基于STEPS的地下双层岛式站台人员疏散模拟研究

本文以某地地下双层岛式站台车站为例,针对设定疏散场景使用STEPS软件分别从人群结构、疏散楼梯宽度以及疏散策略进行模拟分析,结果显示,在采取一定防火分隔的条件下,通过过轨疏散节点疏散可以减少站台人员事故疏散时间,提高疏散效率。     

不同楼梯布局条件下行人疏散效果仿真研究

为研究不同楼梯类型的行人疏散效果，改进传统社会力模型，模拟4种常见梯形中行人的疏散过程，并通过总疏散时间和平均疏散速度指标以及微观速度密度分布图分析其疏散效果中存在的内在物理机制。研究表明:从安全和高效疏散角度上看，在限定空间中，单跑无平台梯形布局有利于低密度人群下人员的快速疏散；在中、高密度人群中，双分梯形的分流特点更有利于人员安全、快速疏散。从微观密度、速度分布图可看到这4种梯形在人员疏散过程中均易造成人员聚集拥堵，但发生事故风险的位置不同。单跑有、无平台梯形在楼梯上端和下端均易发生拥堵，且此时速度值大，发生事故的风险高；双分与双跑梯形在楼梯与平台的转角处易发生拥堵。     

城市街巷型公共空间人群聚集安全风险量化评估

为预防城市公共空间安全事故,基于城市空间环境布局与人群行为对城市空间安全的重要影响,从建筑规划与人群活动特征的视角,选取人群密度、人群聚集度、人流冲突度和空间场所危险度等4个评估因子,根据经典风险评估理论,建立城市街巷型公共空间人群聚集安全风险量化评估模型。以厦门市中山路为例,经现场观测统计,获取真实状态下的人群活动数据,评估各路段空间的人群聚集安全风险。结果表明,城市街巷型公共空间人群聚集高风险是人群密度、人群聚集、人流冲突及空间场所布局因素综合作用的结果;其中,空间场所危险度权重系数最高,且人群密度结合人群聚集度才能更准确地反映其对人群聚集安全风险的影响。建议采取规划设计和管理措施降低所研究区域的安全风险。     

紧急疏散路径选择行为的实验研究

通过可控的人群疏散实验来分析紧急情况下的人群疏散规律。实验选取了建筑物出口位置、出口宽度设置作为实验变量开展。主要关注的参数有疏散时间和疏散速度。疏散人群在实验中自行选择认为最合适的路线。实验结果指出,在紧急情况下出口的距离和宽度共同影响了疏散的整体效率和疏散过程中的拥挤程度。女性的疏散行为值得关注,并且行人在疏散过程中,是分阶段决策疏散路径的,在仿真模型中可通过局部路径规划算法实现。疏散场景的布局对疏散效率的提高有较大影响,单纯增加局部出口的宽度以及缩短疏散路径对于提高整体疏散效率帮助不大。本研究成果对疏散模型的改进以及建筑设计有一定的指导意义。     

"鸟巢"演唱会人员疏散CA-BP仿真研究

针对现今大型活动中的人群踩踏事故频发问题,通过对"鸟巢"演唱会进行人流疏散仿真分析,研究紧急情况下人流疏散逃生规律及均衡疏散方法.通过设置人员速度、移动余值、出口逃生条件等因素扩展元胞自动机行人流模型,并借助Matlab语言实现可视化仿真模拟,以探究人流疏散逃生规律;引入疏散系数,并通过建立BP神经网络获取较优疏散系数,均衡各个出口所承担的疏散任务.结果表明,"鸟巢"演唱会在疏散过程中人群对通行出口的选择较为不合理,仿真疏散总时间长达455.5 s,与理想疏散曲线所得疏散总时间270.0s相比,存在40.7％的偏差,为减小此偏差引入出口疏散系数指导人群定向选择出口,通过仿真模拟得到的疏散总时间为312.0 s,减少约31.5％,出口选择不均衡现象被显著缓解.最后提出了针对疏散不平衡问题的相关措施.     

景观地带设置形式对人员疏散流动效率的影响研究*

为研究景观地带设置形式对周边人员疏散流动效率的影响,在实地调研景观地带设置形式基础上,运用Pathfinder软件设计8种情景模拟,探究不同景观点形状、位置和不同流动路径对人员疏散流动效率的影响。研究结果表明:在单边单向通行路径中,方形景观比圆形景观更有优势,将景观点以周边通道宽度的10%向人流输出方向平移设置,可获得最佳人员疏散流动效率;在双边双向通行路径中,圆形景观比方形景观更有利于形成稳定高效的疏散人流。     

火灾情况下某城市地铁换乘站内大规模人群疏散特征研究

近年来,地铁出行已成为居民出行的重要途径,但地铁带来便利的同时,也产生了地铁站火灾和消防安全的问题。地铁换乘站是一种人流量大、空间复杂的地下空间,一旦发生火灾,人员疏散困难,极易发生群死群伤的重大灾害性事故。开展了火灾情况下某城市地铁换乘站内大规模人群疏散特征研究,选取某个地铁换乘站作为计算仿真案例,对地铁换乘站内的建筑环境进行调查,确定出该地铁换乘站内的待疏散人数、疏散人群特点及疏散通道限制条件;运用人员疏散模拟软件Pathfinder分别对高峰时期和列车满载这2种不同疏散规模进行了仿真模拟,在16个火灾场景下分析了地铁换乘站火灾情况下大规模人群疏散的瓶颈,获取了火灾情况下某城市地铁换乘站内大规模人群的疏散时间;并根据疏散瓶颈,优化了人员疏散的路径,缩短了总疏散时间,发现在高峰情况下,人员疏散基本满足地铁设计规范的6 min要求。     

公众聚集场所人群疏散基础数据的分析

针对直接利用国外的人群疏散基础数据进行我国公共聚集场所人群疏散的模拟将会产生不准确的预测结果、导致这些场所人员安全得不到保证的问题,通过对大量国内外相关数据的搜集、整理和分析,确定了6种基础数据是建立疏散模型和开发疏散模拟软件的必备基础,包括:人员类型和人群的组成、人员水平投影面积和形状、人员密度、人员行走速度、边界效应宽度和预动作时间;总结出获取基础数据的4种主要方法,即直接观测和录像观测、人群疏散演习、个体试验和问卷调查;并确定了可在现有资料中直接获得并使用的数据以及仍需要进一步研究确定的数据。研究结论为公共聚集场所人群疏散问题的研究提供了参考和依据。     

基于数值模拟的某地铁车站人群紧急疏散研究

为了模拟分析地铁疏散影响因素,提出针对性应急疏散策略,达到提高疏散效率的目的。本文以某地下二层岛式车站为例,运用人员紧急疏散仿真软件Pathfinder,建立了车站紧急疏散仿真模型,研究了各区域人数变化情况、各连接处的通行速率以及疏散瓶颈位置。结果表明:现行条件下,该车站的疏散预警阈值为2000人,疏散时间约326s;疏散瓶颈出现在站台层疏散楼梯处,拥堵时间约为120s,且站台层人数越多,拥堵时间越长。因此,当超过2000人时,车站应限制人员进出比例,加强人员引导,提高出站效率,确保站内人员可安全、有序疏散。同时,针对疏散瓶颈位置,站厅层自动检票闸机数量的确定应结合楼梯的通行速率,减低人员疏散时间。     

基于元胞自动机的复杂建筑物中人员逃生模型研究

针对复杂建筑物中人群安全疏散问题,在原有的元胞自动机行人流模型基础上,利用不同人员行进速度、不同方向行进速度的差异以及疏散连续性等特征优化该模型,使其在模拟逃生规律和疏散时间方面更加合理、可靠。通过多组人群行进速度测定试验,利用曲线拟合方法,获取不同属性人群向不同高度的台阶行进的速度,并制定台阶等级划分规则,优化人员速度计算方法,结合累积位移量,构建复杂建筑元胞自动机模型。利用Matlab软件建立原有疏散模型及复杂建筑元胞自动机模型,分别模拟某海豚表演馆疏散情况。结果表明,复杂建筑元胞自动机模型的模拟数据与实际演习数据相比,在疏散总时间方面存在5%~8%相对偏差,相比原有疏散模型,在模拟复杂建筑疏散问题中更具说服力。     

中庭式建筑紧急情况下人员安全疏散性能研究

为研究公共建筑紧急情况下人员安全疏散性能,建立模拟中庭式建筑人员疏散的二维随机元胞自动机模型,在模型中考虑人员距出口的距离、出口吸引力、人员绕行、墙壁和障碍物的排斥力等因素;对局部人员疏散受限区域,引入局部吸引力增强疏导。以由9个房间和一个中庭构成的建筑为例,计算紧急情况下人员的安全疏散性能,考虑局部吸引力和不考虑局部吸引力的结果进行比较。研究表明:元胞自动机模型能较好地模拟中庭建筑的人员疏散,得到各时刻人员分布情况和平均疏散时间,能反映出疏散过程中的"瓶颈"效应;排斥力和局部吸引力为受限区域人员提供正确的方向,模拟了疏散人群避开障碍物的智慧行为。     

人群疏散行为仿真技术研究

提出并建立了一种人群疏散仿真模型。针对疏散空间中障碍物的动态布局,采用网格法获得各障碍物包围盒坐标,依据最短路径原则采用几何法确定每个个体起始疏散路径,解决了人群疏散的空间连续性问题。针对人群疏散时个体之间的差异性,依据个体与个体之间的作用力、摩擦力动态改变个体的行进方向,以及依据人群密度采用人群疏散速度模型实时确定每个个体的运动速度,解决了个体之间的动态避碰、绕行和超越等问题。针对人群疏散时多个出口的选择问题,提出了把出口拥挤状态与个体心理慌乱状态相结合的出口选择方法。最后采用粒子系统实现了上述人群疏散行为的二维仿真并取得了较好的效果。     

基于社会力模型的三维阶梯教室行人疏散仿真研究

为研究三维阶梯教室内座位布局及单双门对行人疏散效果的影响，改进社会力模型，模拟单双门情况下4种常见座位布局的行人疏散过程，从宏观和微观2个层面分析行人的疏散效果及内在的物理机制。结果表明:在限定门口宽度下，单开后门的平均总疏散时间均小于单开前门，而双门情形下的平均总疏散时间最小；从微观密度图来看，无论是单开前门、单开后门，还是双门均打开，4种座位布局中发生人员拥挤的位置相似。但单开后门情况下高密度区域的峰值高于单开前门，而双门情况下行人承受拥挤的压力最小，发生事故的风险小。     

基于图论与排队论的人员疏散优化模型研究

以办公楼火灾事故为场景,着重对人员疏散运动时间进行优化,主要考虑缩短应急疏散过程中的人员反应时间及疏散运动时间,通过选择图论理论对疏散最短路径进行优选,对壅滞时间的优化则选用排队论理论,提出了防止人群排队壅滞的安全判据,构建了一个基于图论与排队论的疏散优化模型。以某办公楼建筑为例进行疏散模拟,研究了其在火灾场景下的出口宽度,疏散通道长度,分支入口数、宽度以及人员移动速度等对疏散时间的影响。结果表明,建立的基于图论与排队论的疏散模型,对于合理设计疏散路线和优化建筑物的出口和通道结构具有一定的实用价值。     

基于Pathfinder模拟的教学楼出入口与楼梯优化研究

教学楼人员在紧急状态疏散过程中极易发生拥挤踩踏事故,合理设置教学楼出入口与楼梯宽度是保障人员快速安全疏散的关键影响因素。本文采用Pathfinder软件平台以某高中教学楼为研究对象进行建模,通过变换出入口位置,改变楼梯梯段宽度等方式设计调整教学楼疏散场景,设置不同场景,模拟了不同场景下教学楼出入口和各楼层楼梯处的人员疏散情况。根据对疏散过程及疏散时间的分析,结果表明:合理设置出入口数量、方式及增加楼梯梯段宽度可有效提升人员疏散速度,且仅通过增加出入口并不能显著增加疏散速度,需同步考虑出入口与楼梯宽度之间的协调。以期为该类建筑紧急疏散设计提供参考。     

考虑儿童运动特性的小学教学楼楼梯间人员疏散研究

为研究小学教学楼楼梯间人员运动行为以及影响人员疏散的因素，开展人员疏散实验并构建疏散模拟场景。基于疏散实验研究不同实验场景的出口流量和人员运动速度，通过疏散仿真模拟，分析不同人员运动速度、人员数量及疏散策略对疏散的影响。结果表明:排队下楼的人员运动速度比紧急疏散人员低22.7%，自由上楼人员运动速度比排队上楼人员高8%；人员总疏散时间随人员运动速度的增加而降低，但总疏散时间随速度增加而降低的幅度变小；加入分层疏散策略会增加人群疏散总时间，但整个疏散过程人员分布均匀，在建筑瓶颈不易产生人员过度拥挤现象，因而在疏散过程中应适当采用分层疏散策略。     

九曲桥行人运动实验与模拟研究

公共场所中的人群疏散是行人疏散动力学研究中的重要内容。基于九曲桥行人运动观测实验对转角区域的行人运动特征进行研究,并利用人员疏散模拟软件Pathfinder模拟了因激励作用所导致的行人速度提高对通行效率的影响。结果表明,由于行人的停留、拍照行为导致转角内区域出现了明显的行人变换走道现象;行人在转角内区域出现的停留、超越行为导致行人速度出现大幅度波动,最低速度约为0.2 m/s,最高速度约为0.7 m/s;与转角后区域相比,行人密度变化对转角内区域的行人速度的影响更小,单位流量的影响更大;由于观测实验中行人停留、拍照等行为的存在,相同密度下转角后区域行人运动速度、单位流量均低于P&M平直通道模型;适当的激励作用有助于减轻行人拥堵,提高通行效率,当行人速度达到较高水平后效果不再显著。     

分离岛式地铁站可用安全疏散时间计算与比较分析*

为研究大客流地铁车站风险因素，提出车站疏散能力分析的基本要素，结合某分离岛式地下车站，采用规范计算及精细网格模型对可用安全疏散时间进行计算与比较分析。结果表明:楼扶梯的通过效率、车站结构形式、疏散人员的数量及分布情况等因素对仿真模拟的结果产生影响；《地铁安全疏散规范》（GB/T 33668—2017）综合考虑了疏散至楼扶梯入口时间、楼扶梯上平均滞留时间及通道非均匀性偏差时间等，与仿真模拟结果的吻合度较高。研究结果可为国内类似车站的安全疏散设计及运营疏散组织提供参考。     

火灾中人员的行为及其模拟计算方法的研究

在综合分析国内外人员疏散模型和模拟软件发展现状的基础上,研究人员在火灾中的行为理论、计算机模型、模拟原理等,并介绍了目前国际上研究人员行为方面综合功能较强的Building EXODUS软件的原理和特点,最后以具体实例说明了Building EXODUS软件在人群疏散模拟分析中的具体应用.研究表明,1)在不考虑其他因素的影响下,疏散总时间与人数成正比;2)在火灾等紧急情况下,当某个出口不能通行时,可能会使大量人员在另一个出口处造成"瓶颈"现象,因此,增加备用安全出口很重要;3)疏散时间实际上是一随机变量,会因各种情况的变化而不同,如在很大程度上受人员特性(如年龄等因素)的影响,传统计算方法一般会低估疏散时间而不能作为建筑疏散设计的依据;4)利用计算机模拟软件可以对火灾中各种可能发生的情况进行评价,评价结果比传统方法更科学、可信.火灾中人员行为的研究需要从心理学和社会学角度建立人群中个人行为与社会行为的理论框架,而疏散模拟是一个由多个因素组成的复杂系统,大量人群环境的模拟需要涉及人与人、人与环境间的相互作用.     

体育馆中人员安全疏散的仿真分析

针对现今公共活动中的人群踩踏事故频发问题,应用计算机仿真技术研究紧急情况下建筑物中人群逃生规律及设施优化方法。设置人员体质、移动余值、出口逃生条件等因素,扩展元胞自动机(CA)行人流模型。利用Matlab语言实现可视化模拟。对莱阳市某体育馆进行人流疏散模拟,分析得到其安全设施的最佳设定参数,实现优化目的。结果表明:该体育馆仿真疏散完成总时间为103.5 s,可引发踩踏事故的疏散危险期长达49.0 s,疏散危险期长度为判断踩踏事故发生可能性的重要指标;出口宽度、数量均与疏散时间呈负相关,且均存在疏散能力饱和点。据此提出将宽度改建为2.5 m、数量增加到6个的优化方案,此方案疏散危险期为9.0 s,疏散总时间缩短到33.5 s。