Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Математика. Механика. Информатика

ISSN 1816-9791 (Print)
ISSN 2541-9005 (Online)


Для цитирования:

Гамаюнова В. О., Богомолов А. С., Кушников В. А., Иващенко В. А. Мультиагентное моделирование эвакуации из помещений с учетом столкновений агентов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2025. Т. 25, вып. 1. С. 106-115. DOI: 10.18500/1816-9791-2025-25-1-106-115, EDN: TLQGGD

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
28.02.2025
Полный текст:
(downloads: 80)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
001.891.573
EDN: 
TLQGGD

Мультиагентное моделирование эвакуации из помещений с учетом столкновений агентов

Авторы: 
Гамаюнова Виктория Олеговна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Богомолов Алексей Сергеевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Кушников Вадим Алексеевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Иващенко Владимир Андреевич, Федеральный исследовательский центр «Саратовский научный центр Российской академии наук»
Аннотация: 

Предложена программная реализация развитой мультиагентной модели эвакуации людей различных возрастных групп из помещений сложной формы. Реализованная модель отличается возможностью учета физических столкновений агентов, их возрастных габаритов в соответствии с методиками из приказа МЧС России от 2022 г. В поведении агентов заложено целенаправленное стремление к выходу, при этом при возникновении заторов они могут ожидать, пока место для движения освободится. Это позволяет более точно учесть особенности организованной эвакуации. Для моделирования столкновений агентов друг с другом и с препятствиями используется модель частично упругого удара. Была проведена серия экспериментов для различных возрастных групп: дети, подростки, взрослые и смешанные группы. Для каждой возрастной группы было рассчитано и усреднено время полной эвакуации из помещения. Программа предоставляет возможность визуализировать процесс эвакуации людей, задавая их начальную расстановку случайно или вручную. Полученные результаты были сопоставлены с данными аналогичного эксперимента по методикам из приказа МЧС России от 2009 г. Сравнение показало, что в данном эксперименте дети и подростки эвакуируются примерно с такой же скоростью. Однако группа взрослых людей достигает выхода быстрее. Результаты сравнения позволили предположить, что особенности используемого мультиагентного подхода с учетом способности агентов ожидать выхода позволяет увеличивать степень организованности моделируемого поведения группы, что дает возможность существенно сократить время эвакуации (более чем в два раза для 100 человек). Полученные и перспективные результаты проекта предназначены для использования в разработке цифровых двойников процессов эвакуации из помещений коммерческого и общественного назначения.

Благодарности: 
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания (проект № FREM-2023-003).
Список источников: 
  1. Самошин Д. А. Краткая история развития методов расчета процесса эвакуации людей в случае пожара // Ройтмановские чтения : cб. материалов 10-й науч.-практ. конф., г. Москва, 2022. Москва : Академия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2022. C. 130–132. EDN: EJYUIP
  2. Purser D. A. Assessment of pre-warning, pre-travel and travel behavior interactions with smoke and toxic gases during fire incidents // Fire Safety Journal. 2023. Vol. 141. Art. 103938. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2023.103938
  3. Гусев М. С., Гвоздик М. И. Формулировка модели социальной силы при движении толпы в процессе эвакуации при пожарах в развлекательных учреждениях // Пожарная и техносферная безопасность: проблемы и пути совершенствования. 2020. № 1. C. 220–224. EDN: XOOGKU
  4. Helbing D., Farkas I., Vicsek T. Simulating dynamical features of escape panic // Nature. 2000. Vol. 407. P. 487–490. https://doi.org/10.1038/35035023
  5. Аптуков А. М., Брацун Д. А., Люшнин А. В. Моделирование поведения паникующей толпы в многоуровневом разветвленном помещении // Компьютерные исследования и моделирование. 2013. Т. 5, № 3. C. 491–508. https://doi.org/10.20537/2076-7633-2013-5-3-491-508, EDN: RVBMIP
  6. Tong Y. Simulation investigation on crowd evacuation strategies for helping vulnerable pedestrians at different stages of egress // International Journal of Disaster Risk Reduction. 2023. Vol. 84. Art. 103479. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2022.103479
  7. Cao R. F., Lee E. W., M., Wei X., Gao D. L., Chen Q., Yuen A. C. Y., Yeoh G. H., Yuen R. Development of an agent-based indoor evacuation model for local fire risks analysis // Journal of Safety Science and Resilience. 2023. Vol. 4, № 1. P. 75–92. https://doi.org/10.1016/j.jnlssr.2022.09.006
  8. Ding N., Chen T., Zhang H., Gao D. L., Chen Q., Yuen A. C. Y., Yeoh G. H., Yuen R. Simulation of high-rise building evacuation considering fatigue factor based on cellular automata: A case study in China // Building Simulation. 2016. Vol. 10, №. 3. P. 407–418. https://doi.org/10.1007/s12273-016-0337-9
  9. Lopez-Carmona M. A. Adaptive cell-based evacuation systems for leader-follower crowd evacuation // Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2022. Vol. 140. Art. 103699. https://doi.org/10.1016/j.trc.2022.103699
  10. Максимова М. З., Барбин Н. М. Моделирование эвакуации людей различных возрастных групп // Компьютерные исследования и моделирование. 2013. Т. 5, № 3. C. 483–490. https://doi.org/10.20537/2076-7633-2013-5-3-483-490, EDN: RVBMIF
  11. Цвиркун А. Д., Резчиков А. Ф., Самарцев А. А., Иващенко В. А., Богомолов А. С., Кушников В. А., Филимонюк Л. Ю. Система интегрированного моделирования распространения опасных факторов пожара и эвакуации людей из помещений // Автоматика и телемеханика. 2022. № 5. C. 26–42. https://doi.org/10.31857/S0005231022050038, EDN: ABHDTO
  12. Samartsev A. A., Ivashchenko V. A., Kushnikova E. V. Combined modeling of fire and evacuation from premises // 2019 International Science and Technology Conference «EastConf», EastConf 2019. Vladivostok : Institute of Electrical and Electronics Engineers Publ., 2019. Art. 8725394. https://doi.org/10.1109/Eastonf.2019.8725394, EDN: VZUZYG
  13. Samartsev A., Ivashchenko V., Rezchikov A., Kushnikov V., Filimonyuk L., Bogomolov A. Multiagent model of people evacuation from premises while emergency // Advances in Systems Science and Applications. 2019. Vol. 19, № 1. P. 98–115. https://doi.org/10.25728/assa.2019.19.1.558
  14. Путилов К. А. Курс физики : в 3 т. Т. 1. Механика. Акустика. Молекулярная физика. Термодинамика. Москва : Физматгиз, 1963. 560 с.
Поступила в редакцию: 
23.11.2023
Принята к публикации: 
21.12.2023
Опубликована: 
28.02.2025