안전에 대한 사회적 불안감이 고조되면서 실내 공간에서의 신속한 대피는 중요한 문제가 되었다. 실내 공간에서의 대피를 다루는 일부 응용 프로그램 및 연구들에서는 총 대피 시간 최소화를 목적으로 하고 있다. 총 대피 시간은 대상 건물 내 전체 재실자들이 대피를 완료하는 시간을 의미하고 이를 최소화하는 문제는 인명 피해 최소화와 직접적인 연관이 있기 때문에 실내 대피 연구 분야에서 매우 중요하다. 하지만 총 대피 시간 최소화를 목적으로 수행된 대부분의 연구들은 이론적인 대피 시간의 최소화에 초점을 두고 있어, 현실적인 대피 안내에 적용하기에는 한계가 존재한다. 이에 본 연구에서는 대피 안내에 활용이 가능하고 총 대피 시간을 최소화하는 영역 할당 기법을 제안한다. 기존의 관련 연구들에서는 대피 시간을 최소화하기 위해 하나의 공간에 위치한 다수의 인원들을 분할하여 대피시키고 있다. 하지만 재난과 같이 위급한 상황에서, 동일한 공간에 위치한 재실자들에게 복수의 대피 경로를 안내하는 것은 오히려 혼란을 야기하고 다수의 인원 중 일부 인원만 우회시키는 일은 현실적으로 매우 어렵다. 이에 본 연구에서 제안하는 영역 할당 기법은 하나의 공간에 포함된 재실자들을 모두 동일한 출구로 대피시키는 것을 전제로 한다. 영역 할당 기법은 ...
안전에 대한 사회적 불안감이 고조되면서 실내 공간에서의 신속한 대피는 중요한 문제가 되었다. 실내 공간에서의 대피를 다루는 일부 응용 프로그램 및 연구들에서는 총 대피 시간 최소화를 목적으로 하고 있다. 총 대피 시간은 대상 건물 내 전체 재실자들이 대피를 완료하는 시간을 의미하고 이를 최소화하는 문제는 인명 피해 최소화와 직접적인 연관이 있기 때문에 실내 대피 연구 분야에서 매우 중요하다. 하지만 총 대피 시간 최소화를 목적으로 수행된 대부분의 연구들은 이론적인 대피 시간의 최소화에 초점을 두고 있어, 현실적인 대피 안내에 적용하기에는 한계가 존재한다. 이에 본 연구에서는 대피 안내에 활용이 가능하고 총 대피 시간을 최소화하는 영역 할당 기법을 제안한다. 기존의 관련 연구들에서는 대피 시간을 최소화하기 위해 하나의 공간에 위치한 다수의 인원들을 분할하여 대피시키고 있다. 하지만 재난과 같이 위급한 상황에서, 동일한 공간에 위치한 재실자들에게 복수의 대피 경로를 안내하는 것은 오히려 혼란을 야기하고 다수의 인원 중 일부 인원만 우회시키는 일은 현실적으로 매우 어렵다. 이에 본 연구에서 제안하는 영역 할당 기법은 하나의 공간에 포함된 재실자들을 모두 동일한 출구로 대피시키는 것을 전제로 한다. 영역 할당 기법은 그래프 이론을 기반으로 실내 대피 문제에 접근한다. 방, 로비, 복도 등 재실자들이 머물 수 있는 공간은 노드로 표현하고 노드 간 연결 관계는 에지로 표현한다. 각 노드에는 재실자 수가 포함되고 에지에는 노드 간 이동에 소요되는 시간이 포함된다. 최종적으로 각 노드에는 출구가 할당되는데 이는 해당 노드의 재실자들이 할당된 출구로 대피함을 의미한다. 즉, 영역 할당 기법은 노드의 출구 할당 문제이며 대상 공간을 출구를 기반으로 분할하게 된다. 영역 할당 기법은 탐욕 알고리즘을 이용하여 총 대피 시간을 최소화한다. 각 출구는 총 대피 시간이 감소되도록 경쟁적으로 인접 노드들을 흡수해나간다. 그리고 이를 모든 출구의 대피 시간이 균형적으로 산출되어 총 대피 시간이 최소화될 때까지 반복한다. 반복적으로 노드에 할당된 출구를 조정하여 최적화를 수행하기 때문에 휴리스틱 접근 방식에 해당한다. 본 연구는 제안한 영역 할당 기법의 검증을 위해 실제 건물의 모델을 이용하여 다양한 인원분포를 대상으로 수렴 판정 및 기존 최적 대피 모델과의 비교 실험을 수행한다. 수렴 판정 실험에서는 초깃값 및 노드 흡수 순서에 따른 영역 할당 기법의 수렴 여부를 확인한다. 기존 최적 대피 모델과의 비교 실험에서는 Cellular Automata 기반 대피 시뮬레이터(EgresSIM)를 이용하여 대표적인 대피 모델 중 하나인 EVACNET4와 총 대피 시간 및 각 출구별 대피결과 등을 비교분석한다.
안전에 대한 사회적 불안감이 고조되면서 실내 공간에서의 신속한 대피는 중요한 문제가 되었다. 실내 공간에서의 대피를 다루는 일부 응용 프로그램 및 연구들에서는 총 대피 시간 최소화를 목적으로 하고 있다. 총 대피 시간은 대상 건물 내 전체 재실자들이 대피를 완료하는 시간을 의미하고 이를 최소화하는 문제는 인명 피해 최소화와 직접적인 연관이 있기 때문에 실내 대피 연구 분야에서 매우 중요하다. 하지만 총 대피 시간 최소화를 목적으로 수행된 대부분의 연구들은 이론적인 대피 시간의 최소화에 초점을 두고 있어, 현실적인 대피 안내에 적용하기에는 한계가 존재한다. 이에 본 연구에서는 대피 안내에 활용이 가능하고 총 대피 시간을 최소화하는 영역 할당 기법을 제안한다. 기존의 관련 연구들에서는 대피 시간을 최소화하기 위해 하나의 공간에 위치한 다수의 인원들을 분할하여 대피시키고 있다. 하지만 재난과 같이 위급한 상황에서, 동일한 공간에 위치한 재실자들에게 복수의 대피 경로를 안내하는 것은 오히려 혼란을 야기하고 다수의 인원 중 일부 인원만 우회시키는 일은 현실적으로 매우 어렵다. 이에 본 연구에서 제안하는 영역 할당 기법은 하나의 공간에 포함된 재실자들을 모두 동일한 출구로 대피시키는 것을 전제로 한다. 영역 할당 기법은 그래프 이론을 기반으로 실내 대피 문제에 접근한다. 방, 로비, 복도 등 재실자들이 머물 수 있는 공간은 노드로 표현하고 노드 간 연결 관계는 에지로 표현한다. 각 노드에는 재실자 수가 포함되고 에지에는 노드 간 이동에 소요되는 시간이 포함된다. 최종적으로 각 노드에는 출구가 할당되는데 이는 해당 노드의 재실자들이 할당된 출구로 대피함을 의미한다. 즉, 영역 할당 기법은 노드의 출구 할당 문제이며 대상 공간을 출구를 기반으로 분할하게 된다. 영역 할당 기법은 탐욕 알고리즘을 이용하여 총 대피 시간을 최소화한다. 각 출구는 총 대피 시간이 감소되도록 경쟁적으로 인접 노드들을 흡수해나간다. 그리고 이를 모든 출구의 대피 시간이 균형적으로 산출되어 총 대피 시간이 최소화될 때까지 반복한다. 반복적으로 노드에 할당된 출구를 조정하여 최적화를 수행하기 때문에 휴리스틱 접근 방식에 해당한다. 본 연구는 제안한 영역 할당 기법의 검증을 위해 실제 건물의 모델을 이용하여 다양한 인원분포를 대상으로 수렴 판정 및 기존 최적 대피 모델과의 비교 실험을 수행한다. 수렴 판정 실험에서는 초깃값 및 노드 흡수 순서에 따른 영역 할당 기법의 수렴 여부를 확인한다. 기존 최적 대피 모델과의 비교 실험에서는 Cellular Automata 기반 대피 시뮬레이터(EgresSIM)를 이용하여 대표적인 대피 모델 중 하나인 EVACNET4와 총 대피 시간 및 각 출구별 대피결과 등을 비교분석한다.
Rapid evacuation in indoor spaces have become an important issue as social concerns about safety have increased. Most applications or studies are devoted to computing shortest paths from a location to exits and only a few aim to minimize the total evacuation time. The total evacuation time means the...
Rapid evacuation in indoor spaces have become an important issue as social concerns about safety have increased. Most applications or studies are devoted to computing shortest paths from a location to exits and only a few aim to minimize the total evacuation time. The total evacuation time means the time when the entire occupants in the building complete evacuation. So the problem of minimizing total evacuation time is directly related to the minimization of human casualties and is very important issue in the field of indoor evacuation. However, most studies for minimizing total evacuation time do not take into account aspects of realistic evacuation guidance because they focus on minimizing evacuation time arithmetically. The optimal evacuation routes generated from these models has limitations in applying to actual evacuation guidance. For this reason, this study proposes a space allocation strategy that minimizes total evacuation time considering evacuation guidance aspect. In the mentioned study, occupants in one space can be divided and move to different exits in order to minimize the evacuation time. However, in an emergency situation, it is practically difficult to guide people in a space to different directions, and may confuse them significantly. For this reason, the proposed method uses the space allocation strategy that guide the occupants in one space to the same exit. The proposed space allocation strategy is based on graph theory. The spaces where the occupants can stay such as rooms and lobbies are represented by nodes, and the hallways used to connect the nodes are represented by edges. Each node contains the number of occupations and the edge includes the time taken to move between nodes. Finally, each node is assigned an exit, occupants of which are to move to. That is, the proposed space allocation strategy computes a process of exits assignment of the nodes, leading to the division of the spaces based on the exits. The strategy uses a greedy algorithm for minimizing total evacuation time. Each exit competitively absorbs nodes, repeating until evacuation times of exits are balanced and the total evacuation time is minimized. It is a heuristic approach because it repeatedly adjusts the nodes assigned to exits until it reaches a near optimization. In order to verify the proposed strategy, the study performs convergence judgment tests and comparisons with existing evacuation models for various occupants distribution cases in the same building model. In the convergence test, this study checks whether the convergence according to the initial value and the node allocation order in order to determine whether the solution calculated from the model converges to the global optimal solution. In the comparison test, results of EVACNET4, a well-known evacuation model, and that of the space allocation model are compared and analyzed using a Cellular Automata based evacuation simulator called EgresSIM.
Rapid evacuation in indoor spaces have become an important issue as social concerns about safety have increased. Most applications or studies are devoted to computing shortest paths from a location to exits and only a few aim to minimize the total evacuation time. The total evacuation time means the time when the entire occupants in the building complete evacuation. So the problem of minimizing total evacuation time is directly related to the minimization of human casualties and is very important issue in the field of indoor evacuation. However, most studies for minimizing total evacuation time do not take into account aspects of realistic evacuation guidance because they focus on minimizing evacuation time arithmetically. The optimal evacuation routes generated from these models has limitations in applying to actual evacuation guidance. For this reason, this study proposes a space allocation strategy that minimizes total evacuation time considering evacuation guidance aspect. In the mentioned study, occupants in one space can be divided and move to different exits in order to minimize the evacuation time. However, in an emergency situation, it is practically difficult to guide people in a space to different directions, and may confuse them significantly. For this reason, the proposed method uses the space allocation strategy that guide the occupants in one space to the same exit. The proposed space allocation strategy is based on graph theory. The spaces where the occupants can stay such as rooms and lobbies are represented by nodes, and the hallways used to connect the nodes are represented by edges. Each node contains the number of occupations and the edge includes the time taken to move between nodes. Finally, each node is assigned an exit, occupants of which are to move to. That is, the proposed space allocation strategy computes a process of exits assignment of the nodes, leading to the division of the spaces based on the exits. The strategy uses a greedy algorithm for minimizing total evacuation time. Each exit competitively absorbs nodes, repeating until evacuation times of exits are balanced and the total evacuation time is minimized. It is a heuristic approach because it repeatedly adjusts the nodes assigned to exits until it reaches a near optimization. In order to verify the proposed strategy, the study performs convergence judgment tests and comparisons with existing evacuation models for various occupants distribution cases in the same building model. In the convergence test, this study checks whether the convergence according to the initial value and the node allocation order in order to determine whether the solution calculated from the model converges to the global optimal solution. In the comparison test, results of EVACNET4, a well-known evacuation model, and that of the space allocation model are compared and analyzed using a Cellular Automata based evacuation simulator called EgresSIM.
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