition state calculation means is based on information indicating the timing input by the initial state input means. It is desirable to calculate the status of the number of evacuees in each cell. According to this structure, the time difference of the evacuation start in each floor can be provided. Thereby, the evacuation time that is more realistic can be predicted.

モデル生成手段は、単位時間あたりでセルの間で流入可能な人数に基づいて、セルの数を決定することが望ましい。この構成によれば、より適切な避難時間の予測を行うことができる。   The model generation means preferably determines the number of cells based on the number of people that can flow between cells per unit time. According to this configuration, more appropriate evacuation time can be predicted.

出力手段は、遷移状態算出手段によって算出された各単位時間の各セルの避難者の人数の状態を示す情報を出力することが望ましい。この構成によれば、最終的な避難時間の最終結果だけでなく、避難の過程を把握することができる。   The output means preferably outputs information indicating the state of the number of evacuees in each cell for each unit time calculated by the transition state calculation means. According to this configuration, it is possible to grasp not only the final result of the final evacuation time but also the evacuation process.

ところで、本発明は、上記のように避難時間予測装置の発明として記述できる他に、以下のように避難時間予測方法の発明としても記述することができる。これはカテゴリが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。   By the way, the present invention can be described as the invention of the evacuation time prediction apparatus as described above, as well as the invention of the evacuation time prediction method as follows. This is substantially the same invention only in different categories, and has the same operations and effects.

即ち、本発明に係る避難時間予測方法は、階段を有する複数階層の建物からの避難時間を予測する避難時間予測装置の動作方法である避難時間予測方法であって、階段を、避難者を収容する、階ごとの一つ以上の連続したセルとし、各階を当該階に対応する当該セルの何れかに接続されたものとした建物のモデルを生成するモデル生成ステップと、モデル生成ステップにおいて生成された建物のモデルにおける、各セル及び各階の避難者の人数の初期状態を入力する初期状態入力ステップと、モデル生成ステップにおいて生成された建物のモデルに基づいて、避難口が近いセルから順に、単位時間毎の各セルの避難者の人数の状態を、初期状態入力ステップにおいて入力された初期状態及び前の時刻の状態の何れかと一つ上のセルからの流入の状態及び階からの避難者の進出の状態と当該流入に対して階から階段のセルへ避難者が進入する率を示す水平進入率とに基づいて算出する遷移状態算出ステップと、遷移状態算出ステップにおいて算出された各セルの避難者の人数の状態が、避難が完了したものを示すかどうか判断して、避難が完了したものでないと判断された場合に遷移状態算出ステップにおいて次の時刻での各セルの避難者の人数を算出させる避難終了判断ステップと、避難終了判断ステップにおいて避難が完了したものと判断された場合に、遷移状態算出ステップにおいて算出が行われた単位時間の数に応じた、避難時間を出力する出力ステップと、を含むことを特徴とする。 That is, the evacuation time prediction method according to the present invention is an evacuation time prediction method that is an operation method of an evacuation time prediction device that predicts evacuation time from a multi-level building having stairs. A model generation step for generating a model of a building in which one or more continuous cells for each floor are connected and each floor is connected to one of the cells corresponding to the floor. In the building model, the initial state input step for inputting the initial state of the number of evacuees in each cell and each floor, and the unit in the order from the cell closest to the evacuation exit based on the building model generated in the model generation step. The status of the number of evacuees in each cell for each hour, the initial state input in the initial state input step and the state of the previous time and inflow from the cell one level above A transition state calculating step for calculating based on the state and the state of the refugees entering from the floor and the horizontal approach rate indicating the rate at which the refugees enter the stairs cell from the floor with respect to the inflow, and the transition state calculating step If the status of the number of evacuees calculated in each cell indicates whether the evacuation has been completed, and if it is determined that the evacuation has not been completed, the transition state calculation step The evacuation end determination step for calculating the number of evacuees in each cell, and when it is determined that the evacuation has been completed in the evacuation end determination step, according to the number of unit times calculated in the transition state calculation step And an output step of outputting the evacuation time.

本発明では、各階から避難経路である階段への進出と階段における移動との互いの影響が考慮されて避難時間が予測されるので、精度が高い予測結果を得ることができる。また、本発明では、各避難者をシミュレートせずにセルに含まれる人数によって避難時間を予測しているので、規模が大きい建物であっても現実的な時間で予測結果を得ることができる。即ち、本発明によれば、複数階層の建物からの避難時間の予測において、精度の高い予測結果を従来の方法と比べて短い時間で得ることができる。   In the present invention, since the evacuation time is predicted in consideration of the mutual influence of the advance to the stairs which is the evacuation route and the movement on the stairs from each floor, a highly accurate prediction result can be obtained. In the present invention, since the evacuation time is predicted by the number of people included in the cell without simulating each evacuee, the prediction result can be obtained in a realistic time even for a large-scale building. . That is, according to the present invention, in prediction of evacuation time from a multi-level building, a highly accurate prediction result can be obtained in a shorter time compared to the conventional method.

本発明の実施形態に係る避難時間予測装置の機能的な構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the evacuation time prediction apparatus which concerns on embodiment of this invention. 避難時間の予測に用いられるモデルを概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the model used for prediction of evacuation time. セルの間の避難者の移動を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the movement of the refugee between cells. 各時刻での各セルの遷移状態を算出するために用いられる行列を示す図である。It is a figure which shows the matrix used in order to calculate the transition state of each cell in each time. 行列を用いた時刻間での各セルの遷移状態の演算を示す図である。It is a figure which shows the calculation of the transition state of each cell between the time using a matrix. 各階及び階段の避難者の収容度合を単位時間毎に変化させて図示する表示の例である。It is an example of the display which changes and shows the accommodation degree of the evacuees of each floor and stairs for every unit time. 各階の経過時間に応じた収容度合を示す折れ線グラフの表示の例である。It is an example of the display of the line graph which shows the accommodation degree according to the elapsed time of each floor. 本発明の実施形態に係る避難時間予測装置で実行される処理全体(避難時間予測方法)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the whole process (evacuation time prediction method) performed with the evacuation time prediction apparatus which concerns on embodiment of this invention. セルの避難者の収容状態の遷移状態を算出する処理、及び避難の完了を判断する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which calculates the transition state of the accommodation state of the evacuee of a cell, and the process which judges the completion of evacuation. セルの避難者の収容状態の遷移状態を算出する処理、及び避難の完了を判断する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which calculates the transition state of the accommodation state of the evacuee of a cell, and the process which judges the completion of evacuation. セルの避難者の収容状態の遷移状態を算出する処理、及び避難の完了を判断する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which calculates the transition state of the accommodation state of the evacuee of a cell, and the process which judges the completion of evacuation. 階から階段への進入がある場合のセルの避難者の収容状態の遷移について場合別に示した図である。It is the figure shown according to the case about the transition of the accommodation state of the evacuee of the cell when there is an approach from the floor to the stairs. 本発明の実施形態に係る方法で実際に避難時間の計算を行った結果である各階の実流動係数を示すグラフである。It is a graph which shows the actual flow coefficient of each floor which is a result of having actually calculated evacuation time by the method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る方法で実際に避難時間の計算を行った結果である、各階の経過時間に応じた収容度合を示す折れ線グラフである。It is a line graph which shows the accommodation degree according to the elapsed time of each floor which is the result of having actually calculated evacuation time by the method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る方法で実際に避難時間の計算を行った結果である、各階及び階段の避難者の収容度合を示した図である。It is the figure which showed the accommodation degree of the refugee of each floor and stairs which is the result of having actually calculated evacuation time by the method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る方法で実際に避難時間の計算を行った結果である、水平進入率に応じた避難時間を示すグラフである。It is a graph which shows the evacuation time according to the horizontal approach rate which is the result of having actually calculated evacuation time by the method which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面と共に本発明に係る避難時間予測装置及び避難時間予測方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of an evacuation time prediction apparatus and an evacuation time prediction method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1に本実施形態に係る避難時間予測装置10を示す。避難時間予測装置10は、階段を有する複数階層の建物から、当該建物内に位置する避難者の避難時間を予測する装置である。このような建物は、例えば複合施設等の高層ビル等である。予測される避難時間は、建物の安全性の検証等に用いられる。   FIG. 1 shows an evacuation time prediction apparatus 10 according to the present embodiment. The evacuation time prediction device 10 is a device that predicts the evacuation time of an evacuee located in a building from a multi-level building having stairs. Such a building is, for example, a high-rise building such as a complex facility. The predicted evacuation time is used for verification of building safety.

避難時間の予測は、避難時間予測装置10による情報処理(シミュレーション演算)によって行われる。避難時間予測装置10は、具体的には、ワークステーションやPC(Personal Computer)等の情報処理装置に相当し、CPU(Central Processing Unit)やメモリ等のハードウェアにより構成されている。避難時間予測装置10は、これらの構成要素がプログラム等により動作することにより後述する各機能が発揮される。なお、本実施形態では、避難時間予測装置10は一つの装置で実現されているが、複数の情報処理装置がネットワークにより互いに接続されて構成される情報処理システムにより実現されていてもよい。   The evacuation time is predicted by information processing (simulation calculation) by the evacuation time prediction device 10. Specifically, the evacuation time prediction apparatus 10 corresponds to an information processing apparatus such as a workstation or a PC (Personal Computer), and is configured by hardware such as a CPU (Central Processing Unit) or a memory. The evacuation time predicting device 10 exhibits each function described later when these components are operated by a program or the like. In the present embodiment, the evacuation time prediction device 10 is realized by a single device, but may be realized by an information processing system configured by connecting a plurality of information processing devices to each other via a network.

図1に示すように、避難時間予測装置10は、機能的な構成として、モデル生成部11と、初期状態入力部12と、遷移状態算出部13と、避難終了判断部14と、出力部15とを備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, the evacuation time prediction apparatus 10 includes a model generation unit 11, an initial state input unit 12, a transition state calculation unit 13, an evacuation end determination unit 14, and an output unit 15 as functional configurations. And is configured.

モデル生成部11は、避難時間の予測対象となる建物のモデルを生成するモデル生成手段である。モデルは、具体的には後述するように避難時間予測装置10が備えるメモリ上に生成されて、生成されたモデルに基づいてシミュレーション演算が行われて避難時間が予測される。   The model generation unit 11 is a model generation unit that generates a model of a building to be predicted for evacuation time. Specifically, the model is generated on a memory included in the evacuation time prediction device 10 as will be described later, and simulation calculation is performed based on the generated model to predict the evacuation time.

図2に本実施形態において、避難時間の予測対象となる建物のモデルを概念的に示す。図2に示すように、建物に設けられた階段20を、避難者を収容する、上下方向(階段の移動方向)に連続した複数のセル(小空間)21に分割する。避難者は、避難方向(通常、建物の地階(1階)に出口があるため上から下に向かう方向)にセルを移動していく。複数のセル21には、各階30との出入口が設けられて各階30に接続されて各階30との間で避難者の出入りが可能なセル21aと、それ以外のセル21bとがある。セル21は、階ごとに一つ以上のセルが設けられる。また、図2に示すように各階30についても、階段に近い順に避難者を収容する一つ以上のセル31を設ける。各セル21,31には、収容できる避難者の人数の最大値が設定される。   FIG. 2 conceptually shows a building model to be predicted for evacuation time in this embodiment. As shown in FIG. 2, the staircase 20 provided in the building is divided into a plurality of cells (small spaces) 21 continuous in the up and down direction (moving direction of the staircase) that accommodate the evacuees. The evacuees move the cell in the evacuation direction (usually the direction from the top to the bottom because there is an exit on the basement (first floor) of the building). The plurality of cells 21 include a cell 21 a that is provided with an entrance to each floor 30 and is connected to each floor 30 so that evacuees can enter and leave the floor 30, and other cells 21 b. The cell 21 is provided with one or more cells for each floor. In addition, as shown in FIG. 2, each floor 30 is also provided with one or more cells 31 for accommodating evacuees in the order closer to the stairs. Each cell 21 and 31 is set with the maximum number of evacuees that can be accommodated.

図3にセル21,31間の避難者の移動について概念的に示す。図3では、各セルの色付きの部分には避難者が存在しており(避難者の人数を示す)、色が付いてない部分には避難者が存在してないことを示す。図3に示すように、階段のセル21a,21bにおいて、下のセル21a,bに空きがあれば、上のセル21a,bから避難者が移動(以下、この移動を「行進」と呼ぶ)する。また、階に接続されたセル21aには、上のセル21bから避難者が移動(行進)すると共に、階のセル31から避難者が移動(以下、この移動を「(水平)進入」と呼ぶ)する(図3の左から3つ目の図と4つ目の図参照)。また、避難者が避難階(通常は地階)に到達すると、避難階の出口から建物の外に退出(以下、この移動を「退出」と呼ぶ)する。本実施形態では、上記のようなセル21,31間の避難者の移動を繰り返して、全ての避難者が建物から避難するまでの(シミュレーション上の)時間を計算するものである。   FIG. 3 conceptually shows the movement of evacuees between the cells 21 and 31. FIG. 3 shows that there are evacuees in the colored portions of each cell (indicating the number of evacuees) and there are no evacuees in the uncolored portions. As shown in FIG. 3, in the cells 21a and 21b of the staircase, if the lower cells 21a and 21b are empty, the evacuee moves from the upper cells 21a and b (hereinafter, this movement is referred to as “march”). To do. In addition, the evacuees move (march) from the upper cell 21b to the cell 21a connected to the floor, and the evacuees move from the cell 31 on the floor (hereinafter, this movement is referred to as “(horizontal) approach”). (See the third and fourth figures from the left in FIG. 3). When the evacuees reach the evacuation floor (usually the basement), they leave the building from the exit of the evacuation floor (this movement is hereinafter referred to as “exit”). In the present embodiment, the movement of the evacuees between the cells 21 and 31 as described above is repeated, and the time (on the simulation) until all the evacuees evacuate from the building is calculated.

モデル生成部11は、モデルを示す各パラメータを決定することによってモデルを生成する。当該パラメータは、避難時間予測装置10に入力されるか、避難時間予測装置10に入力された情報に基づいてモデル生成部11によって決定される。避難時間予測装置10への情報の入力は、例えば、避難時間予測装置10のユーザの避難時間予測装置10に対する入力操作によって行われる。   The model generation unit 11 generates a model by determining each parameter indicating the model. The parameter is input to the evacuation time prediction apparatus 10 or is determined by the model generation unit 11 based on information input to the evacuation time prediction apparatus 10. The input of information to the evacuation time prediction apparatus 10 is performed, for example, by an input operation on the evacuation time prediction apparatus 10 by the user of the evacuation time prediction apparatus 10.

避難時間予測装置10に入力される情報としては、例えば、建物の階数、各階の(初期状態としての)人数、階段幅、階段面積と歩行距離(1層分)、階段への各階からの扉幅、階段の避難階出口幅、水平進入率、及び各階の避難開始時刻である。モデル生成部11は、例えば、上記の情報に基づいてセル21に関しての情報を決定する。まず、単位時間(例えば、1秒間)に階段内を移動できる人数をセル21が収容できる人数として決定する。具体的には、階段での流動係数×階段幅から求める。ここで、階段での流動係数は、1秒間に1mに移動する人数を示す値であり、例えば、避難時間予測装置10のユーザによって入力される。例えば、階段での流動係数N=80/60人/秒m(1.33人/秒m)の値が用いられる。   Information input to the evacuation time prediction apparatus 10 includes, for example, the number of floors of the building, the number of people (as an initial state), the stairs width, the stairs area and the walking distance (for one layer), and the door from each floor to the stairs The width, the exit width of the stairs on the stairs, the horizontal entrance rate, and the evacuation start time of each floor. For example, the model generation unit 11 determines information regarding the cell 21 based on the above information. First, the number of people who can move in the stairs per unit time (for example, 1 second) is determined as the number of people that can be accommodated in the cell 21. Specifically, it is obtained from the flow coefficient at the stairs × the width of the stairs. Here, the flow coefficient at the stairs is a value indicating the number of people moving to 1 m per second, and is input by the user of the evacuation time predicting device 10, for example. For example, a value of the flow coefficient N = 80/60 person / second m (1.33 person / second m) at the stairs is used.

続いて、モデル生成部11は、階段面積Ast(当該階から直下階(地階の場合は直上階)までの階段室面積)を所定値(例えば、0.25)で除して階段の収容人数を算出して、当該収容人数をセル21の人数で除して総セル数を算出する。即ち、モデル生成部11は、単位時間あたりでセル21の間で流入可能な人数に基づいて、セル21の数を決定することが望ましい。このようにセルを設定すれば、計算の精度等の観点からより適切な避難時間の予測を行うことができる。但し、必ずしもセル21の数を上記のようにする必要なく、例えば、1つの階に1つ以上のセルが設定されればどのような数にしてもよい。 Subsequently, the model generation unit 11 stores the staircase by dividing the staircase area A st (the staircase area from the current floor to the immediately lower floor (directly upper floor in the case of the basement)) by a predetermined value (for example, 0.25). The total number of cells is calculated by calculating the number of persons and dividing the number of persons accommodated by the number of cells 21. That is, it is desirable that the model generation unit 11 determines the number of cells 21 based on the number of people that can flow between the cells 21 per unit time. If cells are set in this way, more appropriate evacuation time can be predicted from the viewpoint of calculation accuracy and the like. However, the number of cells 21 does not necessarily have to be as described above. For example, any number may be used as long as one or more cells are set on one floor.

また、「進入」、「行進」、「退出」についてどのように行われるかを示すパラメータ等についても、モデル生成部11によって決定されるが、これについては避難者の状態の遷移の計算を説明する際により詳細に説明する。また、各セル21,31の避難者の人数については、図4,5等に示すような行列で管理されるがこれについても後述する。モデル生成部11によって生成されたモデルは、以下の機能手段によって参照されて、避難時間の計算に用いられる。   In addition, parameters indicating how the “entry”, “march”, and “exit” are performed are also determined by the model generation unit 11. This will be described in more detail. The number of evacuees in each cell 21 and 31 is managed in a matrix as shown in FIGS. 4 and 5, etc., which will also be described later. The model generated by the model generation unit 11 is referred to by the following functional means and used for calculating the evacuation time.

初期状態入力部12は、モデル生成部11によって生成された建物のモデルにおける避難者の人数の初期状態を入力する初期状態入力手段である。初期状態入力部12は、避難時間予測装置10に入力される情報のうち、例えば、各階の人数を上記の初期状態として入力する(階段の人数は0とする)。具体的には、この情報は各セル21,31の人数を示す情報として与えられる。初期状態入力部12によって入力された初期状態を示す情報は、以下の機能手段によって参照されて、避難時間の計算に用いられる。この初期状態は、防火区画や各種区切り、各階の用途等が考慮されて決められることが望ましい。   The initial state input unit 12 is an initial state input unit that inputs an initial state of the number of evacuees in the building model generated by the model generation unit 11. Of the information input to the evacuation time prediction device 10, the initial state input unit 12 inputs, for example, the number of people on each floor as the initial state (the number of stairs is 0). Specifically, this information is given as information indicating the number of cells 21 and 31. Information indicating the initial state input by the initial state input unit 12 is referred to by the following functional means and used for calculating the evacuation time. This initial state is preferably determined in consideration of the fire prevention section, various divisions, the use of each floor, and the like.

遷移状態算出部13は、モデル生成部11によって生成された建物のモデルに基づいて、前の時刻のセル21,31の人数の状態から次の時刻のセル21,31の人数の状態を算出する遷移状態算出手段である。前の時刻と次の時刻との間隔は、予め定められた単位時間であり、例えば、1秒である。この単位時間は、例えば、予め避難時間予測装置10に入力されており、遷移状態算出部13に記憶されている。また、前の時刻t−1のセル21,31の人数の状態は、初期状態入力部12によって入力された初期状態(時刻t=0の前の時点)及び遷移状態算出部13自身によって算出された状態の何れかである。   Based on the building model generated by the model generation unit 11, the transition state calculation unit 13 calculates the state of the number of cells 21 and 31 at the next time from the state of the number of cells 21 and 31 at the previous time. It is a transition state calculation means. The interval between the previous time and the next time is a predetermined unit time, for example, 1 second. For example, this unit time is input in advance to the evacuation time prediction device 10 and stored in the transition state calculation unit 13. The state of the number of cells 21 and 31 at the previous time t−1 is calculated by the initial state (the time before time t = 0) input by the initial state input unit 12 and the transition state calculation unit 13 itself. One of the states.

モデル生成部11によって生成された建物のモデルは、図4に示すような行列を含む。ある時刻tにおける階段のセル21は、以下のベクトルV(t)によって表される。

ここで、行列の各成分C(t)は、各セル21において収容する避難者の人数を示し、添え字1,2,…,nはセル21を識別するものであり、地階に近いセルから順番になるように付与されている。nはセルの個数であり、上述したように決定される所与の数である。添え字iは、ある時刻tにおいて(セルの個数n分)順次計算を行うがその計算の回数を示すものである。即ち、ある時刻tにおいて遷移状態算出部13は、前の時刻t−1から、n回の演算を繰り返して、次の単位時間tのセル21の状態を算出する(即ち、V(t)が、時刻tにおけるセル21の人数の状態を示すものである)。その過程において、セル21の個数n分のV(t)が得られて、そのn個の列ベクトルを[V(t),V(t),…,V(t)]として表したものが、図4に示す行列である。
The building model generated by the model generation unit 11 includes a matrix as shown in FIG. A step cell 21 at a time t is represented by the following vector V (t) i .

Here, each component C (t) of the matrix indicates the number of evacuees accommodated in each cell 21, and the subscripts 1, 2,..., N identify the cell 21 and are from cells close to the basement. It is given to be in order. n is the number of cells and is a given number determined as described above. The subscript i indicates the number of times the calculation is performed sequentially at a certain time t (for the number n of cells). That is, at a certain time t, the transition state calculation unit 13 repeats n operations from the previous time t−1 to calculate the state of the cell 21 for the next unit time t (ie, V (t) n. Shows the state of the number of cells 21 at time t). In the process, V (t) i corresponding to the number n of cells 21 is obtained, and the n column vectors are set as [V (t) 1 , V (t) 2 ,..., V (t) n ]. What is represented is the matrix shown in FIG.

セルの人数の状態は、避難口が近いセル21から順に算出される。図5に示すように、前の時刻t−1のセル21の人数の状態を示すV(t−1)から、まず、次の時刻tの最も地階に近いセル21のC(t)1,1を算出する。次に、算出結果に基づいてそのセル21の上のセルのC(t)2,2を算出する。この計算を順次(n回)行って、最後に最も避難口から遠いセルの21n,nを算出する。 The state of the number of cells is calculated in order from the cell 21 with the closest escape port. As shown in FIG. 5, from V (t−1) n indicating the number of cells 21 at the previous time t−1, first, C (t) 1 of the cell 21 closest to the basement at the next time t. , 1 is calculated. Next, C (t) 2 , 2 of the cell above the cell 21 is calculated based on the calculation result. This calculation is performed sequentially (n times), and finally 21 n, n of the cell farthest from the escape port is calculated.

また、各階のセル31についても、上記の階段のセル21においてのC(t)i,jと同様にF(t)i,jとして、収容する避難者の数を記憶して、遷移状態を計算する。なお、行列演算の都合上、階のセル31(F(t)i,j)のセル数(添え字jの数)も、階段のセル21(C(t)i,j)のセル数と同様にすることとするのがよい。その場合、階段のセル21に接続していない階のセル31についてのF(t)i,jは、常に0とする。 In addition, for the cells 31 on each floor, the number of evacuees to be accommodated is stored as F (t) i, j in the same manner as C (t) i, j in the cell 21 of the staircase, and the transition state is changed. calculate. For convenience of matrix operation, the number of cells of the floor 31 (F (t) i, j ) (number of subscripts j) is also equal to the number of cells of the staircase cell 21 (C (t) i, j ). It is better to do the same. In that case, F (t) i, j for the cell 31 on the floor not connected to the cell 21 of the staircase is always 0.

各セル21の人数の状態の算出は、一つ上のセル21からの行進(流入)の状態に基づいて行われる。一つ上のセル21からの行進(流入)の状態を示す情報としては、階段での流動係数N×階段幅Bにより算出される一単位時間で最大に行進する数を用いることができる。   The calculation of the state of the number of people in each cell 21 is performed based on the state of march (inflow) from the cell 21 above. As the information indicating the state of march (inflow) from the cell 21 that is one level above, the number marching at maximum in one unit time calculated by the flow coefficient N in the staircase × the step width B can be used.

また、階段に接続されているセル21aの人数の状態の算出については、階のセル31からの避難者の進出の状態と当該進出に対して階から階段のセル21aへ避難者が進入する率を示す水平進入率とにも基づいて行われる。階のセル31からセル21aへの避難者の進出の状態は、階から階段への流動係数N×階段への各階からの扉幅Bにより算出される一単位時間で最大に進入する数を用いることができる。ここで、例えば、階から階段への流動係数N=90/60人/秒m(1.5人/秒m)の値が用いられる。また、水平進入率αは、0から1までの範囲の間の値(0≦α≦1)であり、建物の構造等に基づいて予め避難時間予測装置10のユーザ等によって設定されて入力された値である。 Further, regarding the calculation of the state of the number of cells 21a connected to the stairs, the status of the refugees entering from the cell 31 on the floor and the rate at which the refugees enter the cell 21a on the stairs from the floor with respect to the advance. This is also performed based on the horizontal approach rate indicating. The state of the evacuees entering from the cell 31 to the cell 21a on the floor is the number of maximum entry in one unit time calculated by the flow coefficient N i from the floor to the stairs × the door width B i from each floor to the stairs. Can be used. Here, for example, a value of the flow coefficient N i = 90/60 person / second m (1.5 person / second m) from the floor to the stairs is used. The horizontal approach rate α is a value between 0 and 1 (0 ≦ α ≦ 1), and is set and input in advance by the user of the evacuation time prediction device 10 based on the structure of the building and the like. Value.

また、避難階のセル21については、建物からの退出の状態に基づいて行われる。建物からの退出の状態は、避難階での流動係数N×階段の避難階出口幅Bにより算出される一単位時間で最大に退出する数を用いることができる。 Further, the cell 21 on the evacuation floor is performed based on the state of exit from the building. As the state of exit from the building, the maximum exit number in one unit time calculated by the flow coefficient N 1 at the evacuation floor × the evacuation floor exit width B 1 of the stairs can be used.

また、階毎に避難を開始するタイミングを設定することとしてもよい。その場合、階毎の避難(階から階段への進出)は、階ごとに設定されたタイミングに応じて開始される。より具体的には、階段のセル21毎に、階から階段への流入を開始する時刻ti.delay(ここで、iはセルを特定する添え字)を設定して、それに基づいて遷移状態を算出する。例えば、時刻0から一斉に避難が開始されるとしてもよい。あるいは、特定の階(例えば、火災が発生した)では時刻0から避難が開始され、それ以外の階では、

(秒)遅れて避難が開始されることとしてもよい。ここでAfloorは、階の面積である。
Moreover, it is good also as setting the timing which starts evacuation for every floor. In that case, evacuation for each floor (advance from the floor to the stairs) is started according to the timing set for each floor. More specifically, for each cell 21 of the staircase, the time t i. A delay (where i is a subscript specifying a cell) is set, and a transition state is calculated based on the delay . For example, evacuation may be started all at once from time 0. Alternatively, evacuation starts at time 0 on certain floors (for example, a fire has occurred), and on other floors,

Evacuation may be started after a delay of (seconds). Here, A floor is the floor area.

避難終了判断部14は、遷移状態算出部13によって算出された各セル21,31の避難者の人数の状態を参照して、当該状態が建物からの避難が完了したものを示すかどうか判断する避難終了判断手段である。避難終了判断部14は、避難が完了したものでないと判断された場合には遷移状態算出部13に対して次の時刻(前の時刻から一単位時間分進めた時刻)での各セル21,31の避難者の人数を算出させる。避難終了判断部14は、避難が完了したものと判断された場合にはそれまでに経過した(シミュレーション上の)単位時間の数を示す情報を出力部15に出力する。また、避難終了判断部14は、遷移状態算出部13による演算の途中経過を示す情報を出力部15に出力することとしてもよい。   The evacuation end determination unit 14 refers to the state of the number of evacuees in the cells 21 and 31 calculated by the transition state calculation unit 13 and determines whether or not the state indicates that the evacuation from the building has been completed. This is an evacuation end determination means. If it is determined that the evacuation has not been completed, the evacuation end determination unit 14 causes each cell 21 at the next time (time advanced by one unit time from the previous time) to the transition state calculation unit 13. The number of 31 evacuees is calculated. When it is determined that the evacuation is completed, the evacuation end determination unit 14 outputs information indicating the number of unit times (simulated) that has passed so far to the output unit 15. Further, the evacuation end determination unit 14 may output information indicating the progress of calculation by the transition state calculation unit 13 to the output unit 15.

なお、遷移状態算出部13及び避難終了判断部14による演算処理(シミュレーション)の具体的内容については、より詳細に後述する。   The specific contents of the calculation process (simulation) by the transition state calculation unit 13 and the evacuation end determination unit 14 will be described in detail later.

出力部15は、避難終了判断部14から入力された単位時間の数に応じた避難時間を出力する出力手段である。例えば、単位時間が1秒であれば、上記の単位時間の数(秒)として避難時間を出力する。この出力は、例えば、避難時間予測装置10のユーザが予測結果を参照できるように、避難時間予測装置10が備える表示装置に表示することによって行われる。また、最終的な避難時間だけでなく、遷移状態算出部13によって算出される結果に基づいてより詳細な表示を行ってもよい。   The output unit 15 is an output unit that outputs an evacuation time corresponding to the number of unit times input from the evacuation end determination unit 14. For example, if the unit time is 1 second, the evacuation time is output as the number of unit times (seconds). This output is performed, for example, by displaying on a display device included in the evacuation time prediction device 10 so that the user of the evacuation time prediction device 10 can refer to the prediction result. Further, not only the final evacuation time but also a more detailed display may be performed based on the result calculated by the transition state calculation unit 13.

例えば、図6に示すように、各階及び階段の避難者の収容度合を単位時間毎に変化させて図示する表示を行ってもよい(即ち、動画としての表示を行う)。濃い色で示された部分がその時点で避難者を収容していることを示す。あるいは、図7に示すように、各階の経過時間に応じた収容度合を折れ線グラフとして表示することとしてもよい(各線が各階に対応している)。また、各階から階段への単位時間あたりの進入者数を折れ線グラフで表示することとしてもよい。   For example, as shown in FIG. 6, the illustrated display may be performed by changing the accommodation levels of evacuees on each floor and stairs for each unit time (that is, display as a moving image). The part shown in dark color indicates that the evacuees are being accommodated at that time. Or as shown in FIG. 7, it is good also as displaying the accommodation degree according to the elapsed time of each floor as a line graph (each line respond | corresponds to each floor). In addition, the number of intruders per unit time from each floor to the stairs may be displayed as a line graph.

即ち、出力部15は、遷移状態算出部13によって算出された各時刻の各セル21,31の避難者の人数の状態を示す情報を出力することとしてもよい。この構成によれば、最終的な避難時間の最終結果だけでなく、避難の過程を把握することができる。これにより、設計実務で様々なパターンの安全性を確認して、避難安全設計に役立てることができる。   That is, the output unit 15 may output information indicating the state of the number of evacuees in the cells 21 and 31 at each time calculated by the transition state calculation unit 13. According to this configuration, it is possible to grasp not only the final result of the final evacuation time but also the evacuation process. Thereby, the safety of various patterns can be confirmed in the design practice, and can be used for evacuation safety design.

また、出力部15による出力は、必ずしも表示出力でなくてもよく、別の装置に情報を送信する等の任意の出力を行うことができる。   Further, the output by the output unit 15 is not necessarily a display output, and an arbitrary output such as transmitting information to another apparatus can be performed.

引き続いて、図8〜11のフローチャートを用いて、本実施形態に係る避難時間予測装置10で実行される処理(避難時間予測方法)を説明する。まず、図8のフローチャートを用いて避難時間予測装置10で実行される処理全体について説明して、その後、図9〜11のフローチャートを用いて、遷移状態算出部13によるセルの避難者の収容状態の遷移状態を算出する処理、及び避難終了判断部14による避難の完了を判断する処理について説明する。   Then, the process (evacuation time prediction method) performed with the evacuation time prediction apparatus 10 which concerns on this embodiment is demonstrated using the flowchart of FIGS. First, the entire process executed by the evacuation time prediction apparatus 10 will be described using the flowchart of FIG. 8, and then the cell refugee accommodation status by the transition state calculation unit 13 using the flowcharts of FIGS. 9 to 11. A process for calculating the transition state of the evacuation and a process for determining completion of evacuation by the evacuation end determination unit 14 will be described.

避難時間予測装置10では、まず、避難時間の予測を行うためのパラメータが入力される(S01)。入力されるパラメータは、上述したように建物の階数、各階の(初期状態としての)人数、階段幅、階段面積と歩行距離(1層分)、階段への各階からの扉幅、階段の避難階出口幅、水平進入率、及び各階の避難開始時刻等の情報である。避難時間予測装置10に入力されたパラメータは、その内容に応じて各機能手段に出力される。   In the evacuation time prediction device 10, first, parameters for predicting the evacuation time are input (S01). As described above, the input parameters are the number of floors of the building, the number of people in each floor (as the initial state), the stairs width, the stairs area and walking distance (for one layer), the door width from each floor to the stairs, and the evacuation of the stairs Information such as floor exit width, horizontal approach rate, and evacuation start time of each floor. The parameters input to the evacuation time prediction device 10 are output to each functional means according to the contents.

続いて、モデル生成部11によって、避難時間の予測対象となる建物のモデルが生成される(S02、モデル生成ステップ)。具体的には、このモデルの生成は、入力されたパラメータに応じた上述したような行列が、避難時間予測装置10のメモリ上に生成されることによって行われる。   Subsequently, the model generation unit 11 generates a model of the building to be predicted for the evacuation time (S02, model generation step). Specifically, this model is generated by generating a matrix as described above according to the input parameters on the memory of the evacuation time prediction apparatus 10.

続いて、初期状態入力部12によって、上記のモデルにおける避難者の人数の初期状態が入力される(S03、初期状態入力ステップ)。具体的には、この入力は、入力されたパラメータに応じて初期状態を示す情報が、上記のモデルの各セル21,31の初期状態を示す行列データに格納されることによって行われる。   Subsequently, an initial state of the number of evacuees in the above model is input by the initial state input unit 12 (S03, initial state input step). Specifically, this input is performed by storing information indicating the initial state according to the input parameters in matrix data indicating the initial state of each of the cells 21 and 31 of the model.

続いて、遷移状態算出部13によって、初期状態入力部12によって入力された初期状態から、予め設定された単位時間を一単位進めた時刻の建物の各セル21,31の避難者の人数の状態(遷移状態)が算出される(S04、遷移状態算出ステップ)。   Subsequently, the state of the number of evacuees in the cells 21 and 31 of the building at a time obtained by advancing a preset unit time by one unit from the initial state input by the initial state input unit 12 by the transition state calculating unit 13 (Transition state) is calculated (S04, transition state calculation step).

続いて、避難終了判断部14によって、遷移状態算出部13によって算出された各セル21,31の避難者の人数の状態が参照されて、当該状態が建物からの避難が完了したものを示すものか否かが判断される(S05、避難終了判断ステップ)。避難が完了したものでないと判断された場合には、避難終了判断部14から、遷移状態算出部13に対して状態が算出された時刻から一単位時間進めた時刻での、各セル21,31の避難者の人数の状態を算出させるよう制御が行われる(S06、避難終了判断ステップ)。   Subsequently, the state of the number of evacuees in each cell 21, 31 calculated by the transition state calculation unit 13 is referred to by the evacuation end determination unit 14, and the state indicates that the evacuation from the building has been completed. Is determined (S05, evacuation end determination step). When it is determined that the evacuation is not completed, the cells 21 and 31 at the time advanced by one unit time from the time when the state is calculated from the evacuation end determination unit 14 to the transition state calculation unit 13. Control is performed to calculate the status of the number of evacuees (S06, evacuation end determination step).

当該制御を受けた遷移状態算出部13によって、その前に算出した各セル21,31の避難者の人数の状態から、予め設定された単位時間を一単位進めた時刻の建物の各セル21,31の避難者の人数の状態(遷移状態)が算出される(S04、遷移状態算出ステップ)。当該状態に対して、避難終了判断部14による上記の判断(S05)が繰り返し行われる。   Each cell 21 of the building at a time obtained by advancing a preset unit time by one unit from the state of the number of evacuees of the cells 21 and 31 calculated before by the transition state calculation unit 13 under the control. The state (transition state) of the number of 31 evacuees is calculated (S04, transition state calculation step). The above determination (S05) by the evacuation end determination unit 14 is repeatedly performed on the state.

S05において、避難が完了したものであると判断された場合には、避難終了判断部14から、遷移状態算出部13によって算出が行われた単位時間の数(繰り返しS04の算出が行われた回数)を示す情報が出力部15に出力される。続いて、出力部15によって、入力された情報応じた避難時間が出力される(S07、出力ステップ)。例えば、この出力を参照することによって、避難時間予測装置10のユーザは建物からの避難時間を把握することができる。以上が、避難時間予測装置10で実行される処理全体である。   If it is determined in S05 that the evacuation has been completed, the number of unit times calculated by the transition state calculation unit 13 from the evacuation end determination unit 14 (the number of times the calculation of the repetition S04 has been performed). ) Is output to the output unit 15. Subsequently, the evacuation time corresponding to the input information is output by the output unit 15 (S07, output step). For example, by referring to this output, the user of the evacuation time prediction apparatus 10 can grasp the evacuation time from the building. The above is the entire processing executed by the evacuation time prediction apparatus 10.

引き続いて、図9〜11のフローチャートを用いて、遷移状態算出部13によるセルの避難者の収容状態の遷移状態を算出する処理、及び避難終了判断部14による避難の完了を判断する処理(図8におけるS04〜S06の処理)について、より詳細に説明する。本処理において、処理開始時点では、シミュレーション上の時刻t=0とし、単位時間は1(秒)である。   Subsequently, using the flowcharts of FIGS. 9 to 11, processing for calculating the transition state of the evacuee accommodation state of the cell by the transition state calculation unit 13 and processing for determining completion of evacuation by the evacuation end determination unit 14 (FIG. 9). The process of S04 to S06 in FIG. In this process, at the start of the process, the simulation time t = 0 and the unit time is 1 (second).

なお、以下の説明においての表記は、以下のように定義される。
In addition, the notation in the following description is defined as follows.

まず、シミュレーション上の時刻tについて、t≧min(ti.delay)を満たすかどうかが判断される(S101)。ここでminは、全ての変数値のうちの最小値を関数値とする関数である。時刻tが上記の関係を満たさない場合、即ち、どの階でも未だ避難が開始されていない場合には、t=t+1とされる(S102)。即ち、この場合、セル21,31の収容する人数の変更がないので一単位時間分進めた次の時刻についての算出に移る。 First, it is determined whether or not t ≧ min ( ti.delay ) is satisfied for the simulation time t (S101). Here, min is a function whose function value is the minimum value of all the variable values. If the time t does not satisfy the above relationship, that is, if evacuation has not yet started on any floor, t = t + 1 is set (S102). That is, in this case, since the number of people accommodated in the cells 21 and 31 is not changed, the calculation for the next time advanced by one unit time is started.

S101の判断において関係を満たすとされた場合は、以降で時刻tにおけるセル21,31の避難者の人数の状態を求める。まず、避難階での処理を行うためi=1とされる(S103)。続いて、避難階における階段のセル21における、退出によるC(t)が算出される(S104)。以下のように時刻t−1の遷移状態を示す最終列ベクトルV(t−1),U(t−1)を用いてV(t),U(t)が算出される。

即ち、前の時刻t−1において、避難階における階段のセル21の人数C(t−1)n,1が、一単位時間での避難階出口からの最大退出人数1.3Bを越えるものであった場合、C(t)1,1をC(t−1)n,1−1.3Bとし、それ以外では0とする。なお、t=0の場合は、t−1の状態は、初期状態入力部12によって初期状態であるものとする(以下、同様)。
If it is determined that the relationship is satisfied in the determination in S101, the state of the number of evacuees in the cells 21 and 31 at time t is obtained thereafter. First, i = 1 is set in order to perform processing on the evacuation floor (S103). Subsequently, C 1 (t) due to exit in the cell 21 of the staircase on the evacuation floor is calculated (S104). V 1 (t) and U 1 (t) are calculated using final column vectors V n (t−1) and U n (t−1) indicating the transition state at time t−1 as follows.

That is, in the previous time t-1, number C (t-1) of stairs cells 21 in the evacuation floor n, 1 is that exceeds the maximum exit number 1.3B 1 from the evacuation floor outlet in a unit time In this case, C (t) 1,1 is set to C (t-1) n, 1 -1.3B 1, and 0 otherwise. When t = 0, the state of t−1 is assumed to be the initial state by the initial state input unit 12 (the same applies hereinafter).

続いて、避難階のセル21及びその上のセル21における、当該避難階の上のセル21から避難階のセル21への行進によるC(t)及びC(t)が算出される(S105)。以下のように、S104の演算後の遷移状態を示す列ベクトルV(t),U(t)を用いてV(t),U(t)が算出される。

即ち、S104の演算後において、避難階における階段のセル21の空き人数「C−C(t)1,1」が、その上のセル21の人数C(t)1,2以下であった場合、避難階の階段のセル21の上のセル21の人数C(t)2,2を「C(t)1,1+C(t)1,2−C」とし、避難階のセル21の人数C(t)2,1をCとする。それ以外の場合は、避難階のセル21の上のセル21の人数C(t)2,2を0とし、避難階の階段のセル21の人数C(t)2,1を「C(t)1,1+C(t)1,2」とする。続いて、次の階での処理を行うためi=2とされる(S106)。
Subsequently, C 1 (t) and C 2 (t) due to the march from the cell 21 above the evacuation floor to the cell 21 at the evacuation floor in the cell 21 and the cell 21 above the evacuation floor are calculated ( S105). As described below, V 2 (t) and U 2 (t) are calculated using column vectors V 1 (t) and U 1 (t) indicating the transition state after the calculation in S104.

That is, after the calculation of S104, the number of vacant persons “CC (t) 1,1 ” in the cell 21 of the staircase on the evacuation floor is equal to or less than the number of persons C (t) 1 , 2 in the cell 21 above The number C (t) 2,2 of the cell 21 above the cell 21 on the stairs on the evacuation floor is set to "C (t) 1,1 + C (t) 1,2- C", and the number of the cell 21 on the evacuation floor Let C (t) 2,1 be C. Otherwise, the number C (t) 2,2 of the cell 21 above the cell 21 on the evacuation floor is set to 0, and the number C (t) 2,1 of the cell 21 on the stairs on the evacuation floor is set to “C (t ) 1,1 + C (t) 1,2 . Subsequently, i = 2 is set in order to perform processing on the next floor (S106).

続いて、階段20のi番目のセル21が階と接続しているか否かが判断される(S107)。具体的には、F>0を満たすか否かが判断される。階段のi番目のセルが階と接続していないと判断された場合(F>0を満たさないと判断された場合)は、続いて、階段における、i番目のセル21及びその上のセル21における、当該上のセル21から下のセル21への行進によるC(t)及びCi+1(t)が算出される(S108)。以下のように、i番目の遷移状態を示す列ベクトルV(t),U(t)を用いて新たなVi+1(t),Ui+1(t)が算出される。

即ち、i番目の遷移状態において、i番目のセル21の空き人数「C−C(t)i,i」が、その上のセル21(i+1番目セル21)の人数C(t)i,i+1以下であった場合、i+1番目のセル21の人数C(t)i,i+1を「C(t)i,i+C(t)i,i+1−C」とし、i番目のセル21の人数C(t)i+1,iをCとする。それ以外の場合は、i+1番目のセル21の人数C(t)i+1,i+1を0とし、i番目のセル21の人数C(t)i,iを「C(t)i,i+C(t)i,i+1」とする。続いて、次の階での処理を行うためi=i+1とされる(S109)。
Subsequently, it is determined whether or not the i-th cell 21 of the stairs 20 is connected to the floor (S107). Specifically, it is determined whether or not F i > 0 is satisfied. If it is determined that the i-th cell of the staircase is not connected to the floor (if it is determined that F i > 0 is not satisfied), then the i-th cell 21 and the cell above it in the staircase In step 21, C i (t) and C i + 1 (t) are calculated by marching from the upper cell 21 to the lower cell 21 (S108). As described below, new V i + 1 (t) and U i + 1 (t) are calculated using the column vectors V i (t) and U i (t) indicating the i-th transition state.

That is, in the i-th transition state, the vacant number “C−C (t) i, i ” of the i-th cell 21 is the number of people C (t) i, i + 1 of the cell 21 (i + 1-th cell 21) above it. In the case of the following, the number C (t) i, i + 1 of the ( i + 1 ) th cell 21 is “C (t) i, i + C (t) i, i + 1− C”, and the number C ( t) Let i + 1, i be C. In other cases, the number C (t) i + 1, i + 1 of the i + 1 cell 21 is set to 0, and the number C (t) i, i of the i cell 21 is set to “C (t) i, i + C (t ) I, i + 1 ”. Subsequently, i = i + 1 is set to perform processing on the next floor (S109).

S107の判断において、階段のi番目のセル21が階と接続していると判断された場合(F>0を満たすと判断された場合)は、続いて、i番目のセル21がn番目のセル21及びn−1番目のセル21の何れでもないか否かが判断される(S110)。 When it is determined in step S107 that the i-th cell 21 of the staircase is connected to the floor (when it is determined that F i > 0 is satisfied), the i-th cell 21 is subsequently changed to the n-th cell. It is determined whether it is neither the cell 21 nor the (n-1) th cell 21 (S110).

i番目のセル21がn番目のセル21及びn−1番目のセル21の何れでもないと判断された場合は、続いて、tが、i番目のセルにおいて階から階段への流入を開始する時刻ti.delay以上であるか否かが判断される(S111)。ここで、tが、i番目のセルにおいて階から階段への流入を開始する時刻ti.delay以上でないと判断された場合、当該階においては避難がまだ開始されておらず、上述したS108、S109と同様の処理が行われる。 If it is determined that the i-th cell 21 is neither the n-th cell 21 nor the (n-1) -th cell 21, then t starts to flow from the floor to the stairs in the i-th cell. Time t i. It is determined whether or not it is greater than or equal to delay (S111). Here, t is the time t i. When the flow starts from the floor to the stairs in the i-th cell . If it is determined that it is not greater than the delay , evacuation has not yet started on the floor, and the same processing as S108 and S109 described above is performed.

S111において、tが、i番目のセルにおいて階から階段への流入を開始する時刻ti.delay以上であると判断された場合、続いて、階段のi番目のセルと接続する階に避難者がいるか否かが判断される(S112)。具体的には、F(t)>0を満たすか否かが判断される。階段のi番目のセルと接続する階に避難者がいないと判断された場合(F(t)>0を満たさないと判断された場合)は、続いて、当該階の階避難は既に終了したものと判断される(S113)。また、上述したS108、S109と同様の処理が行われる。 In t111, t starts to flow from the floor to the stairs in the i-th cell . If it is determined that it is greater than or equal to delay, it is then determined whether there is an evacuee on the floor connected to the i-th cell of the stairs (S112). Specifically, it is determined whether or not F i (t)> 0 is satisfied. If it is determined that there are no evacuees on the floor connected to the i-th cell of the stairs (if it is determined that F i (t)> 0 is not satisfied), then the floor evacuation has already ended for that floor (S113). Further, the same processing as S108 and S109 described above is performed.

階段のi番目のセルと接続する階に避難者がいると判断された場合(F(t)>0を満たすと判断された場合)は、避難者が階から階段に水平進入することを考慮して、各セルの避難者の状態が算出される。その場合の処理について、図10を用いて説明する。 If it is determined that there are refugees on the floor connected to the i-th cell of the stairs (if it is determined that F i (t)> 0), the refugees will enter the stairs from the floor horizontally. Considering this, the status of evacuees in each cell is calculated. Processing in that case will be described with reference to FIG.

まず、i番目のセル21の空き人数「C−C(t)i,i」が、最大水平進入者1.5Bと上からのセル21(i+1番目のセル21)からi番目のセル21に行進する人数C(t)i,i+1との和以上か否か(C(t)i,i+1≧C(t)i,i+1+1.5Bを満たすか否か)が判断される(S121)。なお、本実施形態では、セルの最大人数と、一単位時間でセル間を行進できる避難者の数とが一致しているので、上記の式による判断が可能である。 First, the vacant number “C−C (t) i, i ” of the i-th cell 21 is the maximum horizontal intruder 1.5B i and the cell 21 from the top (i + 1-th cell 21) to the i-th cell 21. It is determined whether or not the number of people marching to C (t) i, i + 1 is greater than or equal to the sum (whether C (t) i, i + 1 ≧ C (t) i, i + 1 + 1.5B i is satisfied) (S121). ). In the present embodiment, since the maximum number of cells matches the number of evacuees who can march between cells in one unit time, the determination by the above formula is possible.

C(t)i,i+1≧C(t)i,i+1+1.5Bを満たすと判断された場合、後述する状態(a)の場合で各セルの状態が計算される(S122)。C(t)i,i+1≧C(t)i,i+1+1.5Bを満たさないと判断された場合、続いて、i番目のセル21の空き人数「C−C(t)i,i」が、最大水平進入者1.5Bに水平進入率(α)を乗じたものと上からのセル21(i+1番目のセル21)からi番目のセル21に行進する人数との和C(t)i,i+1との和以上か否か(C(t)i,i+1≧C(t)i,i+1+α1.5Bを満たすか否か)が判断される(S123)。 When it is determined that C (t) i, i + 1 ≧ C (t) i, i + 1 + 1.5B i is satisfied, the state of each cell is calculated in the case of state (a) described later (S122). If it is determined that C (t) i, i + 1 ≧ C (t) i, i + 1 + 1.5B i is not satisfied, then, the vacant number “C−C (t) i, i ” of the i -th cell 21 Is the sum C (t) of the maximum horizontal intruder 1.5B multiplied by the horizontal approach rate (α) and the number of people marching from the top cell 21 (i + 1th cell 21) to the i th cell 21 It is determined whether or not the sum is greater than or equal to i and i + 1 (whether or not C (t) i, i + 1 ≧ C (t) i, i + 1 + α1.5B i is satisfied) (S123).

C(t)i,i+1≧C(t)i,i+1+α1.5Bを満たすと判断された場合、後述する状態(b)の場合で各セルの状態が計算される(S124)。C(t)i,i+1≧C(t)i,i+1+α1.5Bを満たさないと判断された場合、続いて、i番目のセル21の空き人数「C−C(t)i,i」が、最大水平進入者1.5Bに水平進入率(α)を乗じたもの以上か否か(C(t)i,i+1≧α1.5Bを満たすか否か)が判断される(S125)。 When it is determined that C (t) i, i + 1 ≧ C (t) i, i + 1 + α1.5B i is satisfied, the state of each cell is calculated in the case of state (b) described later (S124). If it is determined that C (t) i, i + 1 ≧ C (t) i, i + 1 + α1.5B i is not satisfied, then, the vacant number “C−C (t) i, i ” of the i -th cell 21 Is determined to be equal to or greater than the value obtained by multiplying the maximum horizontal intruder 1.5B by the horizontal approach rate (α) (whether or not C (t) i, i + 1 ≧ α1.5B i is satisfied) (S125). .

C(t)i,i+1≧α1.5Bを満たすと判断された場合、後述する状態(c)の場合で各セルの状態が計算される(S126)。C(t)i,i+1≧α1.5Bを満たさないと判断された場合、後述する状態(d)の場合で各セルの状態が計算される(S127)。 When it is determined that C (t) i, i + 1 ≧ α1.5B i is satisfied, the state of each cell is calculated in the case of state (c) described later (S126). If it is determined that C (t) i, i + 1 ≧ α1.5B i is not satisfied, the state of each cell is calculated in the case of state (d) described later (S127).

上述した各、以下のように、i番目の遷移状態を示す列ベクトルV(t),U(t)を用いて新たなVi+1(t),Ui+1(t)が算出される。
As described above, new V i + 1 (t) and U i + 1 (t) are calculated using the column vectors V i (t) and U i (t) indicating the i-th transition state as described below.

この算出について、より具体的に図12を用いて説明する。階から階段への進入は、一単位時間の最大進入人数1.5Bに対して、水平進入率αを乗じた分だけ優先して行われ、その後、階段におけるその上のセルからの行進があった後、更に階から階段への進入できる空きがあれば残りの分についての進入が行われる。 This calculation will be described more specifically with reference to FIG. The entry from the floor to the stairs is prioritized by multiplying the maximum entry number of 1.5B i per unit time by the horizontal entry rate α, and then the march from the cell above it on the stairs After that, if there is a vacant space from the floor to the stairs, the remaining portion will be entered.

図12(a)に示すように、状態(a)の場合、上のセル21(i+1番目のセル21)から下のセル(i番目のセル21)へは、C(t)i,i+1だけ行進するので、C(t)i+1,i+1を0とする。また、階から階段のセルへは、最大で1.5Bだけ進入するので、F(t)i+1,iを、max[F(t)i,i−1.5B,0]とする。ここでmaxは、全ての変数値のうちの最大値を関数値とする関数である。i番目のセル21は、上記の各セルからの流入があるので、C(t)i+1,iを、C(t)i,i+C(t)i,i+1+1.5Bとする。i番目のセル21は避難者では満たされない。 As shown in FIG. 12A, in the state (a), only C (t) i, i + 1 is transferred from the upper cell 21 (i + 1th cell 21) to the lower cell (ith cell 21). Since march, C (t) i + 1, i + 1 is set to 0. In addition, to the stairs of the cell from the floor, so to enter only 1.5B i at the maximum, the F (t) i + 1, i, and max [F (t) i, i -1.5B i, 0]. Here, max is a function having the maximum value among all the variable values as a function value. Since the i-th cell 21 has an inflow from each of the above cells, C (t) i + 1, i is set to C (t) i, i + C (t) i, i + 1 + 1.5B i . The i-th cell 21 is not filled with evacuees.

図12(b)に示すように、状態(b)の場合、上のセル21(i+1番目のセル21)から下のセル(i番目のセル21)へは、C(t)i,i+1だけ行進するので、C(t)i+1,i+1を0とする。また、階から階段のセルへは、階段のセルの「空き」から直上セルの人数を引いた人数(≧α1.5B)である「C−(C(t)i,i+C(t)i,i+1)」だけ進入するので、F(t)i+1,iを、max[F(t)i,i−(C−(C(t)i,i+C(t)i,i+1)),0]とする。i番目のセル21は、上記の各セルからの流入により避難者で満たされるのでCとする。 As shown in FIG. 12B, in the state (b), only C (t) i, i + 1 is transferred from the upper cell 21 (i + 1th cell 21) to the lower cell (ith cell 21). Since march, C (t) i + 1, i + 1 is set to 0. In addition, from the floor to the stair cell, “C− (C (t) i, i + C (t)”, which is the number of people (≧ α1.5B i ) obtained by subtracting the number of cells directly above the “vacant” of the stair cell. i, i + 1 ) ”, so that F (t) i + 1, i is changed to max [F (t) i, i − (C− (C (t) i, i + C (t) i, i + 1 )), 0]. Since the i-th cell 21 is filled with evacuees by the inflow from each of the above cells, it is assumed as C.

図12(c)に示すように、状態(c)の場合、上のセル21(i+1番目のセル21)から下のセル(i番目のセル21)へは、C−(C(t)i,i+α1.5B)だけ行進するので、C(t)i+1,i+1をC(t)i,i+1−(C−(C(t)i,i+α1.5B))とする。また、階から階段のセルへは、最大でα1.5Bだけ進入するので、F(t)i+1,iを、max[F(t)i,i−α1.5B,0]とする。i番目のセル21は、上記の各セルからの流入により避難者で満たされるのでCとする。 As shown in FIG. 12C, in the case of the state (c), the upper cell 21 (i + 1st cell 21) is changed to C- (C (t) i from the lower cell (ith cell 21). , I + α1.5B i ), C (t) i + 1, i + 1 is set to C (t) i, i + 1 − (C− (C (t) i, i + α1.5B i )). Further, since a maximum of α1.5B i is entered from the floor to the staircase cell, F (t) i + 1, i is set to max [F (t) i, i −α1.5B i , 0]. Since the i-th cell 21 is filled with evacuees by the inflow from each of the above cells, it is assumed as C.

図12(d)に示すように、状態(d)の場合、上のセル21(i+1番目のセル21)から下のセル(i番目のセル21)へは行進されず全ての避難者がとどまるので、C(t)i+1,i+1をC(t)i,i+1とする。また、階から階段のセルへは、最大でi番目のセル21の空きC−C(t)i,iだけ進入するので、F(t)i+1,iを、max[F(t)i,i−(C−C(t)i,i),0]とする。i番目のセル21は、上記の各セルからの流入により避難者で満たされるのでCとする。 As shown in FIG. 12 (d), in the state (d), all evacuees remain without marching from the upper cell 21 (i + 1th cell 21) to the lower cell (ith cell 21). Therefore, C (t) i + 1, i + 1 is set as C (t) i, i + 1 . Further, since the empty cell C (t) i, i of the i-th cell 21 enters from the floor to the staircase cell at the maximum, F (t) i + 1, i is set to max [F (t) i, i i− (C−C (t) i, i ), 0]. Since the i-th cell 21 is filled with evacuees by the inflow from each of the above cells, it is assumed as C.

図10に示すように、S112、S124、S126、S127のいずれかで、遷移状態が算出されると、続いて、次の階での処理を行うためi=i+1とされる(S128)。続いて、図9及び図10に示すように、上述したS107以降の処理が繰り返される。   As shown in FIG. 10, when the transition state is calculated in any one of S112, S124, S126, and S127, i = i + 1 is set to perform processing on the next floor (S128). Subsequently, as shown in FIGS. 9 and 10, the processes after S107 described above are repeated.

図9のS110において、i番目のセル21がn番目のセル21及びn−1番目のセル21の何れでもないと判断された場合の処理について、図11を用いて説明する。この場合、tが、n番目のセルにおいて階から階段への流入を開始する時刻tn.delay以上であるか否かが判断される(S131)。tが、n番目のセルにおいて階から階段への流入を開始する時刻ti.delay以上であると判断された場合、続いて、階段のn番目のセルと接続する階に避難者がいるか否かが判断される(S132)。具体的には、F(t)>0を満たすか否かが判断される。 The processing when it is determined in S110 of FIG. 9 that the i-th cell 21 is neither the n-th cell 21 nor the (n−1) -th cell 21 will be described with reference to FIG. In this case, the time t n. At which t starts to flow from the floor to the stairs in the nth cell . It is determined whether or not it is greater than or equal to delay (S131). the time t when t begins to flow from the floor to the stairs in the nth cell . If it is determined that it is greater than or equal to delay, it is then determined whether there is an evacuee on the floor connected to the nth cell of the stairs (S132). Specifically, it is determined whether or not F n (t)> 0 is satisfied.

S131において、tが、n番目のセルにおいて階から階段への流入を開始する時刻tn.delay以上でないと判断された場合、及び、S132において、階段のn番目のセルと接続する階に避難者がいないと判断された場合(F(t)>0を満たさないと判断された場合)は、続いて、階段におけるn−1番目及びn番目のセルC(t)n,n−1,C(t)n,nの算出が行われる(S133)。具体的には、n−1番目の遷移状態を示す列ベクトルVn−1(t),Un−1(t)を用いて、S108の処理と同様に新たなV(t),U(t)が算出される。続いて、図9に示すS102の処理に戻り、t=t+1とされて処理が繰り返される。 In S131, t starts to flow from the floor to the stairs in the nth cell tn. When it is determined that it is not greater than delay , and when it is determined in S132 that there are no evacuees on the floor connected to the nth cell of the stairs (when it is determined that F i (t)> 0 is not satisfied) Then, calculation of the ( n−1 ) th and nth cells C (t) n, n−1 , C (t) n, n in the staircase is performed (S133). Specifically, using the column vectors V n−1 (t) and U n−1 (t) indicating the ( n−1 ) th transition state, new V n (t), U n (t) is calculated. Subsequently, the processing returns to the processing of S102 shown in FIG. 9, t = t + 1, and the processing is repeated.

一方で、S132において、階段のn番目のセルと接続する階に避難者がいると判断された場合(F(t)>0を満たすと判断された場合)は、n−1番目の遷移状態を示す列ベクトルVn−1(t),Un−1(t)を用いて、以下のように新たなV(t),U(t)が算出される。

まず、S108の処理と同様に、階段におけるn−1番目のセルC(t)n,n−1の算出が行われる(S134)。また、n番目のセルC(t)n,nセルの空き「2C−C(t)n−1,n−1−C(t)n−1,n」がn番目のセルC(t)n,nへの階からの進入1.5B以上か否かが判断される(S135)。その判断に応じて、上記の表に従ってC(t)n,n及びF(t)n,nが算出される(S136、S137)。
On the other hand, in S132, when it is determined that there is an evacuee on the floor connected to the nth cell of the stairs (when it is determined that F i (t)> 0), the (n−1) th transition Using column vectors V n−1 (t) and U n−1 (t) indicating the states, new V n (t) and U n (t) are calculated as follows.

First, similarly to the process of S108, calculation of the ( n-1 ) th cell C (t) n, n-1 in the staircase is performed (S134). In addition, the n-th cell C (t) n, the empty “2C-C (t) n−1, n−1− C (t) n−1, n ” of the n-cell is the n-th cell C (t). It is determined whether or not the entry from the floor to n, n is 1.5B i or more (S135). In accordance with the determination, C (t) n, n and F (t) n, n are calculated according to the above table (S136, S137).

続いて、遷移状態計算後の各セルの収容人数が0であるか否かが判断される(S139)。即ち、Cn,i(t)=0(i=1〜n)、F(t)=0(i=1〜n)であるか否かが判断される。Cn,i(t)=0(i=1〜n)、F(t)=0(i=1〜n)を満たすと判断されたら、建物からの避難が終了していると判断されて、遷移状態算出部13によるセルの避難者の収容状態の遷移状態を算出する処理、及び避難終了判断部14による避難の完了を判断する処理は終了する。 Subsequently, it is determined whether or not the number of accommodated cells in each cell after the transition state calculation is 0 (S139). That is, it is determined whether C n, i (t) = 0 (i = 1 to n) and F i (t) = 0 (i = 1 to n). If it is determined that C n, i (t) = 0 (i = 1 to n) and F i (t) = 0 (i = 1 to n) are satisfied, it is determined that the evacuation from the building has ended. Thus, the process of calculating the transition state of the evacuee accommodation state of the cell by the transition state calculation unit 13 and the process of determining completion of evacuation by the evacuation end determination unit 14 are completed.

一方で、Cn,i(t)=0(i=1〜n)、F(t)=0(i=1〜n)を満たさないと判断されたら、図9に示すS102の処理に戻り、t=t+1とされて処理が繰り返される。以上が、遷移状態算出部13によるセルの避難者の収容状態の遷移状態を算出する処理、及び避難終了判断部14による避難の完了を判断する処理である。 On the other hand, if it is determined that C n, i (t) = 0 (i = 1 to n) and F i (t) = 0 (i = 1 to n) are not satisfied, the processing of S102 shown in FIG. Returning to t = t + 1, the process is repeated. The above is the process for calculating the transition state of the evacuee accommodation state of the cell by the transition state calculation unit 13 and the process for determining completion of evacuation by the evacuation end determination unit 14.

上述したように本実施形態によれば、各階から避難経路である階段への進出と階段における移動との互いの影響が考慮されて避難時間が予測される。従って、本実施形態によれば、非特許文献2及び3に示されたような簡便な方法に比べて精度が高い予測結果を得ることができる。また、本発明に係る避難時間予測装置では、各避難者を個別にシミュレートせずにセル21,31に含まれる人数によって避難時間を予測しているので、非特許文献1に示されたようなマルチエージェントによるシミュレーションによる方法に比べて、規模が大きい建物であっても現実的な時間で予測結果を得ることができる。即ち、本実施形態によれば、複数階層の建物からの避難時間の予測において、精度の高い予測結果を従来の方法と比べて短い時間で得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the evacuation time is predicted in consideration of the mutual influences of advancement from each floor to the stairs that are evacuation routes and movement on the stairs. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain a prediction result with higher accuracy than the simple methods as shown in Non-Patent Documents 2 and 3. Further, in the evacuation time prediction device according to the present invention, the evacuation time is predicted by the number of persons included in the cells 21 and 31 without individually simulating each refugee. Compared with a simulation method using a multi-agent, a prediction result can be obtained in a realistic time even in a large building. That is, according to this embodiment, in the prediction of the evacuation time from a multi-level building, a highly accurate prediction result can be obtained in a shorter time compared to the conventional method.

また、避難は実験による再現等が極めて難しい分野である。階段での上階からの避難者との合流、また火災階・非火災階の避難開始時刻等は、避難者の特性や施設の認知度合い、火災発生場所や火災規模などその場の状況によっても振れ幅が大きく、避難計算に資するような法則が得られにくい。本実施形態によれば、これらをパラメータとして扱い、階段での合流や避難開始を任意に設定可能としている。パラメータを変えながら最も安全側の選択や、「こうした動きはありえる/ありえない」といった直感と照らし合わせることが可能である。これにより、設計実務で、例えば、初期状態や水平進入率等を変化させた様々なパターンの安全性を確認して、避難安全設計に役立てることができる。   Evacuation is an extremely difficult field to reproduce through experiments. The evacuation start time, etc. on the fire floor and non-fire floor, depending on the situation of the site, such as the characteristics of the refugee, the degree of recognition of the facility, the location of the fire and the scale of the fire, etc. The swing is large and it is difficult to obtain laws that contribute to evacuation calculations. According to the present embodiment, these are treated as parameters, and merging on the stairs and evacuation start can be arbitrarily set. While changing the parameters, it is possible to check against the safest choice and the intuition that “this kind of movement is possible / impossible”. Thereby, in design practice, for example, the safety of various patterns in which the initial state, the horizontal approach rate, and the like are changed can be confirmed and used for evacuation safety design.

上述した実施形態による方法で、実際に避難時間の計算を行った例を示す。以下の条件で計算を行った。また、以下の計算によって、実際に階段での合流に際して、どのように水平が行われているか考察することができる。階から階段に対しての進入で、単位時間(1秒間)あたりの進入者数を階段への出入り口幅で除した値を実流動係数Nと呼ぶ。
×出入り口幅=実際の進入者数
実流動係数Nは、階と経過時間によって決まる変数(関数)である。
・階数……9階
・基準階人数……125人
・階段幅……2m
・階→階段の流動係数……1.5人/m秒
・階→階段の出入り口幅B……0.8m
・避難階での階段出口の流動係数……1.3人/m秒
・避難階での階段出口幅B……0.8m(階段幅より小さい)、2m(階段幅より大きい)
・水平進入率α……0%、20%、50%、100%
・避難開始時刻……一斉避難(時刻0から一斉避難)
An example in which the evacuation time is actually calculated by the method according to the embodiment described above will be shown. Calculation was performed under the following conditions. In addition, the following calculation can be used to consider how horizontal is actually performed when merging on the stairs. A value obtained by dividing the number of intruders per unit time (one second) by the entrance to the stairs from the floor is called the actual flow coefficient Nr .
N r × entrance width = actual number of intruders actual flow coefficient N r is a variable (function) determined by the floor and the elapsed time.
・ Number of floors …… 9th floor ・ Standard floor number of persons …… 125 people ・ Stair width …… 2m
・ Floor → Stair flow coefficient ... 1.5 people / msec ・ Floor → Stairway entrance width B i ...... 0.8 m
· Stairs outlet at the evacuation floor flow coefficient ...... 1.3 people / m stairs outlet width in seconds and evacuation floor B 1 ...... 0.8 m (stair width less than), 2m (greater stairs width)
・ Horizontal approach rate α …… 0%, 20%, 50%, 100%
・ Evacuation start time: Simultaneous evacuation (simultaneous evacuation from time 0)

計算結果を図13に示す。図13における各グラフでは、縦軸は各階を示しており、横軸は実流動係数Nを示している。α=0%、B=0.8mの場合、避難開始直後、Nは通常の流動係数1.5であるが、その後1.3に推移する。避難階での退出が1.3×扉幅であるため、進入のある階でもN=1.3となる。その他の階ではN=0である。階段内が詰まると、行進が進入に優先する。進入現象が最上階から順次下の階に繰り下がる。 The calculation results are shown in FIG. In each graph in FIG. 13, the vertical axis represents the floor, and the horizontal axis shows the actual flow coefficient N r. When α = 0% and B 1 = 0.8 m, immediately after the start of evacuation, Nr has a normal flow coefficient of 1.5, but then changes to 1.3. Since the exit at the evacuation floor is 1.3 × the door width, N r = 1.3 even at the entrance floor. On the other floors, N r = 0. When the stairs are clogged, marching takes precedence over approach. The approach phenomenon gradually moves down from the top floor to the lower floor.

α=100%、B=0.8mの場合、避難開始直後はα=0%の時と同じである。以降は進入が階段内の行進に優先するため全く逆の過程をたどる。進入が2階から順次上の階に繰り上がる。α=20%、B=0.8mの場合、避難開始直後、Nは通常の流動係数1.5であるが、その後、低層部の4層分のNは0.3で推移する。1層上の階でNは少し小さな値0.1程度となる。α=50%、B=0.8mの場合、避難開始直後、Nは通常の流動係数1.5であるが、その後、低層部の1層分のNは0.75(1.5×50%)、その上の階でNは少し小さな値(0.55)程度で推移する。 When α = 100% and B 1 = 0.8 m, immediately after the start of evacuation is the same as when α = 0%. After that, since the approach has priority over the march in the stairs, the process is completely reversed. The entry moves up from the second floor to the upper floor. When α = 20% and B 1 = 0.8 m, immediately after the start of evacuation, N r has a normal flow coefficient of 1.5, but thereafter, N r for the lower four layers changes at 0.3. . On the first floor, Nr is a small value of about 0.1. When α = 50% and B 1 = 0.8 m, immediately after the start of evacuation, N r has a normal flow coefficient of 1.5, but thereafter, N r for one layer in the lower layer is 0.75 (1. 5 × 50%), the N r downstairs thereon to remain at slightly lower value (0.55) degrees.

避難階での出口扉幅を階段幅と同じ2mとすると、Nは通常の流動係数1.5であるが、その後、低層部の4層分のNは0.75(1.5×50%)で推移する。1層上の階でNは少し小さな値0.3程度となる。避難終盤では階段内の人数が減り、高層部で再びN=1.5となる。即ち、低層から5層ずつの進入となる。 When the exit door width at the evacuation floor the same 2m stairs width, although N r is the normal flow coefficient 1.5, then the N r of four layers of low-rise section 0.75 (1.5 × 50%). On the first floor, Nr is a small value of about 0.3. At the end of the evacuation, the number of people on the stairs decreases, and N r = 1.5 again at the high floor. In other words, the entry is 5 layers from the lower layer.

このようにαを定数としても実流動係数Nは経過時間に従い、また階によって変化する。階段への出口幅が避難階での出口幅に等しい場合、避難開始直後、実流動係数N=1.5で進入できるが、階段内が詰まると階段出口の流動係数1.3が進入の上限となることに注意したい。 Thus, even if α is a constant, the actual flow coefficient Nr changes with the elapsed time and also with the floor. If the exit width to the stairs is equal to the exit width at the evacuation floor, you can enter with the actual flow coefficient N r = 1.5 immediately after the start of evacuation. Note that this is an upper limit.

「北後明彦、久保幸資、室崎益輝「階段における2群集の合流に関する実験的研究」日本建築学会計画系論文集pp.37〜43、1985年12月」では、実験をもとに「定常段階の流率合流比率は60%程度(以下「北後」と呼ぶ)」としている。流率合流比率と水平進入率の関係は以下の式となる。

φを60%、B=1.2m、B=0.8mとして上式からα≒65%を得る。φを少し小さく見て50%の場合は、α≒52%を得る。
"Akihiko Kitagogo, Kosuke Kubo, Masuki Murasaki" Experimental study on the merging of two crowds on the stairs ", Architectural Institute of Japan, Planning pp. 37-43, December 1985 ”,“ Based on experiments, the flow rate confluence ratio in the steady stage is about 60% (hereinafter referred to as “Kitago”) ”. The relationship between the flow rate confluence ratio and the horizontal approach rate is as follows.

Assuming that φ is 60%, B = 1.2 m, B i = 0.8 m, α≈65% is obtained from the above equation. When φ is a little smaller and 50%, α≈52% is obtained.

別の例でのケーススタディを示す。以下の例は、超高層ビルで、会議室を集約した階や社員食堂のある階など、在館者数が飛びぬけて多い階の設定が避難時間に与える影響について示したものである。以下の条件で計算を行った。
・階数……20階
・基準階人数、面積Afloor……375人、3000m
・特異階(在館者数多)人数……2100人
・特異階(火災階)……3階、10階、18階の何れか
・階段 箇所数……2箇所
・階段 幅、 面積……1.2m/箇所、15m/階・箇所
・階→階段の出入り口幅B……0.8m
・避難階での階段出口幅B……1.2m(屋外への出口幅の計10m)
・流動係数……上記の設定に同じ
・水平進入率 α……パラメータ(0〜100%)
・避難開始時刻……一斉避難…時刻0から一斉避難開始
時間差避難…非火災階は火災階(時刻0で避難開始)より

(秒)の遅れ
水平進入率αおよび避難開始時刻をパラメータとして、3階、10階、18階の階避難時間と全館避難時間を求めた。
Another case study is shown. The following example shows the impact on the evacuation time of setting up a large number of people in the skyscraper, such as the floor where the conference rooms are concentrated and the floor where the employee cafeteria is located. Calculation was performed under the following conditions.
・ Number of floors: 20 floors ・ Standard floor number of people, area A floor: 375 people, 3000 m 2
・ Singular floor (the number of people in the building) …… 2100 ・ Singular floor (fire floor) …… 3rd floor, 10th floor, 18th floor ・ Stairs number …… 2 locations ・ Stair width, area …… 1.2 m / location, 15 m 2 / floor / location / floor → Stairway entrance width B i ...... 0.8 m
・ Stairway exit width B 1 on the evacuation floor 1.2 m (total exit width to the outside 10 m)
・ Flow coefficient …… Same as above ・ Horizontal approach rate α …… Parameter (0-100%)
・ Evacuation start time ... Simultaneous evacuation ... Simultaneous evacuation starts from time 0
Timed evacuation ... Non-fire floor is fire floor (evacuation starts at time 0)

Using the delayed horizontal approach rate α in (seconds) and the evacuation start time as parameters, floor evacuation times and evacuation times for the third, tenth and 18th floors were obtained.

10階に特異階があり、αが60%で一斉避難の場合のグラフを図14に示す。また、その場合の、300秒経過時、600秒経過時、900秒経過時、1500秒経過時の各階及び階段の避難者の人数を図15に示す。濃い色で示された部分がその時点で避難者を収容していることを示す。αを0から100%まで変化させて3階、10階、18階の階避難時間のグラフを図16に示す。   FIG. 14 shows a graph in the case where there is a singular floor on the 10th floor, α is 60%, and evacuation is performed simultaneously. In addition, FIG. 15 shows the number of evacuees on each floor and stairs when 300 seconds have elapsed, 600 seconds have elapsed, 900 seconds have elapsed, and 1500 seconds have elapsed. The part shown in dark color indicates that the evacuees are being accommodated at that time. FIG. 16 shows a graph of the floor evacuation time on the third floor, the 10th floor, and the 18th floor by changing α from 0 to 100%.

一斉避難では、水平進入率αが30%以下の場合、階避難に最も時間がかかるのが3階であり、次いで10階であった。αが50%以上の場合、階避難に最も時間がかかるのが18階であり、次いで10階であった。このように水平進入率によって様相は逆転する。   In the simultaneous evacuation, when the horizontal approach rate α is 30% or less, the third floor takes the most time for the floor evacuation, and then the 10th floor. When α was 50% or more, the 18th floor took the longest time for floor evacuation, followed by the 10th floor. In this way, the aspect is reversed depending on the horizontal approach rate.

時間差避難でも同様である。特異階で避難開始後、330秒後に他の階が全て避難を開始するため、特異階の階段への実流動係数Nrが低下する(合流速度が低下する)。今回、特異階の人数を一般階に比べて極端に大きくしたが、一般階との人数の差が縮まれば、非火災階である一般階の進入以前に特異階の進入が終了する場合もある。   The same applies to time evacuation. Since all other floors start evacuation 330 seconds after the start of evacuation on the singular floor, the actual flow coefficient Nr to the stairs on the singular floor decreases (the merging speed decreases). This time, the number of singular floors was made extremely large compared to the general floors, but if the difference in the number of people from the general floors narrows, the entry of the singular floor may end before the general floor that is a non-fire floor is there.

階段での合流について、「佐野友紀、竹市尚之、木村謙、大宮喜文、吉田克之、渡辺仁史「高層建築物避難を想定した階段室における在館者群集の合流特性」日本建築学会計画系論文集pp.51〜56、2005年」では、「流れに沿う」合流と「逆方向の合流」とを比べ、流れに沿う順方向の合流が容易であるとしている。また、階段室への扉が90度近くまで開く状態であれば、階段への進入者の流動係数が上がるとしている。この流動係数は上記で定義した実流動係数Nである。このように階段と扉、階段の避難時の回り方向など階段の構造が水平進入率に大きく影響を与えると考えられる。「流率合流比率は60%程度(「北後」)」」及び上記の式等より、水平進入率αは階段の構造により50〜70%程度の範囲をとると推定する。これによると、特異階は高層部にあると階避難時間が長くなる。特異階はなるべく低層部に配置すべきであろう。なお、高層部にある特異階の階避難時間は水平進入率の影響を受けにくい(水平進入率が極端に小さな場合を除く)。 Regarding merging at the stairs, “Yuki Sano, Naoyuki Takeichi, Ken Kimura, Yoshifumi Omiya, Katsuyuki Yoshida, Hitoshi Watanabe“ Merging characteristics of the crowds in the staircase assuming evacuation of high-rise buildings ” pp. 51-56, 2005 ”,“ Merge along flow ”and“ Merge in reverse direction ”are compared, and forward merge along flow is easy. In addition, if the door to the staircase opens to nearly 90 degrees, the flow coefficient of the person entering the staircase increases. The flow coefficient is a real flow coefficient N r defined above. In this way, the staircase structure such as staircases and doors, and the direction of the stairway when evacuating, is considered to have a significant effect on the horizontal approach rate. From the above formula and the like, it is estimated that the horizontal approach rate α takes a range of about 50 to 70% depending on the staircase structure. According to this, the floor evacuation time becomes longer when the anomalous floor is at a higher level. The anomalous floor should be placed in the lower part as much as possible. In addition, the floor evacuation time of the special floor in the high-rise part is not easily affected by the horizontal approach rate (except when the horizontal approach rate is extremely small).

複合公共施設などで、低層部に避難弱者を多く含む階があるケースで、水平進入の流動係数が小さい場合、階避難時間が却って長引くことが図16に示すグラフより読み取れる。階段の扉を開けやすくする工夫や、上階と合流しない低層専用階段の設置が必要である。   It can be read from the graph shown in FIG. 16 that the floor evacuation time is prolonged when the flow coefficient of horizontal approach is small in a complex public facility where there are floors containing many vulnerable people in the lower floors. It is necessary to make it easier to open the doors of the stairs and to install low-level dedicated stairs that do not merge with the upper floors.

本実施形態に係る階段シミュレータと避難安全検証法(非特許文献2,3)の計算結果の比較を以下の表に示す。

告示による全館避難時間は避難階の最終出口幅が大きく(10m)、階段シミュレータよりもやや短い結果が出た。一方、告示で、階避難は全館避難より長い269(分)となった。特異階の有効流動係数が計算上極度に小さくなるためである。
A comparison of the calculation results of the staircase simulator and the evacuation safety verification method (Non-Patent Documents 2 and 3) according to this embodiment is shown in the following table.

The final evacuation time for the entire building as a result of the notification was large (10m) at the end of the evacuation floor, which was slightly shorter than the staircase simulator. On the other hand, the floor evacuation was 269 (minutes) longer than the whole building evacuation. This is because the effective flow coefficient of the singular floor becomes extremely small in calculation.

上記のように、実際の計算例によっても適切な計算結果となっている。また、上記のように水平進入率や避難者が多いフロア(特異階)が低層部にあるか高層部にあるかによる避難時間への影響に関する知見を得ることができる。   As described above, an appropriate calculation result is obtained by an actual calculation example. Moreover, the knowledge regarding the influence on the evacuation time by the horizontal approach rate and whether the floor (singular floor) with many evacuees exists in a low-rise part or a high-rise part can be obtained.

なお、上述した例では、建物は地下の階(地階)を有していなかったが、地階を有し避難階で地上の階段と合流する場合でも本発明を適用することが可能である。避難出口に接続するセルにて、地上階からと地下階からの合流を直上・直下のセルからの進入人数で按分し屋外方面への退出を各時刻において計算すればよい。   In the above-described example, the building does not have an underground floor (basement). However, the present invention can be applied even when the basement has a basement and joins the ground stairs on the evacuation floor. At the cell connected to the evacuation exit, the merging from the ground floor and the basement floor is divided by the number of people entering from the cell directly above and below, and the exit to the outdoor area is calculated at each time.

10…避難時間予測装置、11…モデル生成部、12…初期状態入力部、13…遷移状態算出部、14…避難終了判断部、15…出力部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Evacuation time prediction apparatus, 11 ... Model production | generation part, 12 ... Initial state input part, 13 ... Transition state calculation part, 14 ... Evacuation end determination part, 15 ... Output part.

Claims (5)

階段を有する複数階層の建物からの避難時間を予測する避難時間予測装置であって、
前記階段を、避難者を収容する、階ごとの一つ以上の連続したセルとし、前記各階を当該階に対応する当該セルの何れかに接続されたものとした前記建物のモデルを生成するモデル生成手段と、
前記モデル生成手段によって生成された前記建物のモデルにおける、各前記セル及び各前記階の避難者の人数の初期状態を入力する初期状態入力手段と、
前記モデル生成手段によって生成された前記建物のモデルに基づいて、避難口が近い前記セルから順に、単位時間毎の各前記セルの避難者の人数の状態を、前記初期状態入力手段によって入力された初期状態及び前の時刻の状態の何れかと一つ上の前記セルからの流入の状態及び前記階からの避難者の進出の状態と当該流入に対して前記階から前記階段のセルへ避難者が進入する率を示す水平進入率とに基づいて算出する遷移状態算出手段と、
前記遷移状態算出手段によって算出された各前記セルの避難者の人数の状態が、避難が完了したものを示すかどうか判断して、避難が完了したものでないと判断された場合に遷移状態算出手段に対して次の時刻での各前記セルの避難者の人数を算出させる避難終了判断手段と、
前記避難終了判断手段によって避難が完了したものと判断された場合に、前記遷移状態算出手段によって算出が行われた前記単位時間の数に応じた、前記避難時間を出力する出力手段と、
を備える避難時間予測装置。
An evacuation time prediction device for predicting an evacuation time from a multi-level building having stairs,
A model for generating a model of the building in which the stairs are one or more continuous cells for each floor accommodating evacuees, and each floor is connected to one of the cells corresponding to the floor. Generating means;
An initial state input means for inputting an initial state of the number of evacuees in each cell and each floor in the building model generated by the model generating means;
Based on the model of the building generated by the model generation means, the state of the number of evacuees in each cell per unit time is input by the initial state input means in order from the cell with the closest exit. Either the initial state or the previous time state, the state of inflow from the cell one level above, the state of advancement of the refugee from the floor, and the refugee from the floor to the stairs cell with respect to the inflow Transition state calculating means for calculating based on a horizontal approach rate indicating a rate of entering;
When the state of the number of evacuees in each cell calculated by the transition state calculation means indicates whether or not the evacuation has been completed, and it is determined that the evacuation has not been completed, the transition state calculation means Evacuation end determination means for calculating the number of evacuees in each cell at the next time,
An output means for outputting the evacuation time according to the number of unit times calculated by the transition state calculation means when it is determined that the evacuation has been completed by the evacuation end determination means;
Evacuation time prediction device comprising:
前記初期状態入力手段は、少なくとも何れかの前記階において避難が開始されるタイミングを示す情報も入力して、
前記遷移状態算出手段は、前記初期状態入力手段によって入力された前記タイミングを示す情報にも基づいて前記単位時間毎の各前記セルの避難者の人数の状態を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の避難時間予測装置。
The initial state input means also inputs information indicating the timing at which evacuation is started at least in any of the floors,
The transition state calculation means calculates the state of the number of evacuees in each cell per unit time based also on the information indicating the timing input by the initial state input means.
The evacuation time prediction apparatus according to claim 1.
前記モデル生成手段は、前記単位時間あたりでセルの間で流入可能な人数に基づいて、前記セルの数を決定することを特徴とする請求項1又は2に記載の避難時間予測装置。   The said model production | generation means determines the number of said cells based on the number of people who can flow in between cells per said unit time, The evacuation time prediction apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記出力手段は、前記遷移状態算出手段によって算出された各単位時間の各前記セルの避難者の人数の状態を示す情報を出力することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の避難時間予測装置。   The said output means outputs the information which shows the state of the number of the refugees of each said cell of each said unit time calculated by the said transition state calculation means, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. The evacuation time prediction device described. 階段を有する複数階層の建物からの避難時間を予測する避難時間予測装置の動作方法である避難時間予測方法であって、
前記階段を、避難者を収容する、階ごとの一つ以上の連続したセルとし、前記各階を当該階に対応する当該セルの何れかに接続されたものとした前記建物のモデルを生成するモデル生成ステップと、
前記モデル生成ステップにおいて生成された前記建物のモデルにおける、各前記セル及び各前記階の避難者の人数の初期状態を入力する初期状態入力ステップと、
前記モデル生成ステップにおいて生成された前記建物のモデルに基づいて、避難口が近い前記セルから順に、単位時間毎の各前記セルの避難者の人数の状態を、前記初期状態入力ステップにおいて入力された初期状態及び前の時刻の状態の何れかと一つ上の前記セルからの流入の状態及び前記階からの避難者の進出の状態と当該流入に対して前記階から前記階段のセルへ避難者が進入する率を示す水平進入率とに基づいて算出する遷移状態算出ステップと、
前記遷移状態算出ステップにおいて算出された各前記セルの避難者の人数の状態が、避難が完了したものを示すかどうか判断して、避難が完了したものでないと判断された場合に遷移状態算出ステップにおいて次の時刻での各前記セルの避難者の人数を算出させる避難終了判断ステップと、
前記避難終了判断ステップにおいて避難が完了したものと判断された場合に、前記遷移状態算出ステップにおいて算出が行われた前記単位時間の数に応じた、前記避難時間を出力する出力ステップと、
を含む避難時間予測方法。
An evacuation time prediction method that is an operation method of an evacuation time prediction device that predicts an evacuation time from a multi-level building having stairs,
A model for generating a model of the building in which the stairs are one or more continuous cells for each floor accommodating evacuees, and each floor is connected to one of the cells corresponding to the floor. Generation step;
An initial state input step of inputting an initial state of the number of evacuees in each cell and each floor in the building model generated in the model generation step;
Based on the model of the building generated in the model generation step, the state of the number of evacuees in each cell per unit time is input in the initial state input step in order from the cell with the closest exit. Either the initial state or the previous time state, the state of inflow from the cell one level above, the state of advancement of the refugee from the floor, and the refugee from the floor to the stairs cell with respect to the inflow A transition state calculating step for calculating based on a horizontal approach rate indicating a rate of entering;
When the state of the number of evacuees in each cell calculated in the transition state calculation step indicates whether or not the evacuation has been completed and it is determined that the evacuation has not been completed, the transition state calculation step Evacuation end determination step for calculating the number of evacuees in each cell at the next time at
An output step of outputting the evacuation time according to the number of unit times calculated in the transition state calculation step when it is determined that the evacuation is completed in the evacuation end determination step;
Evacuation time prediction method including
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