Модель поведения толпы при возникновении чрезвычайных ситуаций

При возникновении чрезвычайных ситуаций все агенты разделяются на три группы в зависимости от попадания в зону поражения. Таким образом:

  • • если yj(x}-g)2 +(*/, ~/)2 - 2i> Т() агент погибает (.*?, =1);
  • • если yjz^ < (х. -gf +(//. -f)1 < zv то агент ранен (stj = 2);
  • • если yJ(xi -g)2 +(yi -f)2 > zT то агент остается непострадавшим (stj = 0).

Здесь, {g, f) — заданные координаты «взрыва»; zx радиус максимального поражения; z2 — радиус поражения, при котором агенты становятся ранеными.

Отличие поведения раненых агентов от непострадавших в рамках такой модели заключается в меньшей скорости их движения.

После возникновения чрезвычайной ситуации в зону поражения могут быть запущены спасатели со своими радиусами «притяжения» Rk для дезориентированных агентов (т.е. Rk зона прямой видимости спасателей в задымленном помещении).

Обозначим через distik(t) расстояние между i-м агентом и к-м спасателем в момент времени ?=1,2,..., Т:

Если какой-либо спасатель подпадает в зону видимости /-го агента, т.е. distik < Rk, то i-й агент движется в направлении к-то спасателя с координатами {хкк}, который в свою очередь будет двигаться в направлении ближайшего выхода (т.е. спасатель сохраняет ориентацию в пространстве, выбирая оптимальный маршрут).

Если спасатель не подпадает в зону видимости i-го агента, т.е. distik > Rk, то i-й агент движется в направлении ближайшего

7-го соседа (/ = 1,2,г — 1,г+ 1,...,/) с координатами {х.у.} либо в направлении к выходу (в зависимости от психотипа агента). Таким образом, реализуется эффект притяжения толпы. Обозначим через Pj(t) вероятность действия эффекта притяжения толпы на i-го агента.

В целом динамика как раненых, так и непострадавших агентов с учетом более хаотичного движения агентов в условиях чрезвычайных ситуаций может быть описана следующей системой дифференциальных уравнений для i = 1, 2,..., / и t = 1, 2,..., Т

Условия:

I. dist^(t) >R,+ r(t) для всех ? = 1,2,..., Ч*,

dist..(t) > r(t) + r(t) для всех j = 1,2,..., i-1, i +1,..., /, st{(t) * 1,

A (0-0,1;

II. dist^ (it) > Rt + r.(?) для всех ?, = 1,2,T,

disttj(t) > r(t) + r.(?) для всех j = 1,2,z-1, i +1,/, s?.(?) * 1,

A(0>o,i;

III. dist-^it) < R. + r(t) для ближайшего ?, = 1,2.....Ч',

dist .(i) >r(i) + r(t) для всех j = 1,2,i-,i +1,I, st^t) * 1;

IV. distj((t) t + r.(t) для ближайшего ?, = 1,2,Ч*,

dist(j(t) < r(t) + r(t) для ближайшего j = 1,2,..., г-1, г + 1,I, stj (t) (?)*l;

V. dist^(t) >Rt+ r(t) для всех ^ = 1,2,..., У,

dist у (t) < r(t) + r.(?) для ближайшего j = 1,2,..., i -1, i +1,/, st(0*l,s^(i)*l;

VI. distr, (t) < R, + r.(t) для всех i; = 1,2,..., ?, или

distij(t)j(t) для всех j-1,2.....г — 1,г+ 1,...,/, или st;(?) = 0.

Угол направления движения /-го агента к выходу

Угол обхода /-м агентом %-го столба-препятствия

Угол отскока /-го агента от ^-го столба-препятствия

Угол отражения /-го агента от ближайшего j-го агента

Угол направления движения /-го агента к ближайшему j-му агенту или к ближайшему k-uy спасателю:

Условия:

VII. p.(t) > 0,1 и distik > Rk для всех i = 1,2,..., /,

j = 1,2,..., г — 1, i +1,..., /, /г = 1,2,... /С;

VIII. distik < Rk для всех i = 1,2,..., I, k = 1,2,/С.

Во всех формулах г = 1, 2,/,?,= 1,2,..., 4х, ^ = 1, 2,..., К, t= 1, 2,Г.

Здесь угол со, определяет движение агента либо в направлении спасателя (при условии его нахождения в области видимости), либо в направлении ближайшего соседа, либо в противоположном направлении (рис. 12.3).

Возможные траектории перемещения агентов при чрезвычайных ситуациях

Рис. 123. Возможные траектории перемещения агентов при чрезвычайных ситуациях

Следует отметить, что в условиях отсутствия чрезвычайных ситуаций время на эвакуацию агентов из помещения, как правило, неограничено. В этом случае использование пассивных средств безопасности, таких как столбы-препятствия, вполне оправдано. Однако при возникновении чрезвычайных ситуаций (например, взрывов) время эвакуации агентов из помещения становится весьма критичным фактором. Поэтому необходимо использование интеллектуальных агентов-спасателей, обладающих способностью идентифицировать области высокой плотности толпы в помещении и следовать к ним по кратчайшим траекториям (в том числе быстро перемещаться между столбами, заходить в отдаленные участки помещения «за препятствия» и т.д.). Итак, интеллектуальные агенты-спасатели обладают способностью определять координаты центров секторов высокой плотности толпы, ранжировать их по значению плотности и выбирать наиболее приоритетные из них (в порядке убывания) на каждой спасательной итерации. При этом агенты-спасатели самообучаемы. В частности, они оценивают успешность каждой спасательной операции (например, по отношению числа спасенных агентов к общему числу агентов, оказавшихся в зоне бедствия) и в дальнейшем используют эту информацию при выборе приоритетных секторов для спасения. Также каждый агент-спасатель должен учитывать траекторию движения других агентов-спасителей для предотвращения возможного дублирования и дезориентации спасаемых агентов, а также неоднородную скорость перемещения раненых и непострадавших агентов.

Следует отметить, что пространственная динамика спасателей описывается собственной системой дифференциальных уравнений, которая здесь не приводится.

При этом общая процедура работы спасателей имеет следующий вид.

  • • Шаг 1. Замкнутое помещение разбивается на N равных по площади секторов. Оценивается и ранжируется плотность толпы во всех п = 1, 2,..., N секторах.
  • • Шаг 2. Каждый k-й спасатель, i = 1,2, ..., К, направляется в один из w-секторов (в порядке убывания плотности толпы, т.е. условной важности секторов), при условии что траектория его движения не пересекается с траекторией движения других спасателей.
  • • Шаг 3. Пос ле того как k-й спасатель достигает центра п-го сектора, оценивается соотношение числа непострадавших и пострадавших (раненых) агентов, скорость перемещения которых значительно ниже, чем у агентов первой группы. Если большая часть агентов — непострадавшие, то k- спасатель мгновенно направляется (со своей обычной скоростью) к ближайшему выходу из помещения, «притягивая» за собой людей. Если большая часть агентов — раненые, то k-й спасатель задерживается в эпицентре толпы, чтобы дать возможность раненым людям, находящимся в данном секторе, максимально приблизиться к спасателю, и только затем k-и спасатель направляется к ближайшему выходу из помещения со скоростью, близкой к скорости раненых людей.
  • • Шаг 4. После выхода k-то спасателя из помещения запоминается и оценивается количество спасенных данным спасателем людей (по сравнению с предыдущей спасательной итерацией). Если доля спасенных людей в общем количестве людей, оказавшихся в п-м секторе, не снижается, то поведение спасателя (скорость перемещения, алгоритм селекции секторов и др.) остается неизменным. В противном случае эти характеристики подвергаются корректировке (меняется скорость спасателя, принцип селекции приоритетных секторов и др.).
  • • Шаг 5. Осуществляется возврат к шагу 2, до тех пор пока все непострадавшие и раненые люди не будут выведены из помещения либо когда не истечет время на эвакуацию (Г).

На рис. 12.4 показан пример траектории агента-спасателя при наличии нескольких столбов-препятствий.

Возможные траектории перемещения агента-спасателя при чрезвычайных ситуациях

Рис. 12.4. Возможные траектории перемещения агента-спасателя при чрезвычайных ситуациях

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >