随着社会经济的快速发展,我国大型建筑日益增多,人群密集的大型建筑物在应急疏散方面往往存在隐患。因此,对建筑物疏散模型进行研究具有重大现实意义,可以指导行人疏散,降低疏散过程中发生安全事故的几率。目前,国内外研究者针对灾害发生时的疏散模拟做了大量的研究工作,主要是用元胞自动机建模,模拟灾害发生时行人在恐慌状态(无组织,惊慌状态下)下的疏散过程。但是很少有学者研究模拟疏散演练时行人有序、有组织的疏散过程。在灾害发生前建立应急疏散预案,进行应急演练可以有效减少灾害发生时造成的损失,本文从灾害发生前的应急预案制作与疏散演练着手,通过在计算机中建立人员疏散模型,合理配置人流和出口,寻找优化的疏散方案,提高人员疏散效率,减少人员疏散时间。为此论文研究了一种以降低全体疏散时间为目标的全局优化方法,该算法以元胞自动机为基础,并且加入了时间优化策略,算法整体运行效率高,能够快速确定优化的疏散路径,可以用于大型建筑物的应急疏散模拟和寻优。在算法研究的基础上论文设计开发了应急疏散演练系统PathFinder,并且以学校建筑物人员疏散为例进行了方法验证和软件测试。本文的主要研究内容如下:(1)理解元胞自动机原理,特别是元胞自动机的物理和数学概念。并且利用元胞自动机算法在计算机中建立人员疏散模型。(2)用最短路径算法优化元胞自动机。研究出口调度算法解决建筑物内行人密集且分布不均匀的问题。研究全局调度算法,连接若干局部区域对整个楼层或整栋楼进行疏散模拟,并寻求时间优化的疏散路径。(3)根据上述算法设计和实现了仿真软件PathFinder。该软件实现了二维仿真动画演示。论文以学校应急疏散为例,进行了实测,并验证了算法的有效性以及PathFinder的实用性。实测表明本文提出的疏散模拟算法是一种面向大型建筑物和人员密集情况下的高效疏散路径寻优算法,在评估建筑物应急疏散能力和编制疏散预案方面有重要应用价值,同时也能应用在其它室内、室外场景。