(57)【要約】【課題】  室の属性に応じて避難者の行動を変化させ、避難途中の一時待機行動を表現できる構成の避難行動予測システムおよび避難行動予測方法の実現を図る。【解決手段】  データ入力部７は、「火災シナリオ・データ」２、「時間データ」３、「火災データ」４、「空間データ」５、「人間データ」６を入力する。制御部１０は、「時間データ格納部」１１、「煙データ格納部」１２、「空間データ格納部」１３、「人間データ格納部」１４、「避難者行動位置算出部」１５、「画像表示部」１６から構成されている。「避難者行動位置算出部」１５は、前記「時間データ」３、「火災データ」４、「空間データ」５、「人間データ」６から、ある避難者の次の時間ステップ後の位置を算出し、データ出力部１７に出力データ１８、データファイル１９を出力する。【選択図】  図１
2006107231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出火場所などの火災シナリオ・データ、前記火災シナリオ・データに基づき形成される、避難行動を予測するために必要な時間に関するパラメータである時間データおよび空間内の煙に関するパラメータである火災データ、空間とそれに付随する設備などに関するパラメータである空間データ、特定化された避難者個人のパラメータである人間データ、の各データを入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された各データを格納・演算・更新する記憶手段と、
前記記憶手段に格納された各データに基づき、避難者の次の時間ステップ後における位置に関する情報を算出する制御手段と、
前記制御手段で算出された避難者の位置に関する情報を出力する出力手段と、を備えたこ  とを特徴とする、避難行動予測システム。
【請求項２】
前記出力手段は、画像表示手段であることを特徴とする、請求項１に記載の避難行動予測システム。
【請求項３】
前記画像表示手段は、前記避難者の時刻歴に基づく移動状況のデータを表示することを特徴とする、請求項２に記載の避難行動予測システム。
【請求項４】
前記出力手段は、データファイル作成手段であることを特徴とする、請求項１に記載の避難行動予測システム。
【請求項５】
前記避難者は、災害発生時に一時待機場所に避難して一時待機することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の避難行動予測システム。
【請求項６】
前記一時待機場所に誘導された避難者に対して、さらに移動目標が報知された時、または一定時間経過後に、移動目標に向け避難行動を再開することを特徴とする、請求項５に記載の避難行動予測システム。
【請求項７】
前記データファイルには、前記移動目標が報知された避難者の避難完了者数の累積データが格納されることを特徴とする、請求項６に記載の避難行動予測システム。
【請求項８】
前記データファイルには、前記移動目標に隣接する空間を含む建物における空間別の時刻歴の滞在者数のデータが格納されることを特徴とする、請求項６に記載の避難行動予測システム。
【請求項９】
ある空間に存在する避難者の避難行動予測方法であって、
（１）前記空間に関連する空間データを読み込む段階と、
（２）前記空間に関連する煙データを読み込む段階と、
（３）前記空間に関連する前記避難者である人間データを読み込む段階と、
（４）前記避難者の移動に伴い位置座標を更新する段階と、
（５）前記移動後の位置座標に対応する前記人間データを更新する段階と、
（６）前記移動後の位置座標に対応する前記空間データを更新する段階と、
（７）時間ステップを更新する段階と、
からなることを特徴とする、避難行動予測方法。
【請求項１０】
出火場所などの火災シナリオ・データを入力する段階と、
前記火災シナリオ・データに基づき形成される、避難行動を予測するために必要な時間に関するパラメータである時間データを入力する段階と、
前記火災シナリオ・データに基づき形成される、空間内の煙に関するパラメータである火災データを入力する段階と、
空間とそれに付随する設備などに関するパラメータである空間データを入力する段階と、
特定化された避難者個人のパラメータである人間データを入力する段階と、
前記時間データを記憶手段に格納・更新する段階と、
前記火災データを記憶手段に格納・更新する段階と、
前記空間データを記憶手段に格納・更新する段階と、
前記人間データを記憶手段に格納・更新する段階と、
前記記憶手段に格納された各データに基づき、避難者の次の時間ステップ後における位置に関する情報を算出する段階と、
前記算出された避難者の位置に関する情報を出力する段階と、
からなることを特徴とする、避難行動予測方法。
【請求項１１】
前記避難者は、災害発生時に一時待機場所に避難し、一時待機する段階を含むことを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の避難行動予測方法。
【請求項１２】
前記一時待機場所で一時待機している避難者に対して、さらに移動目標が報知された時、または一定時間経過後に、移動目標に向け避難行動を再開させる段階を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の避難行動予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、災害発生時に室の属性に応じて避難者の行動を変化させる構成の避難行動予測システムおよび避難行動予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火災発生などに対処するために、建築物の防災計画を立案する上では、人間の避難行動を予測し、避難安全性を評価することが重要となる。しかしながら、火災時の避難安全性には、空間、人間および煙流動の３つの要素が相互に影響しており、しかも不確定な要因が複雑に絡んでいるため、実際に起こる緊急時の状況を正確に予測することは困難である。
【０００３】
ところで、近年、建築物の避難安全性に係わる要因において、空間に関しては、社会状況の変化に伴い利用形態の多様化が進み、建築物が大規模化・複合化し、平面形態が複雑化してきている。また、人間に関しては、高齢化の進展により、不特定多数の人々が利用する一般建築物においても運動能力の異なる利用者が混在する状況が想定されることなど、新たな要因が表面化している。この様な状況下では、防災計画上で、避難誘導方法を含む管理面の強化が必要になることが予想される。
【０００４】
特に、昨今都市部などで建設が増加している超高層建築物や大深度地下施設においては、火災発生時における地上までの避難距離が長くなるため、途中階に煙や熱の影響を受けない空間(一時待機空間)を設け、避難者を待機させる計画が増えている。またそれに伴い、避難シミュレーション等を用いて安全性の検証を行う必要性が生じている。
【０００５】
また、防災計画を進める上で、悪影響を与える要因への対応策等を設定するため、コンピュータを用いたシミュレーションを利用する場合が考えられる。シミュレーションによる避難安全性の評価では、前述の理由から出火後の状況を正確に予測できないが、避難安全性に係わる要因を変更したケーススタディを容易に実施できる。そして、得られた結果を相対的に比較検討して、防災計画上の指針を得ることができる。
【０００６】
特許文献１は、このようなコンピュータによるシミュレーションを行うものであり、地下通路や建物通路などにおける集団避難行動予測方法に関する発明である。特許文献１には、災害時の集団行動を、行動モデルばかりでなく心理モデルを導入することにより、避難者の行動パターンを変えて集団行動をシミュレートすることが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０７８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の避難行動予測手法では、計算モデル上の取扱いとして、避難者は、障害物や混雑によって行動上の制約を受ける場合を除き、避難開始した後は、最終目標地点まで動きつづけるようなモデル化がなされている。このため、避難者自らの意志により避難の途中で、室の種類(例えば、居室、廊下、階段室前の付室、階段室等)に応じて立ち止まったり待機したりという行動はモデル化されていない。本来、避難者は自らが存在している室の種類も考慮しながら避難行動を行っているはずであるが、従来の避難行動予測手法では、避難者がどの空間にいるかを判断できないため、室の属性に応じて、避難者の行動を変化させることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するものであって、災害発生時に室の属性に応じて、避難者の行動を変化させることができる避難行動予測システムおよび避難行動予測方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、本発明の避難行動予測システムは、出火場所などの火災シナリオ・データ、前記火災シナリオ・データに基づき形成される、避難行動を予測するために必要な時間に関するパラメータである時間データおよび空間内の煙に関するパラメータである火災データ、空間とそれに付随する設備などに関するパラメータである空間データ、特定化された避難者個人のパラメータである人間データ、の各データを入力する入力手段と、前記入力手段で入力された各データを格納・演算・更新する記憶手段と、前記記憶手段に格納された各データに基づき、避難者の次の時間ステップ後における位置に関する情報を算出する制御手段と、前記制御手段で算出された避難者の位置に関する情報を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の避難行動予測システムは、前記出力手段は、画像表示手段であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の避難行動予測システムは、前記画像表示手段は、前記避難者の時刻歴に基づく移動状況のデータを表示することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の避難行動予測システムは、前記出力手段は、データファイル作成手段であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の避難行動予測システムは、前記避難者は、災害発生時に一時待機場所に避難して一時待機することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の避難行動予測システムは、前記一時待機場所に避難者に対して、さらに移動目標が報知された時、または一定時間経過後に、移動目標に向け避難行動を再開することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の避難行動予測システムは、前記データファイルには、前記移動目標が報知された避難者の避難完了者数の累積データが格納されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の避難行動予測システムは、前記データファイルには、前記移動目標に隣接する空間を含む建物における空間別の時刻歴の滞在者数のデータが格納されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１の実施形態にかかる避難行動予測方法は、ある空間に存在する避難者の避難行動予測方法であって、
（１）前記空間に関連する空間データを読み込む段階と、
（２）前記空間に関連する煙データを読み込む段階と、
（３）前記空間に関連する前記避難者である人間データを読み込む段階と、
（４）前記避難者の移動に伴い位置座標を更新する段階と、
（５）前記移動後の位置座標に対応する前記人間データを更新する段階と、
（６）前記移動後の位置座標に対応する前記空間データを更新する段階と、
（７）時間ステップを更新する段階と、
からなることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の実施形態にかかる避難行動予測方法は、出火場所などの火災シナリオ・データを入力する段階と、前記火災シナリオ・データに基づき形成される、避難行動を予測するために必要な時間に関するパラメータである時間データを入力する段階と、前記火災シナリオ・データに基づき形成される、空間内の煙に関するパラメータである火災データを入力する段階と、空間とそれに付随する設備などに関するパラメータである空間データを入力する段階と、特定化された避難者個人のパラメータである人間データを入力する段階と、前記時間データを記憶手段に格納・更新する段階と、前記火災データを記憶手段に格納・更新する段階と、前記空間データを記憶手段に格納・更新する段階と、前記人間データを記憶手段に格納・更新する段階と、前記記憶手段に格納された各データに基づき、避難者の次の時間ステップ後における位置に関する情報を算出する段階と、前記算出された避難者の位置に関する情報を出力する段階と、からなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第１、または第２の実施形態にかかる避難行動予測方法は、前記避難者は、災害発生時に一時待機場所に避難し、一時待機する段階を含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第１、または第２の実施形態にかかる避難行動予測方法は、前記一時待機場所で待機している避難者に対して、さらに移動目標が報知された時、または一定時間経過後に、移動目標に向け避難行動を再開する段階を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、付室や一時避難スペースに避難者が一時待機し、さらに新たな避難誘導にしたがって、または一定時間経過後に移動を再開する行動をモデル化することができる。また、人間の属性を考慮することで、災害弱者のみ滞留する等の行動もモデル化が可能となる。さらに、避難誘導対策の有無により、部屋単位で避難開始のタイミングや避難方向の決定のような避難行動を変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
最初に、本発明の前提技術である、避難シミュレーションモデルの例について説明する。避難シミュレーションモデルは、空間、人間、煙流動の３つの要素の相互作用問題を取り扱う。このため、避難シミュレーションモデルでは、これらの３つの要素が要素間の関係を考慮して適切に表現され、各要素が避難行動に与える影響を評価できることが重要となる。避難シミュレーションモデルにおける建築物内部の空間のモデル化には、大きく次の２つの方法が挙げられる。
【００２４】
（１）空間の幾何学的形状をできるだけ忠実にモデル化する方法。（２）空間をネットワーク表現、メッシュ分割してモデル化する方法。（１）の方法は、空間の局所的な状態に依存した避難者の挙動を把握する場合に適している。（２）の方法は、避難者の大局的な推移を把握する場合に適した方法である。空間のモデル化は、避難行動で評価する内容と人間のモデル化の仕方に依存して、その方法を決定することが必要である。
【００２５】
避難シミュレーションモデルから得られる結果の内容に、最も影響を及ぼすことが考えられる人間のモデル化に関しては、次に示す方法が挙げられる。（１）人間個人に重点をおいてモデル化する方法。（２）群集を中心にモデル化する方法。（１）の方法は、人間個人の特性にバラツキを持たせて、人間相互の関係や局所的な状況変化に応じた避難行動を評価する場合に有効である。このモデル化を採用した場合には、空間のモデル化で前記（１）の方法と組み合わせると有効になる。一方、（２）の方法は、空間のモデル化で前記（２）の方法を採用し、グラフ理論やネットワーク理論あるいは待ち行列理論を用いて、比較的多数の人間の避難行動を大局的に評価できる。
【００２６】
避難行動を予測する際に火災に伴う煙伝播の影響を考慮する場合には、避難シミュレーションモデルとは独立の煙流動シミュレーションモデルの結果を利用し、各空間への煙の伝播をあらかじめシナリオ的に入力条件として導入する方法が考えられる。また、避難シミュレーションモデル自体に煙流動シミュレーションの機能を組み込み、出火後の時間経過に応じて避難行動と並行して煙伝播を逐次計算する方法も考えられる。
【００２７】
避難シミュレーションモデル構築に伴い、考慮すべき事項について説明する。避難シミュレーションモデルを構築する際の空間、人間および煙流動の各対象のモデル化する方法の違いは、モデルを利用して重点に得たい防災計画上の指針の内容に依存している。空間のモデル化に関しては、人間個人の避難行動にドアの位置や壁、周辺の人間等が影響を与えるため、これらの条件の影響を適切に取り扱えるモデルとすることが望ましい。また、避難軌跡を個人単位で現実に近い状態で捉えることを考慮すると、避難者が空間内を自由に移動できるモデル化を行なう必要がある。
【００２８】
人間個人のモデル化に関して避難行動面から考慮すべき点は、避難者は設計段階で特定されている避難経路のみを利用するのではなく、空間や煙流動の条件により状況に応じて経路選択をすることである。また、火災の進展に対しては、煙によって人間が受ける影響を考慮した避難行動を捉えることができるようにすることが重要になる。
【００２９】
本発明におけるモデル化の基本的な考え方について説明する。本発明においては、オブジェクト指向に基づく避難シミュレーションモデルを開発しており、空間・人間・煙流動の３要素のモデル化と、人間個人のモデル化に関して工夫がなされている。
【００３０】
最初に、オブジェクト指向による３要素のモデル化について説明する。オブジェクト指向は、コンピュータを利用して、問題解決を行なうシステム(あるいはモデル)を構築する際の1つの方法論である。オブジェクト指向では、取り扱う問題を解決するためのいくつかのオブジェクトを見いだし、オブジェクト間の関係をネットワーク構造として捉え、問題解決を行なう。
【００３１】
オブジェクト指向における基本単位であるオブジェクトは、自分の状態を示すデータと自分の振る舞い方に関する仕様(method)で定義される。そして、問題解決過程では、オブジェクト間でメッセージを送信(message sending)し、自分に送られてきたメッセージに対応する仕様を起動して、自分の状態を変化させたり、送り先の必要とするデータを提供したりすることが行なわれる。
【００３２】
空間のモデル化に関しては、部屋を基本単位として、人間が空間内を自由に動けることを前提としたモデル化を行なった。また、ドア付近で発生する滞留状態を表現するために、ドアの通過時間(ドア開閉等に必要とする時間)を考慮できるようにした。煙流動に関しては、煙流動シミュレーションモデルの結果を避難シミュレーションの入力条件として取り扱えるように、モデル化した。
【００３３】
オブジェクト指向に基づいて避難シミュレーションモデルを開発する理由は、空間、人間、煙流動の３要素の関係を適切に考慮して、それぞれ独立のオブジェクトとして捉えてモデル化できることにある。このことによって、各モデル単位で段階を追って開発を進めることが可能になり、アルゴリズムを重要視したモデルの開発形態と比較して、その開発段階で利点を生む。また、モデルの修正・改良もオブジェクト単位に行なえ、モデル全体としての拡張性を高めることができる。
【００３４】
次に、オブジェクト指向による人間個人のモデル化について説明する。本モデルでは、人間個人を避難行動上の特性として重要と考えられる歩行速度、避難行動開始時間および避難行動上の占有面積等をデータとして有するオブジェクトとし、それらのデータを個別に設定できるようにした。
【００３５】
この人間オブジェクトは、避難行動に対する基本的な振る舞い方は同じでも、自分に定義されているデータと、他のオブジェクトから提供されたデータに基づいて独立に振る舞うことが可能である。具体的には、人間オブジェクトが煙流動の影響等による状況変化の内容を空間から得られるようにし、その状況に応じて独立に避難経路を選択させることを可能にした。人間オブジェクトの避難方向の決定は、当初、周辺の状況に関するデータを入手して避難上の移動目標を決定し、その移動目標からは引力を障害物からは斥力を受け、それらの力のベクトルを合成して決定することにした。
【００３６】
本発明のモデルの特徴、および概要の基礎となる概念について、図４〜図９により説明する。本避難シミュレーションモデル３０は、基本的には図４の説明図で示すように大きく３つのモデルから構成されている。空間モデル３１は建築物内部の人間の移動できる空間のモデル化を担っており、人間モデル３２は避難行動を行なう人間のモデル化を担っている。
【００３７】
この２つのモデルは、本モデルの根幹を成すモデルであり、シミュレータ３５が両モデルを管理している。煙流動シュミレーションモデル３３で設定される煙モデル３４は、出火後の建物内の煙伝播条件をシミュレータにより空間モデル３１に人力する役割を担っている。なお、ここで示した各モデルは、基本的に複数のオブジェクトから構成されている。
【００３８】
空間モデル３１は、人間が移動できる空間のモデル化を取り扱っている。このモデルでは、建築物は複数の階層の集合体、階層は複数の部屋の集合体として定義した。ここで、階層と階層の連結情報は階段等に、部屋と部屋の連結情報はドア（扉）に管理させる。
【００３９】
モデルの最小単位である部屋をモデル化した部屋オブジェクトは、避難軌跡を現実に近い形で捉えることを目的として、図５の説明図に示すように複数の壁に囲まれた幾何学上の意味での閉空間として定義した。すなわち、図５において、部屋４０、廊下４１、４２からなる空間は、モデル化すると、部屋４０は４つの線分（壁）４３ａ〜４３ｄで囲まれる。廊下４１、４２は、ドア４４ａ〜４４ｄ、と壁で区画されている。
【００４０】
人間オブジェクトは、部屋オブジェクトから壁の情報の他に避難上で移動目標となる出口、ドアおよび誘導表示の情報と、避難に対して障害になるその部屋にいる他の人間や煙の情報が取り出せる。そして、人間オブジェクトはそれらの情報に基づいて、部屋内を比較的自由に動くことができる。
【００４１】
モデル化したドアオブジェクトには、部屋の連結情報に加え、ドアの通過時間に関する基準値を個別に定義できるようにした。ドアの通過時間は、介助行動時に介助器具を用いる場合に特に考慮することが重要になっている。人間オブジェクトは、ドアを通過する際にドア幅と避難行動上の占有面積の関係に応じて、その基準値からドアの通過時間が決定され、その時間の間はドア部分で立ち止ることが決められている。そして、人間がドアを利用している間は、他の人間はそのドアに進入できず、ドア付近に待機させることで、ドア付近で発生する滞留状態の表現を可能にしている。
【００４２】
次に、人間モデル３２について説明する。本避難シミュレーションモデルでは、建築物内にいる人間の避難行動上の特性の違いの観点から、自力避難が可能な人間(自力避難者クラス)、自力避難が不可能な人間(要介助者クラス)、および施設管理者や消防隊を対象とした、自力避難が不可能な人間を介助(あるいは救助)する人間(介助者クラス)の３つのタイプの人間を定義した。ここで、クラス(class)とはオブジェクトの「型」定義に相当する。
【００４３】
次に、前記移動目標の決定に関して説明する。自力避難者および介助者クラスのオブジェクトは、あらかじめ設定されている長期移動目標を満足するために短期移動目標を選択しながら避難行動を行なう。長期移動目標、および短期移動目標それぞれの移動目標の意味は、（ａ）長期移動目標は、最終的に避難(移動)したい場所である。（ｂ）短期移動目標は、長期移動目標を満足するために当面到達(通過)したい場所である。つまり、短期移動目標を選択しながら、到達した場所が長期移動月標と一致するまで避難行動が行なわれる。
【００４４】
避難者オブジェクトの長期移動目標としては、「避難場所」が設定されている。そして、短期移動目標としてはドアが選択される。本モデルでは、人間に避難行動をとらせる上での全体的な避難シナリオに基づいて、建築物の外部や内部の階段室等を最終的な避難場所として設定し、そこを「避難場所」と表し、「避難場所」に通じるドアを「出口」と表す。
【００４５】
図６は、自力避難者の短期移動目標の選択ルールを示す説明図である。部屋４０ａには自力避難者５０ａ、部屋４０ｂには自力避難者５０ｂ、廊下４１には自力避難者５０ｃが存在しているものとする。（１）自分のいる空間に出口がある場合は、出口の中で自分から最も近い距離にある出口を選択する。この例では、自力避難者５０ｃは出口４６を選択する。
【００４６】
（２）自分のいる空間に誘導灯がある場合は、誘導灯の中で自分から最も近い距離にある誘導灯の示す方向にあるドアを選択する。この例では、自力避難者５０ａは、誘導灯４５の示す方向にあるドア４４ｇを選択する。（３）その他の場合には、自分のいる部屋にあるドアの中で自分から最も近い距離にあるドアを選択する。この例では、自力避難者５０ｂは、自分のいる部屋４０ｂにあるドアの中で自分から最も近い距離にあるドア４４ｈを選択する。なお、これらのルールを適用する優先順位は、前記（１）〜（３）の順である。
【００４７】
図７は、人間の可視領域に関する概念図である。図７において、部屋４０ｃに煙が発生したものとする。煙の発生している領域５１、避難者５０ｄの視野から外れている領域５２、５３にあるドア４４ｋ、４４ｌ、４４ｐ、４４ｒは選択されない。避難者５０ｄは、可視領域にあるドア４４ｍ、４４ｎを移動目標として選択する。
【００４８】
次に、避難者の移動方向および移動位置の決定に関して図８により説明する。図８は、避難者５０ｅの移動方向および位置決定の概念図である。自力避難者および介助者オブジェクトにおいて、短期移動目標が決定された後の移動方向は、図８に示すように、人間に心理的に作用することを想定した複数の力のベクトルを仮定し、それらのベクトルを合成する形で決定している。Ｒは単位ステップあたりの歩行速度で到達する範囲を示しており、Ｒｘは、次のステップでの移動位置の起点を示している。
【００４９】
人間に作用する力としては、移動目標(ドアや誘導灯)からは引力を、避難行動上の障害物(壁、他の人間および煙)からは斥力を仮定した。図８の例では、避難者５０ｅに対してドア４４からは引力Ｆ（ｒ４）が作用する。また、壁からは斥力Ｆ（ｒ１）、Ｆ（ｒ２）が作用し、他の避難者５０ｆからは斥力Ｆ（ｒ３）が作用する。これらの力は、一般的に各対象物からの距離に反比例してその大きさが決定される。また、移動してきた方向に対する一定の大きさの慣性力を考慮した。慣性力を考慮した理由は、人間の動きを現実に近い滑らかな動きとして捉えることを考えたからである。
【００５０】
そして、これらの力のベクトルを合成したベクトルΣＦの方向と、あらかじめ各オブジェクトに設定されている歩行速度に基づいて、そのシミュレーションステップにおける次の移動位置の起点Ｒｘを決定している。この時に、斥力に比べ引力を比較的大きな値となるように設定しているため、引力と斥力が釣り合ってしまう状況はほとんど起こらないが、釣り合ってしまった場合は移動しないことを仮定している。
【００５１】
次に、煙モデルについて説明する。この煙モデルは、図４で説明したように、火災発生後の建築物内の煙の状態をシミュレータにより空間モデルに導入する役割を担っている。モデルに導入するデータは、避難シミュレーションモデルとは独立の煙流動シミュレーションの結果を用いて作成する。人間オブジェクトに対して煙が及ぼす影響に関しては、避難限界時間に達した空間では、人間の視界を妨げる影響とその空間から遠ざかろうとする影響を考慮した。なお、避難限界時間に達した空間に入った人間は、以後の避難行動が不能になることを仮定した。
【００５２】
図９は、本発明の実施形態を示す説明図であり、図９（ａ）は、群集密度を考慮した避難者の歩行速度の例を示す説明図である。不特定多数の人々の避難行動では、歩行空間の群集密度が歩行速度に影響を及ぼすことが考えられる。本モデルでは、水平歩行速度は群集密度に反比例させた。群集密度の算定では、対象とする避難者個人５０ｇの周囲の密度が影響すると考え、図９（ａ）に示すように各避難者の進行方向に対して、半径３ｍの半円中に存在する他の避難者（５０ｉのように黒丸で示す）は歩行速度に影響を及ぼすものとして考慮した。半径３ｍの半円外の避難者（５０ｈのように白丸で示す）は、歩行速度への影響を考慮されない。
【００５３】
図９（ｂ）は階段での歩行速度の説明図である。階段での歩行速度は、空間のモデル化との関係を考慮して、階段での水平分歩行速度で代表させた。水平歩行速度に対する低減係数として、実測値を参考に０．８を採用した。図９（ｂ）において、実線が水平歩行速度（上限を１．０ｍ／ｓｅｃとする）、破線が階段室内水平分歩行速度である。
【００５４】
図１は、本発明の実施形態である避難行動予測システムの例を示すブロック図である。図１において、避難行動予測システム１は、データ入力部７、制御部１０、データ出力部１７で構成される。データ入力部７は、「火災シナリオ・データ」２、「時間データ」３、「火災データ」４、「空間データ」５、「人間データ」６をそれぞれ入力する。「火災シナリオ・データ」２は、出火場所、火源の発熱速度（ＫＷ）、防火設備対策の条件、開口部の条件等を入力する。
【００５５】
「時間データ」３は、前記「火災シナリオ・データ」２に基づいて、火災開始時間、最大計算時間、時刻ステップ間隔、誘導表示作動時間（誘導表示ＩＤ、時間）などを設定する。「火災データ」４は、前記「火災シナリオ・データ」２に基づいて、火災性状予測手法や煙流動予測手法Ａを利用することで計算される。そのデータの内容は、煙伝播時間、煙噴霧開始時間、避難限界時間（室別）、煙濃度（時刻歴・室別）、煙層温度（時刻歴・室別）、煙層高さ（時刻歴・空間別）などである。
【００５６】
「空間データ」５は、空間とそれに付随する設備や開口部の寸法、位置関係、属性、状態などに関するパラメータである。具体的には、階数、階高、室ＩＤ、室の空間属性（種類）、室の階数、室の座標（３次元）、開口部の数（数、ＩＤ）、扉の数（数、ＩＤ）、障害物の数（数、ＩＤ）、誘導表示の数（数、ＩＤ）、開口部ＩＤ、開口部のある室ＩＤ、開口部の座標（３次元）、扉ＩＤ、空間の接続関係、障害物ＩＤ、障害物の座標（３次元）、障害物のある室ＩＤ、誘導表示ＩＤ、誘導表示のある室ＩＤ、誘導表示の種類、誘導表示の座標（３次元）、誘導表示の内容（種類、ＩＤ）などである。
【００５７】
「人間データ」６には、避難者1人1人を特定化したパラメータを設定する。具体的には、避難者ＩＤ、避難者のタイプ（種類）、初期配置される室（室ＩＤ）、長期移動目標（室ＩＤ）などに関するデータを入力する。
【００５８】
制御部１０は、「時間データ格納部」１１、「煙データ格納部」１２、「空間データ格納部」１３、「人間データ格納部」１４、「避難者行動位置算出部」１５、「画像表示部」１６から構成されている。「時間データ格納部」１１は、前記「時間データ」３で入力された、避難行動を予測するために必要な時間に関するパラメータを格納・更新する。「煙データ格納部」１２は、前記「火災データ」４で入力された、避難行動の障害の1つとして考えられる空間内の煙に関するパラメータを格納・更新する。
【００５９】
「空間データ格納部」１３は、空間保有データ格納部１３ａ、誘導表示保有データ格納部１３ｂを有し、前記「空間データ」５で入力された、空間とそれに付随する設備や開口部の寸法、位置関係、属性、状態などに関するパラメータを格納・更新する。「人間データ格納部」１４は、避難者保有データ格納部１４ａを有し、前記「人間データ」６で入力された、避難者1人1人を特定化したパラメータを格納・更新する。このように、「時間データ格納部」１１、「煙データ格納部」１２、「空間データ格納部」１３、「人間データ格納部」１４は、制御部１０の記憶手段として機能している。
【００６０】
「避難者行動位置算出部」１５は、前記「時間データ」３、「火災データ」４、「空間データ」５、「人間データ」６から、ある避難者の、次の時間ステップ後の位置を算出する部分である。「避難者行動位置算出部」１５で算出された避難者の位置に関する情報は、他の避難者データと時刻歴に累積されて、避難完了時間や避難完了者数の累積、ある空間の滞在人数の推移としてデータファイル１９に書き出される。同時に、「避難者行動位置算出部」１５で算出された前記情報は、「空間データ」や「煙データ」などと共に、「画像表示部」１６に送られ、避難者の時刻歴の移動状況や、避難行動の動線の軌跡を視覚で確認することができる。
【００６１】
１７は、データ出力部で、データファイル１８、データファイル１９を出力する。データファイル１８には、避難者移動状況（時刻歴・室別）、特定避難者の避難行動の軌跡などが書き込まれる。また、データファイル１９には、前記のように避難完了時間（避難者別）、避難完了者数の累積（時刻歴）、滞在人数（時刻歴・空間別）、通過人数｛時刻歴・扉（階段）別｝などが書き込まれる。図１に示した避難行動予測システムは、災害発生時に室の属性に応じて避難者の行動を変化させることができる。なお、図１の構成は、本発明の第２の避難行動予測方法にも対応するものである。
【００６２】
図２は、本発明の実施形態を示す説明図である。図２により、図１で説明した各データ格納部で取り扱うデータ項目を図と対応させて説明する。
【００６３】
Ａ．空間保有データ２１
（１）「室ＩＤ」、「室の階数」、「空間構成座標」、「開口部の数」、「扉の数」、「障害物の数」、「誘導表示の数」は、データ入力部７から与えられる項目である。（２）「室の空間属性」は、データ入力部７から与えられ、計算実行の途中で誘導表示保有データ２２に基づいて更新されていく項目である。（３）「煙の状態」は、煙データから与えられる項目である。（４）「滞在人数」は、当該室の在館者数に基づいて算出される項目である。（５）「避難不能者数」は、当該室の在館者のうち、煙の影響によって避難できなくなった人数を格納するものである。
【００６４】
Ｂ．誘導表示保有データ２２
（１）「誘導表示ＩＤ」、「誘導表示のある室ＩＤ」、「位置座標」、「誘導表示の種類」、「誘導表示の内容」は、データ入力部から与えられる項目である。（２）「誘導表示の状態」は、時間データから決定される項目である。
【００６５】
Ｃ．避難者保有データ２３
（１）「避難者ＩＤ」、「避難者のタイプ」、「長期移動目標」は、図１のデータ入力部７から与えられる。（２）「所在している室」、「室滞在時間」は、空間保有データ２１や時間データ３に基づいて算出・決定される項目である。（３）「動作」は、避難者の動作の状態を示す項目で、空間保有データ２１や誘導表示保有データ２２のデータに基づいて決定される項目である。（４）「短期移動目標」は、当該空間における移動目標を示す項目であり、空間保有データ２１や誘導表示保有データ２２に基づいて決定される項目である。（５）「過去に通過した室」、「過去に通過した扉」は、避難開始から現在までの間に通過した室や扉の履歴として格納される。（６）「位置座標」は、避難者行動位置算出部１５で算出される項目である。（７）「歩行速度」は、人間データ６の「避難者のタイプ」や空間保有データ２１、当該空間の他の避難者保有データに基づいて算出される項目である。（８）「煙曝露時間」は、空間保有データ２１の「煙の状態」や「室滞在時間」に基づいて算出される項目である。
【００６６】
図３は、避難者行動位置算出の手順を示すフローチャートである。次に、このフローチャートについて説明する。Ｓ１１：避難者単位の避難行動位置算出処理を開始する。Ｓ１２：当該避難者保有データを読み込む。Ｓ１３：当該避難者が現在いる空間に関連するデータのみについて、空間データの読み込みを行う。Ｓ１４：当該避難者以外の避難者保有データを読み込む。この場合も、該当の避難者が現在いる空間に関連するデータのみについて処理する。Ｓ１５：当該避難者が現在いる空間に関連するデータのみについて、誘導表示保有データを読み込む。Ｓ１６：当該避難者保有データの時間ステップＴ時点の移動位置座標の算出・格納を行う。Ｓ１７：当該避難者保有データを更新する。Ｓ１８：リターンする。
【００６７】
図１０は、避難者の行動様式の一例を示す説明図である。図１０において、４０は避難者が存在する居室（室１）、４２は廊下（室２）、４９は階段（室３）、４４ｒは居室４０と廊下４２間に設けられている扉、４４ｓは廊下４２と階段４９間に設けられている扉である。黒丸印は、避難者を表す。避難者は、[Ｓ１]〜[Ｓ３]のように移動する。
【００６８】
[Ｓ１]において、室１にいる避難者の避難者保有データは２３ａである。当該避難者は、長期移動目標である室３まで避難するものとする。避難者保有データ２３ａに示されているように、現在の避難者の動作は「移動」であり、短期の移動目標は「扉１」であるので、当該避難者は扉１を経由して室２に到達する。[Ｓ２]において、室２に移動した避難者は、存在している室が変わったので避難者保有データは２３ｂとなる。当該避難者は、過去に通過した室や扉の情報と短期移動目標を更新し、新たな短期目標である「扉２」を目指して移動し、扉２を経由して室３に到達する。[Ｓ３]において、室３に移動した避難者は、存在している室が変わったので、避難者保有データは２３ｃとなる。当該避難者は、過去に通過した室や扉の情報を更新する。現在の空間が長期移動目標と-致したので、動作を「避難完了」として、避難行動を終了する。
【００６９】
図１１は、一時待機状態と、新たな誘導表示による行動再開の状態を示す説明図である。図１０と同じところには同一の符号を付している。[Ｓ１]において、室１に存在している避難者の避難者保有データは２３ａである。当該避難者は、長期移動目標である室３まで避難するものとする。現在の避難者の動作は「移動」であり、短期の移動目標は「扉１」であるので、当該避難者は扉１を経由して室２に到達する。また、誘導表示保有データ２２ａは、動作オフで誘導の表示はなされていない。
【００７０】
[Ｓ２]において、室２に移動した避難者は、存在している室が変わったので避難者保有データは、過去に通過した室や扉の情報を更新して２３ｄとなる。避難者保有データ２３ｄは、室２の空間属性が「一時待機場所」であるので、動作を「一時待機」とし、短期移動目標を「なし」とする。その結果、避難者は室２から他の空間には移動しない(一時待機状態)。この場合に、誘導表示保有データ２２ｂは状態を変更せず、[Ｓ１]と同様に動作オフで誘導の表示はなされていない。
【００７１】
[Ｓ３]において、室２の誘導表示が「ＯＮ」となり、避難者保有データを２３ｅに更新する。避難者保有データ２３ｅは、室２の空間属性が本来の用途である「廊下」に更新される。一方、誘導表示の「ＯＮ」を受けて、避難者の動作は、「移動」に更新され、避難者の短期移動目標として「扉２」が設定される。避難者は新たな目標である「扉２」を目指して移動し、扉２を経由して室３に到達する。この際の誘導表示保有データ２２ｃは、動作オンとなり誘導の内容は、短期移動目標「扉２」となっている。
【００７２】
[Ｓ４]において、室３に移動した避難者は、室が変わったので、避難者保有データを２３ｆに更新し、過去に通過した室や扉の情報を更新する。現在の空間（室３）は、長期移動目標と一致しためで、動作を「避難完了」として、避難行動を終了する。
【００７３】
図１１の避難者の[Ｓ２]のような一時待機のふるまい、および、[Ｓ３]のような誘導表示の作動をトリガーとした避難者保有データや空間保有データの切り替え、およびそれに伴う避難行動の再開が、本発明で解決された新規な事項である。
【００７４】
図１２は、避難者の一時待機状態と、一定時間経過による行動再開の状態を示す説明図である。図１０と同じところには同一の符号を付している。[Ｓ１]において、室１に存在している避難者の避難者保有データは２３ａである。当該避難者は、長期移動目標である室３まで避難するものとする。現在の避難者の動作は「移動」であり、短期の移動目標は「扉１」であるので、当該避難者は扉１を経由して室２に到達する。
【００７５】
[Ｓ２]において、室２に移動した避難者は、室が変わったので、避難者保有データは２３ｇとなり過去に通過した室や扉の情報を更新する。次に、室２の空間属性が「一時待機場所」であるので、動作を「一時待機」とし、短期移動目標を「なし」とする。その結果、避難者は室２から他の空間には移動しない一時待機状態となる。
【００７６】
[Ｓ３]において、避難者が室２に滞在しはじめてからＴ秒が経過した。あらかじめ設定してある滞在限界時間(Ｔ0)に対して、Ｔ＞Ｔ0になったとき、避難者は動作を「移動」に切り替える。すなわち、避難者保有データ２３ｈに更新される。そして、室２の空間データの中から、短期移動目標を見つけ、「扉２」を設定する。避難者は新たな目標である「扉２」を目指して移動し、扉２を経由して室３に到達する。
【００７７】
[Ｓ４]において、室３に移動した避難者は、室が変わったので、避難者保有データ２３ｉに更新され、過去に通過した室や扉の情報を更新する。現在の空間が長期移動目標と一致したので、動作を「避難完了」として、避難行動を終了する。
【００７８】
[Ｓ３]のように、一時待機状態になってから一定時間経過後に、避難者が自らの避難者保有データを切り替えて避難行動を再開させるふるまいが、本発明で解決したもう一つの新規な事項である。
【００７９】
図１３は、累積避難完了者数の推移を示す特性図である。図１３の横軸には避難開始後の経過時間を設定し、縦軸には累積の避難完了者数を設定する。実線は、誘導が行われなかった場合の特性であり、破線は適切な誘導活動を行った場合の特性である。ここで、「適切な誘導」とは、早期避難開始指示と、避難中の適切な誘導により特定の出口(階段等)に避難者が集中しないように誘導することを想定している。
【００８０】
図１３に示されているように、適切な誘導がなされた場合には、避難完了者数が発生しはじめる時刻taは、tbよりも早くなっており、かつ、所定の避難完了者数に到達する時刻tcは、誘導が行われなかった場合に到達する時刻tdよりも早くなっている。本発明で提案した避難行動予測システムを用いて、このように誘導の効果を定量的に比較・評価することが可能である。
【００８１】
図１４は、避難者が複数室から一斉に避難する状態を示す説明図である。図１４において、４０ａは居室（室１）、４０ｂは居室（室２）、４０ｃは居室（室５）、４２ａは廊下（室３）、４２ｂは廊下（室４）、４８は付室（室６）、４９は階段（室７）である。また、４４ｕ〜４４ｚは扉１〜扉６、４５ａ〜４５ｃは誘導表示１〜誘導表示３である。
【００８２】
[Ｓ１]は、避難開始前の避難者の状況を表している。図１４に示されているように、避難者は、室１、室２、室５に存在している。火災発生時には、避難者は、各室から扉１〜６を通り室７(階段室)に向けて、一斉に避難を開始する。[Ｓ２]は、避難開始後の避難者の状況を表している。室６(付室)には、室３、室４の廊下４２ａ、４２ｂから同時に多数の避難者が合流し、混雑状熊が発生している様子を表している。
【００８３】
図１５は、図１４と同じ建物平面において、一時待機と時間差避難を利用した避難状態を示す説明図である。[Ｓ１]は、避難開始前の避難者の状況を表している。避難者の配置は、図１４と同様である。[Ｓ２]は、誘導表示によって室１と室５の避難者だけを避難させている状況を表している。室１の避難者は、扉１を経由して室２に避難する。室２が「一時待機場所」場所であるため、室２の避難者および室１から室２に移動した避難者は、廊下に向けての移動は行わない。室５の避難者は扉３を経由して室７ (階段)まで避難している。
【００８４】
[Ｓ３]は、室1から室２への移動が完了し、室２で一時待機している状況を表している。また、室５から室４(廊下)への移動が完了し、室７(階段)へ向けて避難が続いている。[Ｓ４]は、室２の誘導表示がオンになり、一時待機状態が解除され、室７(階段)へ向けて避難を開始した状況を表している。全体を通じて、室６での混雑状況は図１４に比べて緩和されていることがわかる。一時待機状態のモデル化を行うことにより、このような時間差避難の状況を予測することが可能になる。
【００８５】
図１６は、図１４、図１５で示した建物平面において、階段室前の室６(付室)の最大滞留人数を示す特性図である。図の右側（Ｄｂ）が一斉避難を行った場合の最大滞留人数、図の左側（Ｄａ）が一時待機を伴う時間差避難を行った場合の最大滞留人数を示している。図１６に示されているように、時間差避難を行った場合には、一斉避難を行った場合よりも出口前の最大滞留人数が少ない。このため、出口前への避難者の殺到を防止して、二次災害の発生を未然に防ぐことができる。
【００８６】
以上説明したように本発明においては、次の３つの特徴を有するものである。（１）空間データに「空間属性」パラメータを与え、モデル上の避難者は、このパラメータを取り入れて、避難行動を決定することができる。（２）空間属性が「一時待機場所」になっている場合には、その空間で一時待機し、新たな誘導表示があたえられた場合、または、一定時間経過後に移動を再開するような行動を表現できる。（３）避難誘導対策(非常放送等)の実施の有無に関する情報を、空間データに「誘導表示」パラメータとして与え、モデル上の避難者は、このパラメータを取り入れて、避難行動を決定することができる。
【００８７】
本発明の避難行動予測手法を用いることによって、（１）ある建物で火災が発生した場合の避難安全性を、視覚的、定量的に確認することが可能となる。（２）非常放送や誘導標識などの避難誘導対策の有効性も検証することが可能である。（３）一時待機スペースの活用や、配置計画等にも活用できる。（４）階避難だけでなく、全館避難の状況も再現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上説明したように、本発明は、災害発生時に室の属性に応じて避難者の行動を変化させる構成の避難行動予測システムおよび避難行動予測方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態を示すフローチャートである。
【図４】シミュレーションモデルの構成を示す説明図である。
【図５】空間のモデル化の概念図である。
【図６】自力避難者の短期移動目標の選択ルールを示す説明図である。
【図７】人間の可視領域に関する概念図である。
【図８】避難者の移動方向および位置決定に関する概念図である。
【図９】群集密度を考慮した歩行速度を示す説明図である。
【図１０】通常の避難行動の状態を示す説明図である。
【図１１】一時待機状態と、新たな誘導表示による行動再開の状態を示す説明図である。
【図１２】一時待機状態と、一定時間経過後の行動再開の状態を示す説明図である。
【図１３】累積避難完了者数の推移を示す特性図である。
【図１４】複数室からの一斉避難状態を示す説明図である。
【図１５】一時待機と時間差避難を利用した避難状態を示す説明図である。
【図１６】出口前の最大滞留人数の比較を示す特性図である。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・避難行動予測システム、２・・・火災シナリオ・データ、３・・・時間データ、４・・・火災データ、５・・・空間データ、６・・・人間データ、７・・・データ入力部、１０・・・制御部、１１・・・時間データ格納部、１２・・・煙データ格納部、１３・・・空間データ格納部、１４・・・人間データ格納部、１５・・・避難者行動位置算出部、１６・・・画像表示部、１７・・・データ出力部、１８、１９・・・出力データファイル、４０・・・部屋、４１，４２・・・廊下、４３・・・壁、４４・・・ドア、４５・・・誘導灯、４６・・・出口、４７・・・付室、４８・・・階段室、４９・・・階段、５０・・・避難者。
【図１】
2006107231.tif 000003
【図２】
2006107231.tif 000004
【図３】
2006107231.tif 000005
【図４】
2006107231.tif 000006
【図５】
2006107231.tif 000007
【図６】
2006107231.tif 000008
【図７】
2006107231.tif 000009
【図８】
2006107231.tif 000010
【図９】
2006107231.tif 000011
【図１０】
2006107231.tif 000012
【図１１】
2006107231.tif 000013
【図１２】
2006107231.tif 000014
【図１３】
2006107231.tif 000015
【図１４】
2006107231.tif 000016
【図１５】
2006107231.tif 000017
【図１６】
2006107231.tif 000018