Программная реализация модели эвакуации

В работе представлены программная реализация модели процесса эвакуации также проведено два эксперимента с полученной моделью.

Аннотация статьи
эвакуация
моделирование
агенты
людской поток
Ключевые слова

Для программной реализации модели использовался специализированный пакет агентного моделирования пешеходных потоков Anylogic версии PLE.

Модель построена на основе пешеходной библиотеки (Pedestrian Library), которая создана для моделирования пешеходных потоков в «физической» окружающей среде.

Пешеходная библиотека Anylogic является высокоуровневой библиотекой моделирования движения пешеходов в физическом пространстве. Она позволяет моделировать здания, в которых движутся пешеходы (станции метро, стадионы, музеи), а также улицы и другие места большого скопления людей.

Работа пешеходной библиотеки основана на синхронных агентах, действующих по силовому алгоритму (идея Дирка Хелбинга). Также в программе используется поддержка объектно-ориентированного языка Java.

Рис. 1. Среда разработанной модели

Разработанная модель состоит из двух составляющих – среды и поведения. Под средой подразумеваются объекты физической среды – стены, различные области, сервисы, очереди и т.д. Поведение пешеходов (агентов) задается с помощью специальной блок-схемы, которая представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Блок-схема поведения агентов

Запустив разработанную модель, агенты начнут прибывать в здание школы.

В процессе моделирования будут проверены 2 сценария эвакуации на их оптимальность, исходя из критериев.

Рис. 3. Запуск модели

Как видно из рисунка 4 в первом сценарии имеется один эвакуационный выход. Нажав кнопку «Эвакуация» люди начнутся двигаться к выходу.

Рис. 4. Сценарий №1

Рис. 5. Карта плотности для Сценария №1

В процессе эвакуации можно заметить из рисунка 5, что возле выхода образовался затор вследствие его низкой пропускной способности. Риск получения травмы в такой толпе резко возрастает.

После выхода последнего человека из здания время эвакуации составило 19 единиц модельного времени.

Согласно второму сценарию, приведенному на рисунке, можно добавить еще один выход. Согласно рисунку 6, ученики, находящиеся в классах 1, 2, 4, будут двигаться ко второму добавленному выходу.

Рис. 6. Сценарий №1

Рис. 7. Карта плотности для Сценария №2

Из рисунка 7 видно, что плотность потока, стоящего возле первого выхода, ниже, чем в первом сценарии.

По итогам прогона данного сценария время эвакуации составило 15 единиц модельного времени.

Итоги выполнения всех сценариев отображены в таблице.

Таблица

Результаты моделирования

Номер сценария

Время эвакуации (в модел. ед.)

Сценарий №1

19

Сценарий №2

15

Результаты моделирования показали, что самым лучшим сценарием эвакуации является сценарий под номером один. В данном сценарии время эвакуации является наименьшим среди остальных, также отсутствуют большие скопления людей возле эвакуационных выходов.

Заключение

Обработка, визуализация и интерпретация результатов машинного компьютерного эксперимента предполагает рассмотрение и изучение результатов имитационного эксперимента для подготовки выводов о возможности применения имитационной модели для решения некоторой проблемы.

На основе построенной имитационной модели можно дать рекомендации о принятии того или иного управленческого решения и документально отразить процесс функционирования модели и полученные результаты; провести анализ основных проблем, возникающих при создании модели сложной системы.

Текст статьи
  1. Алиев, Т. И. Основы моделирования дискретных систем : учеб, пособие / Т. И. Алиев. - СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2009.
  2. Боев, В. Д. Об адекватности систем имитационного моделирования GPSS World и Any Logic. Часть 1 / В. Д. Боев // Прикладная информатика. – 2010. – № 6 (30). – С. 69-8
  3. Боев, В. Д. Об адекватности систем имитационного моделирования GPSS World и AnyLogic. Часть 2 / В. Д. Боев // Прикладная информатика. – 2011. – № 4 (34). – С. 50-62.
  4. Боев, В. Д. Некоторые аспекты адекватности систем имитационного моделирования дискретно-событийных процессов / В. Д. Боев // Пятая Всероссийская конференция «Имитационное моделирование. Теория и практика» ИММОД-2011: сб. докладов. – СПб.: ЦТСиР, 2011.
  5. Боев, В. Д. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World : учеб, пособие / В. Д. Боев – СПб.: БХВ-Петербург, 2004.
  6. Борщев, А. В. Практическое агентное моделирование и его место в арсенале аналитика / А. В. Борщев // Конференция ИММОД-2005 «Имитационное моделирование. Теория и практика» : сб. докладов – СПб.: ФГУП ЦНИИТС, 2005.
Список литературы