簡單的數學建模論文
數學建模論文寫作
一、寫好數模答卷的重要性
1. 評定參賽隊的成績好壞、高低，獲獎級別，數模答卷，是唯一依據。
2. 答卷是競賽活動的成績結晶的書面形式。
3. 寫好答卷的訓練，是科技寫作的一種基本訓練。
二、答卷的基本內容，需要重視的問題
1．評閱原則
假設的合理性，建模的創造性，結果的合理性，表述的清晰程度。
2．答卷的文章結構
題目（寫出較確切的題目；同時要有新意、醒目）
摘要（200-300字，包括模型的主要特點、建模方法和主要結論）
關鍵詞（求解問題、使用的方法中的重要術語）
1）問題重述。
2）問題分析。
3）模型假設。
4）符號說明。
5）模型的建立（問題分析，公式推導，基本模型，最終或簡化模型等）。
6）模型求解（計算方法設計或選擇；演算法設計或選擇，演算法思想依據，步驟及實現，計算框圖；所採用的軟體名稱；引用或建立必要的數學命題和定理；求解方案及流程。）
7）進一步討論（結果表示、分析與檢驗，誤差分析，模型檢驗）
8）模型評價（特點，優缺點，改進方法，推廣。）
9）參考文獻。
10）附錄（計算程序，框圖；各種求解演算過程，計算中間結果；各種圖形，表格。）
3. 要重視的問題
1）摘要。
包括：
a. 模型的數學歸類（在數學上屬於什麼類型）；
b. 建模的思想（思路）；
c. 演算法思想（求解思路）；
d. 建模特點（模型優點，建模思想或方法，演算法特點，結果檢驗，靈敏度分析，模型檢驗……）；
e. 主要結果（數值結果，結論；回答題目所問的全部「問題」）。
▲ 注意表述：准確、簡明、條理清晰、合乎語法、要求符合文章格式。務必認真校對。
2）問題重述。
3）問題分析。
因素之間的關系、因素與環境之間的關系、因素自身的變化規律、確定研究的方法或模型的類型。
5）模型假設。
根據全國組委會確定的評閱原則，基本假設的合理性很重要。
a. 根據題目中條件作出假設
b. 根據題目中要求作出假設
關鍵性假設不能缺；假設要切合題意。
6） 模型的建立。
a. 基本模型：
ⅰ）首先要有數學模型：數學公式、方案等；
ⅱ）基本模型，要求完整，正確，簡明；
b. 簡化模型：
ⅰ）要明確說明簡化思想，依據等；
ⅱ）簡化後模型，盡可能完整給出；
c. 模型要實用，有效，以解決問題有效為原則。
數學建模面臨的、要解決的是實際問題，不追求數學上的高（級）、深（刻）、難（度大）。
ⅰ）能用初等方法解決的、就不用高級方法；
ⅱ）能用簡單方法解決的，就不用復雜方法；
ⅲ）能用被更多人看懂、理解的方法，就不用只能少數人看懂、理解的方法。
d．鼓勵創新，但要切實，不要離題搞標新立異。數模創新可出現在：
▲ 建模中，模型本身，簡化的好方法、好策略等；
▲ 模型求解中；
▲ 結果表示、分析、檢驗，模型檢驗；
▲ 推廣部分。
e．在問題分析推導過程中，需要注意的問題：
ⅰ）分析：中肯、確切；
ⅱ）術語：專業、內行；
ⅲ）原理、依據：正確、明確；
ⅳ）表述：簡明，關鍵步驟要列出；
ⅴ）忌：外行話，專業術語不明確，表述混亂，冗長。
7）模型求解。
a. 需要建立數學命題時：
命題敘述要符合數學命題的表述規范，盡可能論證嚴密。
b. 需要說明計算方法或演算法的原理、思想、依據、步驟。
若採用現有軟體，說明採用此軟體的理由，軟體名稱。
c. 計算過程，中間結果可要可不要的，不要列出。
d. 設法算出合理的數值結果。
8） 結果分析、檢驗；模型檢驗及模型修正；結果表示。
a. 最終數值結果的正確性或合理性是第一位的；
b. 對數值結果或模擬結果進行必要的檢驗；
結果不正確、不合理、或誤差大時，分析原因， 對演算法、計算方法、或模型進行修正、改進。
c. 題目中要求回答的問題，數值結果，結論，須一一列出；
d. 列數據問題：考慮是否需要列出多組數據，或額外數據對數據進行比較、分析，為各種方案的提出提供依據；
e. 結果表示：要集中，一目瞭然，直觀，便於比較分析。
▲ 數值結果表示：精心設計表格；可能的話，用圖形圖表形式。
▲ 求解方案，用圖示更好。
9）必要時對問題解答，作定性或規律性的討論。最後結論要明確。
10）模型評價
優點突出，缺點不迴避。
改變原題要求，重新建模可在此做。
推廣或改進方向時，不要玩弄新數學術語。
11）參考文獻
12）附錄
詳細的結果，詳細的數據表格，可在此列出，但不要錯，錯的寧可不列。主要結果數據，應在正文中列出，不怕重復。
檢查答卷的主要三點，把三關：
a. 模型的正確性、合理性、創新性
b. 結果的正確性、合理性
c. 文字表述清晰，分析精闢，摘要精彩
三、關於寫答卷前的思考和工作規劃
答卷需要回答哪幾個問題――建模需要解決哪幾個問題；
問題以怎樣的方式回答――結果以怎樣的形式表示；
每個問題要列出哪些關鍵數據――建模要計算哪些關鍵數據；
每個量，列出一組還是多組數――要計算一組還是多組數。
四、答卷要求的原理
1. 准確――科學性；
2. 條理――邏輯性；
3. 簡潔――數學美；
4. 創新――研究、應用目標之一，人才培養需要；
5. 實用――建模、實際問題要求。
五、建模理念
1. 應用意識
要解決實際問題，結果、結論要符合實際；
模型、方法、結果要易於理解，便於實際應用；站在應用者的立場上想問題，處理問題。
2. 數學建模
用數學方法解決問題，要有數學模型；
問題模型的數學抽象，方法有普適性、科學性，不局限於本具體問題的解決。
3. 創新意識
建模有特點，更加合理、科學、有效、符合實際；更有普遍應用意義；不單純為創新而創新。
❷ 簡單的自動化數學建模論文
自動化數學建模論文
最好能談一談，這樣俺會根據你的需要來.
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三國殺決斗與無懈可擊概率期望值分析
姓名：童昊
學號：0810231223
電氣與電子工程學院
指導老師：蔣老師
摘要： 通過簡單計算三國殺游戲中最後階段，只有來兩個玩家，且不用武將技能。手中只有殺，無懈可擊和決斗這三種牌時，各種可能情況，來增加在游戲中取得勝利的概率。
關鍵詞：游戲，簡單概率計算，三國殺。
1 問題的提出
在三國殺這款游戲中，經常會遇到這種情況，手上有【殺】【決斗】【無懈可擊】，對方的血量不夠，只要一次傷害便會輸掉比賽，這時候怎麼樣出牌才能贏得比賽。
2 問題的分析
由目標角色先開始，你和他（她）輪流打出一張【殺】，
對首先不出【殺】的一方造成1點傷害；另一方成為此傷害的來源。
是1張可以在其他錦囊開始結算時使用的錦囊，它只能抵消目標錦囊對一名指定角色產生的效果。【無懈可擊】本身也是錦囊，所以也可以被抵消
3 基本假設
假設大家都不用武將技能，且手上沒有回血的牌，一擊必殺。
4 定義符號說明
1 【殺】，
每個出牌階段只能使用一張【殺】。對首先不出【殺】的一方造成1點傷害；另一方成為此傷害的來源。
2【無懈可擊】
是1張可以在其他錦囊開始結算時使用的錦囊，它只能抵消目標錦囊對一名指定角色產生的效果。本身也是錦囊，所以也可以被抵消
3【決斗】
對沒有殺的對手造成一點傷害，若對手有殺，自己沒有，則對自己造成一點傷害，若自己有殺，對手也有殺，則有若自己的殺比對手少，則自己輸，反之則對手輸。
5 模型的建立與求解
1） 自己有1張決斗0殺，對方沒殺的概率：
(3¦75)/(3¦107)*(4¦74)/(4¦104)=0.0851315
2） 自己有1張決斗1殺，對方不多於1殺的概率：
((1¦30))/((1¦107) )*((2¦77))/((2¦106) )*(((4¦75))/((4¦104) )+((1¦29))/((1¦104) )*((3¦75))/((3¦103) ))=0.0546628
3） 自己有1張決斗2殺，對方不多於2殺的概率：
(3¦75)/(3¦107)*(4¦74)/(3¦75)/(3¦75)/((3¦75)(3¦75)/(3¦107)*(4¦74)/(4¦104)/(3¦107)*(4¦74)/(4¦104) 3¦107)*(4¦74)/(4¦104)(3¦107)*(4¦74)/(4¦104)(4¦104)C(2,30)/C(2,107)*C(1,77)/C(1,105)*(C(4,76)/C(4,104)+C(1,28)/C(1,104)*C(3,76)/C(3,103)+C(2,28)/C(2,104)*C(2,76)/C(2,102))= 0.0239119
4） 自己1張決斗3殺，對方不多於3殺的概率：
C(3,30)/C(3,107)*(C(4,77)/C(4,104)+C(1,27)/C(1,104)*C(3,77)/C(3,103)+C(2,27)/C(2,104)*C(2,77)/C(2,102)+C(3,27)/C(4,104)*C(1,77)/C(1,101))= 0.0089880
決鬥牌純攻擊力：0.0851315+0.0546628+0.0239119+0.0089880=0.1726942
玩家純攻擊力(1決斗+2決斗+3決斗)：0.1726942*C(1,3)/C(1,108)*C(2,105)/C(2,107)+C(2,3)/C(2,108)*C(2,105)/C(2,106)*(0.1726942+1*C(2,3)/C(2,108)*C(2,105)/C(2,106))+C(3,3)/C(3,108)*C(1,105)/C(1,105)*(0.1726942+1*C(3,3)/C(3,108)*C(1,105)/C(1,105)+1*C(3,3)/C(3,108)*C(1,105)/C(1,105))=0.0047077
補充說明：
殺牌30張，如果手牌有4張的話，那麼1張殺牌都沒有是比較困難的（大約是26.6%，接近1/4的概率），所以要勝過對方，必須手上至少有1張殺牌
5） 潛在攻擊力，自己在決斗必中的情況下，對方以50%的概率出無懈可擊並被自己無懈可擊掉的概率
1. 自己1決斗1無懈（0殺+1殺+2殺），對方1無懈（沒殺+不多於1殺+不多於2殺）
C(1,4)/C(1,107)*C(2,74)/C(2,106)*C(1,3)/C(1,104)*C(3,71)/C(3,103)*0.5= 0.0000846
C(1,4)/C(1,107)*C(1,30)/C(1,106)*C(1,74)/C(1,105)*C(1,3)/C(1,104)*(C(3,72)/C(3,103)+C(1,29)*C(1,103)*C(2,72)/C(2,102))*0.5= 0.1594393
C(1,4)/C(1,107)*C(2,30)/C(2,106)*C(1,3)/C(1,104)*(C(3,73)/C(3,103)+C(1,28)*C(1,103)*C(2,73)/C(2,102)+C(2,28)/C(2,102) *C(1,73)/C(2,101))*0.5= 0.0620285
2. 自己1決斗2無懈（0殺+1殺），對方2無懈（沒殺+不多於1殺）
C(2,4)/C(2,107)*C(1,74)/C(1,105)*C(2,2)/C(2,104)*C(2,72)/C(2,102)*0.5*0.5= 0
C(2,4)/C(2,107)*C(1,30)/C(1,105)*C(2,2)/C(2,104)*(C(2,73)/C(2,102)+C(1,29)/C(1,103)*C(1,73)/C(1,101))*0.5*0.5=0
3. 自己1決斗2無懈（0殺+1殺），對方1人1無懈目標1無懈（沒殺+不多於1殺）
C(2,4)/C(2,107)*C(1,76)/C(1,105)*C(1,3)/C(1,104)*C(3,74)/C(3,103)*C(1,2)/C(1,100)*0.5*0.5=0
C(2,4)/C(2,107)*C(1,30)/C(1,105)*C(1,3)/C(1,104)*(C(3,71)/C(3,103)+C(1,29)/C(1,103)*C(2,74)/C(2,102))*C(1,2)/C(1,100)*0.5*0.5=0
4. 自己1決斗2無懈（0殺+1殺），對方1人2無懈目標沒有無懈（沒殺+不多於1殺）
C(2,4)/C(2,107)*C(1,76)/C(1,105)*C(4,74)/C(4,104)*C(2,3)/C(2,100)*0.5*0.5=0
C(2,4)/C(2,107)*C(1,30)/C(1,105)*(C(4,74)/C(4,104)+C(1,29)/C(1,103)*C(2,74)/C(2,102))*C(2,2)/C(2,100)*0.5*0.5=0
所以決鬥牌的潛在攻擊力是0.2215524 玩家的潛在攻擊力是(1決斗+2決斗+3決斗)
0.2215524*C(1,3)/C(1,108)*C(2,105)/C(2,107)+C(2,3)/C(2,108)*C(2,105)/C(2,106)*(0.2215524+1*C(2,3)/C(2,108)*C(2,105)/C(2,106))+C(3,3)/C(3,108)*C(1,105)/C(1,105)*(0.2215524+1*C(3,3)/C(3,108)*C(1,105)/C(1,105)+1*C(3,3)/C(3,108)*C(1,105)/C(1,105))=0.0060395
綜上分析，決鬥牌的純攻擊力是0.1726942，潛在攻擊力是0.2215524，也就是說，決斗最多可以造成傷害期望值是0.1726942+0.2215524=0.3942466，通俗地說就是，在初始狀態下，用決斗，最高成功率是39.4%，從這點上來看它的攻擊力比殺牌還差一點點。當然，必須要在手裡有無懈可擊的情況下，決斗的攻擊力才有明顯提高。
6 結果分析
玩家純攻擊力=殺的純攻擊力+決斗的純攻擊力=0.2974829+0.0047077=0.3021906
玩家潛在攻擊力=殺的潛在攻擊力+決斗的潛在攻擊力=0+0.0060395=0.00603958
即：
決鬥牌只有3張，也就是說實戰中在起始狀態就配有決斗的概率是非常非常低的，大致在2.78%，所以當你配有決斗的時候，不妨先把它放在一邊，等耗盡對方的牌以後再進行決斗。有決斗和殺時，優先選用決斗。
7 模型的評價與改進
由於時間關系，這里只考慮了決斗，殺和無懈可擊的概率，沒有加上武將技能，因本文的實際意義有限。
參考文獻
網路：三國殺
那個格式要自己改一下，這個是初稿
❹ (高分懸賞)一篇簡單的數學建模的論文。（在線等。很急了）
我已經發到你郵箱了。望採納
❺ 求一篇簡單的數學建模論文！
題目：訂購問題 已經發給你啦！ 這里還有
數學建模--教學樓人員疏散--獲校數學建模二等
數學建模
人員疏散
本題是由我和我的好哥們張勇還有我們區隊的學委謝菲菲經過數個日夜的精心准備而完成的,指導老師沈聰.
摘要
文章分析了大型建築物內人員疏散的特點，結合我校1號教學樓的設定火災場景人員的安全疏散，對該建築物火災中人員疏散的設計方案做出了初步評價，得出了一種在人流密度較大的建築物內，火災中人員疏散時間的計算方法和疏散過程中瓶頸現象的處理方法，並提出了採用距離控制疏散過程和瓶頸控制疏散過程來分析和計算建築物的人員疏散。
關鍵字
人員疏散 流體模型 距離控制疏散過程
問題的提出
教學樓人員疏散時間預測
學校的教學樓是一種人員非常集中的場所，而且具有較大的火災荷載和較多的起火因素，一旦發生火災，火災及其煙氣蔓延很快，容易造成嚴重的人員傷亡。對於不同類型的建築物，人員疏散問題的處理辦法有較大的區別，結合1號教學樓的結構形式，對教學樓的典型的火災場景作了分析，分析該建築物中人員疏散設計的現狀，提出一種人員疏散的基礎，並對學校領導提出有益的見解建議。
前言
建築物發生火災後，人員安全疏散與人員的生命安全直接相關，疏散保證其中的人員及時疏散到安全地帶具有重要意義。火災中人員能否安全疏散主要取決於疏散到安全區域所用時間的長短，火災中的人員安全疏散指的是在火災煙氣尚未達到對人員構成危險的狀態之前,將建築物內的所有人員安全地疏散到安全區域的行動。人員疏散時間在考慮建築物結構和人員距離安全區域的遠近等環境因素的同時，還必須綜合考慮處於火災的緊急情況下，人員自然狀況和人員心理這是一個涉及建築物結構、火災發展過程和人員行為三種基本因素的復雜問題。
隨著性能化安全疏散設計技術的發展，世界各國都相繼開展了疏散安全評估技術的開發及研究工作，並取得了一定的成果(模型和程序)，如英國的CRISP、EXODUS、STEPS、Simulex，美國的ELVAC、EVACNET4、EXIT89，HAZARDI，澳大利亞的EGRESSPRO、FIREWIND，加拿大的FIERA system和日本的EVACS等，我國建築、消防科研及教學單位也已開展了此項研究工作，並且相關的研究列入了國家「九五」及「十五」科技攻關課題。
一般地，疏散評估方法由火災中煙氣的性狀預測和疏散預測兩部分組成，煙氣性狀預測就是預測煙氣對疏散人員會造成影響的時間。眾多火災案例表明，火災煙氣毒性、缺氧使人窒息以及輻射熱是致人傷亡的主要因素。
其中煙氣毒性是火災中影響人員安全疏散和造成人員死亡的最主要因素，也就是造成火災危險的主要因素。研究表明：人員在CO濃度為4X10-3濃度下暴露30分鍾會致死。
此外，缺氧窒息和輻射熱也是致人死亡的主要因素，研究表明：空氣中氧氣的正常值為21％，當氧氣含量降低到12％～15％時，便會造成呼吸急促、頭痛、眩暈和睏乏，當氧氣含量低到6％～8％時，便會使人虛脫甚至死亡；人體在短時間可承受的最大輻射熱為2.5kW／m2(煙氣層溫度約為200℃)。
圖1 疏散影響因素
預測煙氣對安全疏散的影響成為安全疏散評估的一部分，該部分應考慮煙氣控制設備的性能以及牆和開口部對煙的影響等；通過危險來臨時間和疏散所需時間的對比來評估疏散設計方案的合理性和疏散的安全性。疏散所需時間小於危險來臨時間，則疏散是安全的，疏散設計方案可行；反之，疏散是不安全的，疏散設計應加以修改，並再評估。
圖2 人員疏散與煙層下降關系(兩層區域模型)示意圖
疏散所需時間包括了疏散開始時間和疏散行動時間。疏散開始時間即從起火到開始疏散的時間，它大體可分為感知時間(從起火至人感知火的時間)和疏散准備時間(從感知火至開始疏散時間)兩階段。一般地，疏散開始時間與火災探測系統、報警系統，起火場所、人員相對位置，疏散人員狀態及狀況、建築物形狀及管理狀況，疏散誘導手段等因素有關。
疏散行動時間即從疏散開始至疏散結束的時間，它由步行時間(從最遠疏散點至安全出口步行所需的時間)和出口通過排隊時間(計算區域人員全部從出口通過所需的時間)構成。與疏散行動時間預測相關的參數及其關系見圖3。
圖3 與疏散行動時間預測相關的參數及其關系
模型的分析與建立
我們將人群在1號教學樓內的走動模擬成水在管道內的流動，對人員的個體特性沒有考慮，而是將人群的疏散作為一個整體運動處理，並對人員疏散過程作了如下保守假設：
u 疏散人員具有相同的特徵，且均具有足夠的身體條件疏散到安全地點；
u 疏散人員是清醒狀態，在疏散開始的時刻同時井然有序地進行疏散，且在疏散過程中不會出現中途返回選擇其它疏散路徑；
u 在疏散過程中，人流的流量與疏散通道的寬度成正比分配，即從某一個出口疏散的人數按其寬度占出口的總寬度的比例進行分配
u 人員從每個可用出口疏散且所有人的疏散速度一致並保持不變。
以上假設是人員疏散的一種理想狀態，與人員疏散的實際過程可能存在一定的差別，為了彌補疏散過程中的一些不確定性因素的影響，在採用該模型進行人員疏散的計算時，通常保守地考慮一個安全系數，一般取1．5～2，即實際疏散時間為計算疏散時間乘以安全系數後的數值。
1號教學樓平面圖
教學樓模型的簡化與計算假設
我校1號教學樓為一幢分為A、B兩座，中間連接著C座的建築（如上圖），A、B兩座為五層，C座為兩層。A、B座每層有若干教室，除A座四樓和B座五樓，其它每層都有兩個大教室。C座一層即為大廳，C座二層為幾個辦公室，人員極少故忽略不考慮，只作為一條人員通道。為了重點分析人員疏散情況，現將A、B座每層樓的10個小教室（40人）、一個中教室（100）和一個大教室（240人）簡化為6個教室。
圖4 原教室平面簡圖
在走廊通道的1/2處，將1、2、3、4、5號教室簡化為13、14號教室，將6、7、8、9、10號教室簡化為15、16號教室。此時，13、14、15、16號教室所容納的人數均為100人，教室的出口為距走廊通道兩邊的1/4處，且11、13、15號教室的出口距左樓梯的距離相等，12、14、16號教室的出口距右樓梯的距離相等。我們設大教室靠近大教室出口的100人走左樓梯，其餘的140人從大教室樓外的樓梯疏散，這樣讓每一個通道的出口都得到了利用。由於1號教學樓的A、B兩座樓的對稱性，所以此簡圖的建立同時適用於1號教學樓A、B兩座樓的任意樓層。
圖5 簡化後教室平面簡圖
經測量，走廊的總長度為44米，走廊寬為1.8米,單級樓梯的寬度為0.3米,每級樓梯共有26級,樓梯口寬2.0米,每間教室的面積為125平方米. 則簡化後走廊的1/4處即為教室的出口，距樓梯的距離應為44/4=11米。
對火災場景做出如下假設:
u 火災發生在第二層的15號教室;
u 發生火災是每個教室都為滿人,這樣這層樓共有600人;
u 教學樓內安裝有集中火災報警系統,但沒有應急廣播系統;
u 從起火時刻起,在10分鍾內還沒有撤離起火樓層為逃生失敗;
對於這種場景下的火災發展與煙氣蔓延過程可用一些模擬程序進行計算,並據此確定樓內危險狀況到來的時間.但是為了突出重點,這里不詳細討論計算細節.
人員的整個疏散時間可分為疏散前的滯後時間,疏散中通過某距離的時間及在某些重要出口的等待時間三部分,根據建築物的結構特點,可將人們的疏散通道分成若干個小段。在某些小段的出口處,人群通過時可能需要一定的排隊時間。於是第i 個人的疏散時間ti 可表示為:
式中, ti,delay為疏散前的滯後時間,包括覺察火災和確認火災所用的時間; di,n為第n 段的長度; vi,n 為該人在第n 段的平均行走速度;Δtm,queue 為第n 段出口處的排隊等候時間。最後一個離開教學樓的人員所有用的時間就是教學樓人員疏散所需的疏散時間。
假設二層的15號教室是起火房間,其中的人員直接獲得火災跡象進而馬上疏散,設其反應的滯後時間為60s;教學內的人員大部分是學生,火災信息將傳播的很快,因而同樓層的其他教室的人員會得到15號教室人員的警告,開始決定疏散行動.設這種信息傳播的時間為120s,即這批人的總的滯後時間為120+60=180秒;因為左右兩側為對稱狀態,所以在這里我們就計算一面的.一、三、四、五層的人員將通過火災報警系統的警告而開始進行疏散,他們得到火災信息的時間又比二層內的其他教室的人員晚了60秒.因此其總反應延遲為240秒.由於火災發生在二樓,其對一層人員構成的危險相對較小,故下面重點討論二,三,四,五樓的人員疏散.
為了實際了解教學樓內人員行走的狀況,本組專門進行了幾次現場觀察,具體記錄了學生通過一些典型路段的時間。參考一些其它資料[1、2、3] ,提出人員疏散的主要參數可用圖6 表示。在開始疏散時算起,某人在教室內的逗留時間視為其排隊時間。人的行走速度應根據不同的人流密度選取。當人流密度大於1 人/ m2時,採用0. 6m/ s 的疏散速度,通過走廊所需時間為60s ,通過大廳所需時間為12s ;當人流密度小於1 人/m2 時,疏散速度取為1. 2m/ s ,通過走廊所需時間為30s ,通過大廳所需時間為6s。
圖6 人員疏散的若干主要參數
Pauls[4]提出,下樓梯的人員流量f 與樓梯的有效寬度w 和使用樓梯的人數p 有關,其計算公式為:
式中,流量f 的單位為人/ s , w 的單位為mm。此公式的應用范圍為0. 1 < p/ w < 0. 55 。
這樣便可以通過流量和室內人數來計算出疏散所用時間。出口的有效寬度是從通道的實際寬度里減去其兩側邊界層而得到的凈寬度,通常通道一側的邊界層被設定為150mm。
3 結果與討論
在整個疏散過程中會出現如下幾種情況:
(1) 起火教室的人員剛開始進行疏散時,人流密度比較小,疏散空間相對於正在進行疏散的人群來說是比較寬敞的,此時決定疏散的關鍵因素是疏散路徑的長度。現將這種類型的疏散過程定義為是距離控制疏散過程;
(2) 起火樓層中其它教室的人員可較快獲得火災信息,並決定進行疏散,他們的整個疏散過程可能會分成兩個階段來進行計算: 當f進入2層樓梯口流出2層樓梯口時, 這時的疏散就屬於距離控制疏散過程;當f進入2層樓梯口> f流出2層樓梯口時, 二樓樓梯間的寬度便成為疏散過程中控制因素。現將這種過程定義為瓶頸控制疏散過程;
(3) 三、四層人員開始疏散以後,可能會使三樓樓梯間和二樓樓梯間成為瓶頸控制疏散過程;
(4) 一樓教室人員開始疏散時,可能引起一樓大廳出口的瓶頸控制疏散過程;
(5) 在疏散後期,等待疏散的人員相對於疏散通道來說,將會滿足距離控制疏散過程的條件,即又會出現距離控制疏散過程。
起火教室內的人員密度為100/ 125 = 0.8 人/m2 。然而教室里還有很多的桌椅,因此人員行動不是十分方便,參考表1 給出的數據,將室內人員的行走速度為1.1m/ s。設教室的門寬為1. 80m。而在疏散過程中,這個寬度不可能完全利用,它的等效寬度,等於此寬度上減去0. 30m。則從教室中出來的人員流量f0為:
f0=v0×s0×w0=1.1×0.8×4.7=4.1(人/ s) (3)
式中, v0 和s0 分別為人員在教室中行走速度和人員密度, w0 為教室出口的有效寬度。按此速度計算,起火教室里的人員要在24.3s 內才能完全疏散完畢。
設人員按照4.1 人/ s 的流量進入走廊。由於走廊里的人流密度不到1 人/ m2 ,因此採用1. 2m/s的速度進行計算。可得人員到達二樓樓梯口的時間為9.2s。在此階段, 將要使用二樓樓梯的人數為100人。此時p/ w=100/1700=0.059 < 0. 1 , 因而不能使用公式2 來計算樓梯的流量。採用Fruin[5]提出的人均佔用樓梯面積來計算通過樓梯的流量。根據進入樓梯間的人數,取樓梯中單位寬度的人流量為0.5人 /(m. s) ,人的平均速度為0. 6m/ s ,則下一層樓的樓梯的時間為13s。這樣從著火時刻算起,在第106.5s(60+24.3+9.2+13)時,著火的15號教室人員疏散成功。以上這些數據都是在距離控制疏散過程范圍之內得出的。
起火後120s ,起火樓層其它兩個教室（即11和13號教室）里的人員開始疏散。在進入該層樓梯間之前,疏散的主要參數和起火教室中的人員的情況基本一致。在129.2s他們中有人到達二層樓梯口,起火教室里的人員已經全部撤離二樓大廳。因此,即將使用二樓樓梯間的人數p1 為:
p1 = 100 ×2 = 200 (人) (4)
此時f進入2層樓梯口>f流出2層樓梯口,從該時刻起,疏散過程由距離控制疏散過渡到由二樓樓梯間瓶頸控制疏散階段。由於p/ w =200/1700= 0.12 ,可以使用公式2 計算二樓樓梯口的疏散流量f1 , 即:
?/P>
0.27
0.73
f1 = (3400/ 8040) × 200 = 2.2人/ s) (5)
式中的3400 為兩個樓梯口的總有效寬度,單位是mm。而三、四層的人員在起火後180s 時才開始疏散。三層人員在286.5s(180+106.5)時到達二層樓梯口,與此同時四層人員到達三層樓梯口,第五層到達第四層樓梯口。此時刻二層樓梯前尚等待疏散人員數p′1:
p′1 = 200 - (286.5 – 129.2) ×2.2 = -146.1(人) <0 (6)
所以，二層樓的人員已經全部到達一層
此後,需要使用二層樓梯間的人數p2 :
p2 = 100×3=300 (人) (7)
相應此階段通過二樓樓梯間的流量f 2 :
0.27
0.73
f2 = (3400/8040) × 200 = 2.5(人/ s) (8)
這┤送ü樓樓梯的疏散時間t1 :
t1 = 300÷2.5 = 120 ( s) (9)
因為教學樓三、四、五層的結構相同，所以五層到四層，四層到三層和三層到二層所用的時間相等，因此人員的疏散在樓梯口不會出現瓶頸現象
所以,通過二樓樓梯的總體疏散時間T :
T = 286.5+ 120×3 = 646.5 ( s) (10)
最終根據安全系數得出實際疏散時間為T實際:
T實際 =646.5×(1.5～2)=969.75～1293( s) （11）
圖7 二樓樓梯口流量隨時間的變化曲線圖
關於幾點補充說明：
以上是我們只對B座二樓的15號教室起火進行的假設分析和計算，此時當人員到達一樓即視為疏散成功。同理，當三樓起火的時候，人員到達二樓即視為疏散成功，四樓、五樓以此類推。因為1號教學樓A、B座結構的對稱性所以樓層的其他教室起火與此是同一個道理。所以本文上述的分析與計算同時適用於A、B兩座樓。另外當三層以上（包括三樓）起火的時候，便體現出C座二樓的作用。當B座的三樓起火的時候，B座二樓的人員肯定是在B座三樓人員後對起火做出應對反應，所以會出現當三樓人員疏散到二樓的時候，二樓的人員也開始疏散的情況，勢必造成二樓樓梯口出現瓶頸現象。因為A、B座的三、四、五樓並沒有連接，都是獨立的結構，出現火災不會直接從B座的三樓威脅到A座三樓及其他樓層人員的安全，所以為了避免上述二樓樓梯口出現瓶頸現象的發生，我們讓二樓的所有人員向A座的二樓轉移，這樣就會讓起火樓層的人員能夠更快的疏散到安全區域。當B座的四、五樓起火的時候也同樣讓二樓的人員向A座的二樓轉移，為二樓以上的人員疏散創造條件。同理，A座也是如此。
在對火災假設分析和計算的時候，我們並沒有對大教室的後門樓梯的疏散做出計算，由於1號教學樓的特殊性，A座的四樓和B座的五樓沒有大教室，所以大教室的後門樓梯疏散人員的速度是很快的，不會在大教室後門的樓梯出現瓶頸現象。
關於1號教學樓的幾個出口：
u 大廳有一個大門
u A座一樓靠近正廳有一個門
u A座大教室旁邊有一個門
u B座中教室靠近大廳正門側面的窗戶可以作為一個應急出口
u A、B座的底層都有一個地下室（當煙氣蔓延太快來不及疏散，受煙氣威脅的時候可以作為一個逃生去向）
u A、B座大教室各有一個後門
合計： 8個出口
致校領導的一封信
尊敬的校領導，你們好。
針對我校1號教學樓，我們數學建模小組通過實際測量、建立模型、模型分析，得出如下結論：一旦1號教學樓發生火災，人員有可能不能全部安全疏散。
以上的分析是按一種很理想的條件進行的,並沒有進行任何修正。實際上人在火災中的行為是很復雜的,尤其是沒有經過火災安全訓練的人,可能會出現盲目亂跑、逆向行走等現象,而這也會延長總的疏散時間。
該模型在現階段是一個人員疏散分析模型的基礎,目前屬於理論上的模型,以上的計算結果都是通過手算或文曲星計算得到的。模型中的人員行走速度是通過多次觀察該教學樓內下課時人員的行走速度和參照Fru2in 給出的疏散時人員行走速度、NFPA 中給出的人員行走速度以及目前人員疏散模型中通用的計算速度等修正而得到的,具有較為廣泛的通用性。而預測的疏散時間是根據建築物的結構特點和人員行走速度而得到的,在計算疏散所用時間的時候在剔除疏散前人員的滯後時間(或稱預移動時間) 外,所得到的時間是合理的。對於疏散前人員的滯後時間,參考T. J . Shields 等試驗結論:75 %人員在聽到火災警報後的15～40 s 才開始移動,而整個疏散所用的時間為646.5 s。在該例中起火教室的反應滯後時間為60 s ,這是從開始著火時刻算起的。預移動時間與不同類型的建築物、建築物中人員的自身特點和建築物中的報警系統有著很大的關系,它是一個很不確定的數值。本文中所用的預移動時間不到整個疏散過程中所用的時間的 10 %。二樓樓梯口流量隨時間的變化曲線如圖7所示。由上可知,二層以上的所有人通過二樓樓梯所需的時間為646.5 s ,這比前面設定的可用安全疏散時間要長,因而不能保證有關人員全部安全疏散出去。樓梯的寬度和大廳的正門顯然是制約人員疏散的一個瓶頸。造成這種情況的基本原因是該教學樓的疏散通道安排不當，樓梯通道的寬度不夠,對此可以適當增大樓梯的總寬度；或者在教學樓的每個分支上再修一個樓梯,則人員的疏散會更加的暢通；最好是分別在A座和B座新建一個象正門一樣的出口，這樣將大大的緩解了大廳正門疏散人員的壓力，不至於造成大廳人員堵塞而影響樓上人員的疏散。另一方面，學校還應多增加一些消防設施，每個教室都該配備滅火器；學校還應加強學生消防意識的培養和教育，形式可以多樣化、新穎化，比如做報告，上實踐課，做消防演習等等。讓他們了解一些消防逃生的常識，學會一些消防器材的使用，並讓他們對自己所使用的教學樓有充分發認識和了解，一旦發生火災好知道採取何種疏散方法才能在最短的時間內到達安全區域。
如果學校經費有限，也可以不花一分錢就可以消除這個消防隱患，就是合理安排上課的教室，避免每個樓層的所有教室都被用於上課。每層至少可以空出幾個，這樣就會大大的緩解人員疏散不利帶來的危險。但是這樣也有弊端，就是沒有充分利用教室的使用價值，浪費資源。
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