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避難シミュレーション手法の開発と安全評価

  • 工学部/工学研究科

准教授 山本 和弘[やまもと かずひろ]

シーズの概要

(目的)
近年,地震などの大規模な災害が危惧されており,適切な行動指針や安全対策を設定する必要がある.火災を例にとると,建物の規模,出口の大きさ,避難者の数などが相互に関係するため,正確な評価が難しい.また,実際に実験をすること自体不可能なことも多い.そこで,コンピュータを用いて現象を模擬し,建物や各種イベント等の安全性を評価する.

(概要)
避難時の人々の避難行動を単純にモデル化することは難しく,方程式を立てて解を得るようなアプローチを適用できない.我々は,セルオートマトン法(CA)を発展させた実数型CAモデルにより群集の避難行動を数値的に模擬する手法を提案している.例えば,火災の延焼シミュレーションと組み合わせることにより,建物の安全性を評価する.現実には不可能な場でもシミュレーションにより数値実験を繰り返し行うことで,例えば火災時の避難行動に及ぼす様々なパラメータの影響を個別に検討できる.これにより,事前に災害時の避難行動の指針や死者発生リスク評価が可能となる.

この研究の新規性・独創性

従来のモデルでは,空間を離散化したセル上に人の動きが制限されていたのに対し,本モデルでは人の方向や速度を任意に設定できる.火災の延焼解析とリンクした実際の避難シミュレーションが可能である.

産学連携を目指した応用研究

(製品化イメージ)
建物火災など災害を模擬した実験は,人命にかかわることや膨大なコストが必要であり,現実的ではない.特に,想定されるあらゆる状況を考慮したデモ実験を行うことは不可能であり,事前に安全設計を行なう必要がある.マッチングを想定する業界は,ソフトメーカ,建設業界,防災器具製造業者,官公庁,自治体,国立研究所である

(地域経済への波及効果)
建物の安全評価,災害時の行動指針の策定,避難訓練などのプレゼン資料作成に役立つ

(実用化への見通し)
我々は既に本解析モデルにより,人混みにより出口が閉塞するボトルネック現象や人々の通路が自発的にできるレーン形成を再現することに成功した.また火災時の避難シミュレーションも行なっている.

一言アピール

商業用ソフトに拡張するには,全体の仕様と計算結果の表示方法をデザインする必要がある.また対象事例を増やすことにより,解析効率の向上や評価ツールとしての完成度を高める.関心のある方は直接ご連絡ください.

主な論文

  • 区画火災の避難行動に及ぼすスプリンクラーの影響,日本火災学会論文集,第64巻,第3号,pp.21-28 (2014).
  • Effects of a Sprinkler on Evacuation Dynamics in Fire, Computation, Vo.3(2), pp.274-284, 2015.
  • 避難状況の数値シミュレーションと出口数の影響,第21回交通流と自己駆動粒子径シンポジウム論文集, pp.55-58, 2015.