人群拥挤踩踏事故风险理论研究对于大型建筑性能化设计，人群疏散及管理等有重要应用意义。目前该研究处于起步阶段，仅仅停留在现象表面。故本课题组通过对人群拥挤踩踏事故风险特征分析提出人群拥挤踩踏事故风险理论并建立相关模型，并以此为基础建立了拥挤事故的预警模型，并提出了相应的应急预案编制技术，从而为大型体育赛场的事故的预警及其应急提供理论支持。
随着我国化学工业企业的规模和数量的快速增加，大部分化工企业都与有毒有害、易燃易爆的危险化学品打交道。做好危化品的管理，防患于未然固然是企业的大事。但万一出现危险化学品泄漏，应如何积极实施应急管理，既要安全地预测出受影响面积和区域，又要避免无限制地扩大影响范围，科学合理的组织救援和疏散方案，在今天的化工企业和地方安全监管部门被列为了一个重要的课题。
本课题组在对通过重点区域危险化学品事故的风险辨识技术进行了研究，发展了化学品事故的风险评价技术，对危险化学品发生事故的概率和后果进行了定量的描述，在此基础上，建立了危险化学品的预警模型，并发展了以风险分析为基础的危险化学品泄漏事故的应急技术。
研究意义
城市事故灾害的演变机理和规律是城市灾害防治体系的基础。定量风险评估方法是城市安全规划和应急的前提，而灾害的监测、预警、应急救援是其中的三个关键环节。因此，本课题组以常见的城市灾害（危险化学品事故、体育赛场人群踩踏事故）为研究对象，集中研究事故的孕育、发生和发展各阶段的关键科学问题，以及事故风险评估方法和防治关键环境中的基础问题。
危险化学品风险辨识与评价就是对城市中存在的危险化学品进行辨识并进行定性和定量分析，得出发生危险的可能性及其严重程度，以寻求最小后果损失和最佳的预防与控制措施。本课题组对危险化学品事故风险的辨识与评价主要包括以下三个方面：
（1）对城市危险化学品固有的或潜在的危险进行识别，加以定性或者定量的分析，并把上述基本信息录入城市重点区域危险化学品基础数据库。
（2）在掌握城市发生危险的可能性及其危害的基础上，用指标从数量上来衡量其安全性的程度。本课题组主要从个人风险和社会风险两方面进行衡量，通过建立个人和社会风险的可接受风险水平，以确定风险是否可以接受或是否需要采取风险减缓措施。
（3）危险化学品风险评价的目的是寻求城市发生危险化学品事故的概率最低，并且，发生事故后的损失也要控制在最小，安全投资效益要达到最优。
依据前面危险化学品事故风险评价结果，结合城市可接受风险水平标准，判断城市危险化学品事故风险等级，并将危险化学品安全信息输入相关数据库，建立描述安全状态的危险化学品事故预警模型（数学模型）进行决策分析，及时发布预警信息或应急控制指令，并且在此基础上，结合对国家法规条例和预案核心要素的认识，建立了具有技术化、可操作化的应急预案的编制方法。
对于体育赛场的人群聚集问题，本课题开展了以下三个方面的研究：一是针对人群拥挤踩踏事故风险四阶段理论中滞留阶段，应用本课题组提出的滞留人数定量模型(SCM)对体育赛场看台不同宽度出口人群疏散实例计算；二是基于人群流动理论和离散计算方法对传统疏散时间计算公式进行了改进，并提出了疏散离散时间计算模型(EDTM)，运用此改进模型对体育场看台出口人群疏散时间计算；三是利用本课题组开发的人群拥挤踩踏事故模拟系统通过设定不同的方案主要针对不同赛场出口宽度进行模拟。通过模拟结果分析以及和其它模拟结果的比较表明，该模拟系统可以准确的反映体育赛场发生事故时的人群运动情况，对体育赛场的安全设计和应急措施的制定具有很强的指导作用。
已开展的工作
1、城市重点区域危险化学品事故预警模型及应急预案编制技术
1.1城市重点区域危险化学品事故风险辨识技术
城市重点区域危险化学品事故风险辨识技术是建立城市重点区域危险化学品事故预警模型的基础，本课题组依据城市重点区域危险化学品分布状况等相关资料，通过静态分级法或动态分级法对所研究的城市重点区域危险源进行辨识、分级，确定城市重点区域重大危险源，并把上述基本信息录入城市重点区域危险化学品基础数据库。
1.2城市重点区域危险化学品事故风险评价技术研究
依据前面风险辨识结果，对城市重点区域存在的危险化学品事故风险进行评价，主要开展了以下几个方面的研究：
（1）城市重点区域可能发生危险化学品事故类型及影响定性评价
通过危险性预先分析法、事故树、危险指数评价方法，基于层次分析法的模糊综合评价等方法对辨识出的城市重点区域重大危险源进行初步定性评价。
（2）城市重点区域可能发生危险化学品事故后果定量评价
对城市重点区域可能发生危险化学品事故后果评价主要采用国内外成熟的伤害/破坏定量模型如：蒸气云爆炸（VCE）伤害模型；扩展蒸气爆炸（BLEVE）伤害模型；池火灾伤害模型；闪火伤害模型；喷射火伤害模型；毒物伤害模型；其他伤害破坏模型进行定量计算和评价。
（3）基于地理信息系统（GIS）的重大危险源风险评价技术研究
综合国内外风险评级技术研究现状的基础上，提出研究城市重点区域性风险评价关键技术解决方案，以安全等级“层级叠加“原理拓展定量风险评价技术，结合地理信息系统在空间数据和图形处理方面的优势，在GIS电子地图上给出直观的结果。
1.3城市重点区域危险化学品事故预警模型的建立
依据前面城市重点区域重大危险化学品事故风险评价结果，结合城市重点区域可接受风险水平标准判断城市重点区域危险化学品事故风险等级，并将城市重点区域重大危险化学品安全信息输入相关数据库，建立描述安全状态的危险化学品事故预警模型（数学模型）进行决策分析，依据决策模式得到危险态势的动态数据，不断给出危险源向事故临界状态转化的瞬态过程，及时发布预警信息或应急控制指令。
1.4城市重点区域危险化学品事故应急预案编制技术研究
依据城市重点区域危险化学品事故风险辨识及评价的结果，在对重大危险源事故进行预警、预报的基础上，编制城市重点区域重大危险化学品事故应急预案。
2、体育赛场人群聚集事故预警模型及应急预案编制技术
本课题组着眼于大型人群聚集场所（以体育赛场为例）紧急状况（原发事故已经发生）下的人群疏散过程。依据事故数据及现实观测对疏散人群中的个体移动规律进行深入研究分析，指出在此过程中人群移动经过四个阶段，即人群自由移动、滞留、拥挤及疏散，而事故发生需要经过自由移动、滞留、拥挤和踩踏四阶段，据此从风险的角度提出了人群拥挤踩踏事故风险（四阶段）理论并建立了事故风险理论模型框架。
人群拥挤踩踏事故风险理论模型的求解涉及因素众多，目前对于理论模型中的滞留阶段基于人群流量与人群密度关系建立了时间维变量的滞留人数定量模型(SCM)，用于计算人群疏散过程中“瓶颈”区域内随时间变化的滞留人数，并通过滞留人数与总的容纳人数之比来预测人群拥挤踩踏事故发生概率。但对于事故风险的后果即人群伤亡很难利用数学定量方法求解，因此本课题组针对理论模型中的拥挤阶段建立了人群拥挤微观模拟模型。人群拥挤微观模拟模型是在经典“社会力”模型基础上，根据对人群拥挤踩踏事故特征分析，引入 “拥挤力”的概念来解释拥挤踩踏伤亡后果致因，即个体“拥挤力”积累到设定阈值并持续一段时间个体即死亡。研究分析表明“拥挤力”与“心理排斥力”不同属于真正物理意义上的作用力，可以依据动量定理并结合“磁场力”模型对个体“拥挤力”进行求解。
微观模拟模型的实施需要计算机模拟技术，本课题组依据多智能体(MAS)整体建模方法构建了人群拥挤踩踏事故模型系统的层次结构，目前设定了赛场环境和观众两类智能体（Agent），并给出人群拥挤踩踏事故模拟机理。结合人群拥挤微观模拟模型在多智能体模拟平台上开发了大型赛场出口人群拥挤踩踏事故模拟系统。
