人员疏散时间预测与分析

由于大量火灾事故的不断发生,火灾防范和安全疏散成为一个重要的研究课题。为了探讨人员疏散规律,笔者应用排队论知识及结合“社会力”模型,并综合考虑到建筑结构特征、人员密度及个体的作用和差异,建立了人员疏散模型。通过计算机模拟确定人员疏散时间,结合实例阐述了出口宽度等建筑结构特征、人员密度与疏散时间的关系,结果表明,该模型得到的结果与实际基本相符。通过对人员疏散规律的研究,可以帮助人们优化建筑物的内部结构,特别是门宽,疏散通道的个数,从而加快紧急情况时的疏散速度,减少人员的伤亡;还可以帮助人们设计出正确的管理措施,保证大规模的群众集会时的人员的安全。     

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Revit的医院火灾人员疏散路径优化及智能诱导

为了充分保障大规模人群疏散安全目标的实现,进行Revit二次开发,构建建筑物节点状态数据智能提取系统,自动生成建筑物节点初始状态数据库,利用自适应蚁群算法,以全体待疏散人群完成安全疏散时间最短为优化目标,开发人群应急疏散路径优化及智能诱导模型。通过对有无疏散诱导情况下某医院火灾中人员完成疏散所需时间及各出口人员滞留情况的对比,结果表明,基于Revit的数据智能提取系统,改善了医院火灾人员疏散路径优化算法初始状态和边界条件的处理方案,显著提高了疏散优化算法的运行效率,在保障医患人员安全疏散的同时,有效避免了从众现象造成的个别出口拥堵现象。     

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.     

一种多格子模型的实现及其对单室疏散过程的分析

采用一个多格子模型,针对一个正方形的大厅对人员疏散过程进行了模拟.通过与传统格子气模型的比较,发现多格子模型模拟的人员疏散特征与紧急情况下的人员疏散相符,所以多格子模型更适于模拟紧急情况下的人员疏散.对多格子模型,疏散过程存在人员整齐排列和杂乱排列两种状态,行人单个时间步运动的格子数决定了两种状态的分配,导致在疏散时间与单个时间步运动的格子数的关系中会出现疏散时间局部最小现象.采用多格子模型对具有多种速度的人群的疏散进行模拟还发现多速度人群中不同速度人之间的扰动会使得疏散更多地处在人员杂乱排列状态,此时的疏散效率低于单速度人群.     

激励机制下的高层建筑火灾人员疏散效率研究

为探究激励机制对高层建筑火灾人员疏散的影响,采用弗鲁姆期望理论,将效价、期望值、工具性类比到疏散研究中,量化逃生人员可被激发的潜能值,分析对疏散速度的影响;以某高层商业建筑火灾疏散为例,将激励机制对疏散速度的影响导入疏散分析,并与未考虑激励机制的情况进行比较。结果表明:考虑激励机制的疏散时间为500 s,未考虑激励机制的疏散时间为630 s,前者疏散效率整体较高,后者在520 s后,疏散效率接近于0;激励机制显著增加了人体对火灾产物的耐受极限,使得火灾初期的烟气对疏散速度的影响降低,将威胁生命的时间点延后,间接提高了疏散效率。     

高校宿舍建筑火灾场景人员疏散模拟研究

采用Building Exodus 4.0模拟软件,研究了某校园宿舍建筑火灾场景下的出口宽度,可用出口数目,可用疏散楼梯数目以及人员对出口的熟悉程度等对疏散的影响规律.结果表明,在出口宽度到达某一阈值前,所需疏散时间随其增加而减少,超过该阈值之后,继续增加宽度对所需疏散时间影响甚微;随着可用出口和疏散楼梯数目的增加,所需疏散时间逐渐减少;人员对出口越熟悉,所需疏散时间越短.     

公路隧道火灾发生位置与人群疏散通道仿真研究

利用EXODUS建立隧道的仿真场景,确定疏散人群仿真参数,并将出口工效OPS作为评价疏散效率的指标,分析不同火灾发生位置对疏散时间的影响。采用K-means算法分别对火灾发生位置和人群疏散通道位置进行聚类,并建立基于两者影响下的出口工效模型,通过对该模型求偏导,得出隧道火灾发生位置和人群疏散通道选择之间的关系。研究结果表明:火灾发生位置越接近人行横通道,疏散时间波动越大,人行横通道和隧道入口的疏散时间随人群疏散区域分界线变化,当火灾发生距人行横通道20~110 m时,变化明显,当距140~350 m时,变化平稳;出口工效OPS总体呈现不稳定的阶梯状变化趋势;火灾发生位置和人群疏散通道的最优位置呈线性递减关系。研究结果可应用于隧道应急指挥中心管理人员制定有效疏散路径和采取诱导分流人群措施。     

复杂建筑人员密集区域疏散模型

为有效评估复杂建筑人员密集区域发生突发事件时的人员疏散能力,结合人员疏散的移动速度、疏散时间、人群密度等3个方面的动力学控制方程,构建复杂建筑人员密集区域的人群疏散数学模型;以某商场突发事件为例,分别用该模型和Pathfinder软件模拟的方法,计算该商场人员疏散时间。结果表明:移动速度、疏散时间、人员密度等三者相互影响、控制,最终影响疏散效率;人群疏散数学模型与Pathfinder软件仿真模拟的疏散时间相符,并且该模型的计算结果反映出疏散时间主要与建筑物的楼层数目、人群移动速度、人群密度以及楼梯的物理参数等有关;该模型预判出疏散人员在楼梯口易发生堵塞且最占用疏散时间。     

基于人员心理-环境因素的火灾疏散速度修正方法研究

为探究人在火灾环境下的行为心理对疏散效率的影响,基于火灾下人员行为心理特征具有复杂、抽象、难以直接量化的特性,通过模糊逻辑方法,应用模糊集合、模糊规则和隶属度函数量化人的行为心理,研究其对疏散速度的影响;考虑火灾烟气和群体行为对疏散的影响,通过对高层建筑火灾状况下的烟气进行数值分析,并运用公式法得出人员的疏散速度折减值;以某高层商业建筑火灾疏散为例,将修正后人员的疏散速度和疏散路径引入疏散分析并与未修正的结果进行比较。结果表明:未修正的商业建筑疏散时间为470 s,修正后的疏散时间为670 s,修正后的疏散时间更长,人员危险性更大。     

The effect of an ageing and less fit population on the ability of people to egress buildings

The functional capability of building occupants to egress from buildings is likely to change as populations age and become less fit. A review of the current health literature suggests obesity can be used to determine the likely reduction in walking speed and also as a marker for other egress related factors such as the risk of falls. This paper examines the possible effects of gender, age and obesity and uses a Monte Carlo network evacuation model to examine whether these changes will significantly increase the total evacuation time from an exemplar high-rise building. Modelling results suggest that total evacuation times may increase by up to 20% when comparing historical data from Canada in 1971 with a future New Zealand scenario for 2031.     

大型体育馆消防性能化设计中安全疏散时间的分析和研究

《体育建筑设计规范》对体育馆安全疏散时间有明确的要求,对于二级耐火等级的体育馆控制疏散时间定为3min～4min。以此作为某大型体育馆消防性能化设计中安全疏散时间依据,运用人员疏散模拟软件分别对体育馆安全疏散时间进行的分析和比较,探讨了具体案例中如何确定和评估消防性能化设计的安全水平,即消防性能化设计安全水平不应低于处方式安全水平的设计理念。研究结果表明,现行设计宽度可满足疏散要求,充分保证人员的安全疏散。     

Modification of Evacuation Time Computational Model for Stadium Crowd Risk Analysis

The complexity of the evacuation process is associated with the flow of occupants through various egresses available inside the building. Several methods and algorithms are now available to analyse the problem related to evacuation. In the present paper an algorithm, evacuation discrete time model (EDTM) has been presented to analyse the building egress evacuation time problem with previous works. The algorithm is based on the crowd flow theory and uses discrete computational approach to identify various widths of egresses available for movement of the people, which is more accurate and practicable because the crowd flow rate is variable. The developed model has been compared with an existing model to show the capabilities of the developed algorithm. A case of stadium stand egress is chose for the validity of EDTM, and a comparison of EDTM, previous model and computer simulation indicates that both the EDTM and the simulation curves were found to give better predictions than the previous model. Based upon the comparison analysis with stranded crowd and evacuation crowd at a certain time, EDTM shows great value in explaining the cause of stampede-trampling and crushing incident of egress or narrow passage zone.     

体育赛场人群疏散过程滞留人数定量模型研究

体育赛场历史事故统计分析表明,出口堵塞为导致人群拥挤踩踏事故发生的主要原因.滞留人群是疏散过程最常见的一种人流形式,同时也是拥挤踩踏事故风险的主要承载体.基于人群流量与人群密度关系建立了体育赛场时间维变量的滞留人数定量模型.体育赛场看台不同宽度出口人群疏散计算结果表明,滞留人数不仅对人群疏散时间有直接影响,而且与事故发生概率之间存在一定的关系.该模型可用于指导体育赛场出口设计,疏散路线选择及应急预案的编制等.     

Simulating optimum egress time

A standard evacuation map posted in a room shows the location of the current room and the path to the nearest exit. If the number of occupants in the building is only small, then the shortest paths to the exits may enable all the occupants to evacuate in minimum possible time. Previous studies have shown, however, that the shortest path configuration does not lead to minimum egress time for large crowds in public facilities such as those in a school, theater or gym.We extend the previous studies by determining the minimum egress time for different crowd sizes on a fixed network graph. We apply optimization search on a mesoscopic multi-agent pedestrian simulation that employs the concept of Route-Choice Self-Organization (RCSO). We show that the egress time gap between the shortest path configuration and RCSO configuration increases very quickly with respect to crowd size. Thus, for crowded pedestrian facilities, there may be a need to revise the standard evacuation map so that evacuation behavior that approximates the RCSO becomes possible, and this can lead to a much better egress time.     

高含硫气井周边居民疏散安全分析方法

高含硫气井周边居民疏散安全问题是石油天然气行业面临的主要公共安全问题。笔者提出了一套周边居民疏散安全分析方法:以井喷形成的1000ppm硫化氢烟羽的最大覆盖范围作为最小疏散范围,通过泄漏扩散模拟和人员疏散模拟技术预测基于该最小疏散范围的可用安全疏散时间(ASET)和必需安全疏散时间(RSET),通过对比分析ASET和RSET便可以评估周边居民在井喷情况下的疏散安全水平,进而提出针对性的对策措施。最后,通过一个实例验证该方法的可行性。     

建筑内人员疏散的一种网络模型算法的讨论

针对疏散模型问题进行了一些讨论,在分析疏散模型的基础上,认为网络模型较为适合工程应用,确定发展网络疏散模型。在讨论网络疏散模型路径时,首先将整个建筑物模型划分为四种不同的结构,并假设了模型成立的条件,再按照典型的流量限制原理和该单元内疏散的特点,分别讨论了这四种不同类型的结构的算法。     

人员疏散准备时间及其对火灾风险评估结果的影响

火灾时人员的有效避难评估是火灾风险评估中的重要组成部分.作为人员疏散时间中重要组成部分的疏散准备时间服从概率分布,而通常计算中往往将其简单取为常数.将人员疏散准备时间简单取为常数时,有可能产生模拟计算结果比实际偏差大、疏散情形与真实情况不符的情况.以一座办公建筑为例进行了计算,将人员疏散准备时间简单取为常数时与人员疏散时间服从正态分布的情况进行了比较,并分析了对火灾风险评估结果的影响.     

地铁人员可用疏散时间模拟

人员可用安全疏散时间是衡量公共场所安全性能的重要指标.为了能从定量风险分析的角度考察公共场所的安全疏散性能,引入蒙特卡罗模拟技术.选取天津小白楼地铁系统作为研究对象;建立极限状态方程以刻画地铁人员可用安全疏散时间;最后,通过Matlab提供的M语言编程,实现了蒙特卡罗模拟,得到了与极限状态方程相对应的概率密度函数,累加分布函数和余补累加分布函数.通过余补累加分布函数定量描述了人员在地铁火灾事故中安全逃生的概率.结果表明,蒙特卡罗模拟技术是描述同时具有参数不确定性和模型不确定性的复杂问题的有力工具.     

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。