第1章 初识Pathfinder2015
Pathfinder是一款基于人员疏散和移动模拟的仿真器。它为用户提供了仿真模拟设计和运行的图形用户界面，以及用于分析结果的2D和3D可视化工具。
1.1 Pathfinder2015图形用户界面
Pathfinder的图形用户界面，主要用于创建和运行仿真模型。用户界面的屏幕截图如图1-1所示。图1-1是一家商场的仿真模型。该模型中的人员有750人，为了简洁，只对该模型的一部分进行了展示。
图1-1 用户界面的屏幕截图
Pathfinder还专门提供了髙性能可视化的3D时间历程模拟，利用透明化功能来更好地显示密集人群在楼层中的疏散情况。3D时间历程模拟结果如图1-2所示，在这幅图中，可清晰展示人员在前往电梯进行疏散前，人员聚集在避难区的情景。
图1-2 3D时间历程模拟结果
除了3D模拟视图，Pathfinder还提供了2D时间关系曲线图的CSV文件和记录楼层疏散时间和出入口流通率的文本文件。时间关系曲线见图1-3所示。该图显示了建筑物内的人员数量随时间的变化。
图1-3 时间关系曲线图
1.2 Pathfinder2015模型展示
为了契合实际的建筑模型，Pathfinder中用来模拟移动的环境是一个三维三角的网格模型，如图1-4所示。移动网格可以手动生成或通过导入数据来自动生成，例如导入FDS几何体。
图1-4 三维三角网格模型
导航网格中，墙壁和其他不能通过的区域用缺口代表。这些区域没有体现在模拟器上面，因为在模拟器上，人群无法移动到没有建立导航网格的地方。
导航网格中，门用特殊的导航网格边界来表示。在所有的模拟情况中，门是用来连接房间和跟踪人员流动的途径。在某些模拟选项下，门也可以用来明确地控制人群流动。
楼梯也用特殊的导航网格边界和三角形来表示。人员在楼梯上移动的速度会在其水平移动速度的基础上，根据楼梯的倾斜程度而降低。每有一个楼梯，便暗示了有两个门。这些门的功能和模拟器中其他门的功能一样，但是，这些门是通过楼梯编辑来进行控制的，以确保不会由于在楼梯和连接门之间数量不匹配而产生几何错误。
当人群到达电梯门前时，电梯将会到达人群所处在的楼层。电梯的模型包含电梯的运载能力、运行起止楼层、将乘电梯的人归为一群等多种功能。
在Pathfinder2015软件中，每个人员被定义为一个位置点，每个人员有一份简介，明确了人员大小、移动速度等等。每个人员都被赋予一个行为来明确每个人的目标，人员的行为可以提前进行设置，例如，可以使某个人员在指定点等待一段时间后再前往电梯进行逃生。在移动网格中，直立圆柱体用来代表人员。对于人员的移动的模拟，采用了inverse steering仿真技术，对每个人员的移动数据单独进行运算。
1.3 Pathfinder2015模拟方式
Pathfinder支持两种移动仿真模式。在Steering模式里，门不会限制人群的流动；而且，在Steering模式下，人与人之间会保持一个合理的间距。在SFPE模式里，人们并不会试图去避开对方，并且会相互拥挤，但是，门会限制人群的流动，并且人员的移动速度是由空间中的人员密度控制的。用户可以在Pathfinder的用户界面里通过菜单操作对这两种模式进行自由切换，并观察和比较两种疏散模式下的不同的疏散结果。
1.4 Pathfinder2015的局限性及存在的问题
Pathfinder2015软件目前并不能对火灾模型或疏散中的社会性的复杂行为进行疏散模拟（如：疏散中的家庭性集体疏散等）。
Pathfinder2015软件目前只支持模拟几种特定的动态几何体（如：电梯、虚拟扶梯、门的开与关，但不支持火车以及其他移动曲面）。
Pathfinder2015软件中，电梯只有人员疏散功能，并没有一般的电梯所具有的功能。
1.5 Pathfinder2015模拟器名称
Pathfinder这个名称之前被Rolf Jensen和他的同事命名并使用，他们用Pathfinder这个名称来描述一个2D出口模拟器。虽然最初的Pathfinder激发了一些新的模拟器的特性，但本书中描述的该模拟器不使用最初Pathfinder软件的任何代码。
1.6 运行Pathfinder2015软件的系统需求
系统需求取决于分析模型的种类，为了演示不同模型的系统需求，利用计算机运行了2个不同的疏散模型，计算机的配置是：64-bit Windows 8 Pro搭载Core i7 2.6 GHz处理器，8GB内存，NVIDA NVS 5200M显卡。第1个疏散模型为一个不插入任何几何形状的简单独立房间，房间内有50000个人员待疏散；第2个模型中插入了一个较为复杂的几何模型，且有3000个人员待疏散，如图1-5所示。
图1-5 2个不同的疏散模型示例
表1-1对比了上述2个模型的疏散情况。其中，关键的因素为模型的人员数量和模型的复杂程度。由表1-1可知，模型1的虚拟计算三角值为4，人员疏散运动路径计算较为简单；而模型2的导航网格的虚拟计算三角值为21480，且几何模型的虚拟计算三角值达1300000。
表1-1 2个不同模型的疏散情况
模型1中包含50000名人员，完成疏散模拟的时间是18min，而模型2中包含3000名人员，完成疏散模拟的时间是5min。模型1的图片展示运行速度是15 fps，而模型2因为几何模型较为复杂，图片展示运行速度为5 fps。只有当Pathfinder导航网格开始运行时，模型2才开始进行响应。
运行Pathfinder2015软件的最低系统配置需求为：
①32或64-bit（位）Windows XP系统（或Windows 7等更高配置的系统）。
②Intel i5处理器。
③4GB内存。
④OpenGL 1.2显卡。
为了更好地进行模拟仿真，推荐的计算机系统配置需求为：
①64-bit（位）Windows 7系统或更高配置的系统。
②Intel i7-3770（3.4 GHz，4 Cores）处理器。
③8GB内存。
④Open GL 3.2独立显卡。