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。     

人群拥挤踩踏事故后果微观建模及模拟分析

针对人群拥挤踩踏事故风险理论(4阶段)中传统数学模型难以解决的定量问题,分析大型公共场所高密度拥挤人群中的个体受力.依据牛顿第二定律和经典"社会力"模型对人群中的个体受力进行建模.本文提出了引起人群拥挤踩踏事故后果即人员伤亡的"拥挤力"的概念,并在"磁场力"模型基础上依据动量定理构建了拥挤人群中的个体受力微观模拟模型.基于此微观模拟模型并结合多智能体技术开发了人群拥挤踩踏事故模拟系统,对正常及紧急状况下的奥运赛场出口人群疏散模拟的结果表明,该模拟系统不仅能够直观地表示人群拥挤踩踏事故后果,而且还可通过滞留人数随疏散时间的变化情况了解人群疏散状况.该微观模拟模型及模拟系统对大型公共建筑的性能化设计、人群安全疏散及管理等有指导意义.     

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。     

安全疏散中人群拥挤踩踏现象的理论和模拟分析

为研究出口宽度对人群拥挤踩踏事故发生的影响程度,以某礼堂为例,建立基于排队论的安全疏散模型,理论分析并数值模拟了出口宽度为2m和4m对人员疏散的影响。研究表明,在发生火灾进行人员安全疏散过程中,当平均服务率大于等于平均到达率时,人群疏散有序,疏散效率较高;然而当平均服务率小于平均到达率时,使得人流不畅,出口过于拥堵。并且理论计算和数值模拟获得的选取适当出口宽度结果一致。对于大型场馆的出口设计具有一定的参考价值。     

人员疏散的二维元胞自动机随机模型研究

用自主研发的二维元胞自动机(CA)随机模型模拟人员疏散过程,不仅给出了疏散时间,还可观察到疏散过程中的一些典型现象,如门口集结或堵塞.进一步分析了初始人员密度对疏散的影响,结果表明,人员初始密度越大,疏散过程中的出口平均流量越低,即疏散效率越低.在基本模型的基础上,建立了人员疏散二维元胞自动机扩展模型,用以模拟人员倒地行为对疏散过程的影响.结果表明,人员倒地数目增加,疏散时间成非线性增加;若某条疏散路径上有人员倒地,其后续人员可能"舍近求远",改变疏散路径的过程导致疏散时间增加.模型着眼于模拟人的行为细节,从而为以后的细致研究打下了基础.     

深埋岛式地铁车站突发事件时人员疏散模拟研究

在地铁安全性分析中,人员安全疏散是一个关键的考核指标。笔者首先介绍基于规范的人员疏散设计、基于火灾工程学的性能化人员疏散设计思路及计算方法;以某市轨道交通S号线深埋车站为系统原型,通过人员疏散动力学模型对深埋车站的人员疏散过程(1 200人)进行计算机模拟;研究突发事件时,深埋站点内人员能否安全疏散。     

火车站站台旅客折返行为及拥挤控制对策

为解决折返人群导致火车站站台对流拥挤的问题,本文基于Pathfinder软件对人群在站台上的折返行为进行仿真模拟,通过在站台上添加单向楼梯作为折返通道,研究在有、无折返通道2种情况下人群疏散效率.结果表明:人员在站台楼梯处发生拥挤,疏散时间会随着折返比例增大而延长;添加折返通道后,疏散时间降低,疏散效率提高,因折返行为导致的拥挤现象得以缓解.     

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。     

大型公园密集人群应急疏散的模拟和对策研究

利用基于元胞自动机的计算机模拟技术对某大型公园人员疏散进行了案例研究.通过调研分析了该公园的客流量及游客游览特征,结合人员疏散软件对公园进行建模,构成了疏散的拓扑结构,利用此模型对人员紧急情况下的疏散过程进行了模拟,得到了疏散速率随时间变化规律.综合考虑公园出口的游客使用情况、人员流量及游客游览特征等的影响因素,模拟了疏散出口的熟悉度、人员容量和分区疏散3种情况下的人员疏散过程,获得了不同条件下的人员疏散状态,找到了人员疏散影响因素.     

基于Pathfinder和FDS的火场下人员疏散研究

为了探究高层建筑发生火灾时人员行为对疏散的影响,以上海静安区失火大楼为背景,运用试用版灾难逃生软件Pathfinder,对人员行为进行模拟.实验得到了人员在不同行为模式下逃生时所用的时间和楼梯间内拥挤情况,并探究家庭成员的行为对逃生的影响.利用Pathfinder进行SFPE模式和指导模式模拟以确定哪种模式中的行为属于安全的疏散行为.以《建筑防火规范》规定的允许疏散时间为标准计算出规定时间内的疏散的人数,从而确定处于危险状态下的人员数量和时间.建立了一个简化的高层建筑模型,采用FDS模拟软件对高层建筑火灾进行了火灾模拟,得出了烟气蔓延速度、温度、CO浓度以及能见度的变化规律,为高层建筑火灾烟气的有效控制、人员疏散、火灾扑救提供了一定的理论依据.     

既有建筑改造前室门宽对人员疏散影响的数值模拟分析

针对某既有办公建筑改造时前室门宽不符合现行设计规范要求的问题,本文基于现行消防设计规范,对人员数量和所需前室门宽进行核算,分析安全疏散风险和改造难点。运用Pathfinder疏散软件建立疏散模型进行数值模拟,得出人员疏散至前室内的所需疏散时间,比较分析不同前室门宽对人员安全疏散的影响。结果表明:前室门宽0.8m时各层人员疏散至前室所需时间比1.2m时显著加大;整楼疏散时楼梯间出现拥挤,与分层独立疏散相比,各层疏散至前室所需时间增长较大;模拟得到的疏散所需时间比依照规范计算得到的时间要大得多。     

复杂建筑结构人员疏散的元胞自动机模拟研究

为研究复杂建筑结构下人员疏散特征,依据元胞自动机理论建立了多障碍物多出口条件下的疏散模型。该模型结合"静态场+动态场"理论能反映真实场景中的人员疏散过程。利用该模型分别对教室内不同人员密度和不同人员初始分布的疏散过程进行模拟,并重点分析走廊宽度、出口宽度和出口间距对人员疏散效率的影响。研究结果表明:人员疏散时间随着人员密度的增加而增加;并且合理的人员分布可提高出口的利用率及疏散效率。此外,人员疏散时间随走廊宽度的增加呈指数衰减趋势,房间的出口间距较出口宽度对疏散时间的影响更为显著。     

基于Pathfinder软件的飞机人员疏散模拟

为弥补飞机适航审定过程中难以大量开展人员疏散演习的缺陷,使用Pathfinder软件对飞机人员疏散模拟开展了研究.根据波音777-200飞机的疏散设施结构,按CCAR-121-R4部要求的标准人员组成,以及实际中的可信不利的人员组成,分5个场景分别进行疏散模拟.根据模拟结果,对影响飞机人员疏散的疏散出口使用率和人员组成进行了分析.结果表明,标准人员组成的疏散模拟结果超过90s,对疏散出口使用率进行优化后,疏散时间才满足90 s的要求.合理的疏散出口使用比例能够减少11％疏散时间.相同人员数量不同人员组成时,疏散时间变化较大.在老年人占80％的疏散场景2中,疏散时间达到107 s;在青少年占50％的疏散场景5中,疏散时间达到96.52 s.通过设置不同人数的疏散场景,并对结果进行曲线拟合,确定了不同人员组成时满足90 s要求的最大允许容纳的人员数量.疏散场景2、3、4和5在满足疏散时间为90 s时飞机所能承载的最大人数分别为310、316、321和329.     

火灾情况下某单洞双层盾构隧道人员疏散分析

对于火灾情况下单洞双层超大断面双层盾构隧道人员疏散问题,在现有的规范中,没有相关条文说明给出明确要求。主要针对火灾情况下某单洞双层盾构隧道人员疏散进行分析,对我国某水下盾构隧道开展了火灾情况下人员疏散的模拟研究。利用Pathfinder模拟疏散软件,通过模拟计算获得该双层盾构隧道发生一起火灾情况下人员逃生所需的时间,验证其疏散通道的疏散能力,以及疏散楼梯尺寸、疏散逃生洞口间距的有效性。在模拟中,将火源设置在隧道的下层,人员从隧道下层往上层疏散。结果表明,基于隧道内疏散楼梯最大的有效宽度,当疏散逃生洞口间距设置为36m时,方可将人员疏散至未失火层隧道的时间控制在6 min以内,从而满足"6 min原则"要求。     

地铁车站人员安全疏散仿真理论分析与应用

地铁车站的紧急疏散对保障地铁运营安全应对突发事件至关重要。在对比分析人群疏散行为仿真的理论与方法后,针对上海市某地铁车站设计要求,采用疏散模拟软件,考虑在不同灾害场景对该车站的人员疏散问题进行仿真模拟分析。结果表明:车站内疏散人群的具体位置对疏散时间和出口的利用率影响较大;人群疏散过程中,是否采取工作人员的合理引导及指示等人工干预方法对人群疏散路线的选择、节省疏散时间、保障逃生安全等十分重要。     

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。     

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.     

基于几何方法的疏散仿真模型——GAEvac

GAEvac模型是基于几何方法和目标智能判别的人员疏散计算机模型,该模型针对建筑物和人员的特点,建立以几何元素表示的建筑物空间和人员体型模型,通过碰撞检测和位置调整的算法,模拟疏散中个体人员的速度变化和移动方向选择。通过设置分级目标和条件决策规则,模拟疏散过程中的人员路径选择,疏散过程中的群体效应得以体现。通过速度变化和疏散路径选择模拟实验,对GAEvac模型模拟的结果进行了对比分析。最后,通过对实例的模拟,验证了GAEvac模型的应用效果。     

地铁火灾应急疏散路线规划与对策

为有效控制地铁内灾难发生、避免重大伤亡和损失,预先对地铁火灾进行模拟并制定相应疏散方案是必要的。首先,通过大量地铁案例分析,得出火灾发生概率、类型和部位。其次,对研究对象的数据进行收集,测绘形成图纸,并建立模型。最后,以北京地铁西直门站为例,在确定火灾情景后,利用PyroSim模拟地铁火灾,分析火灾发生时地铁内的环境温度、烟气浓度及可见度等因素对疏散的影响;根据测量所得人员参数,利用Pathfinder模拟疏散情况,分析疏散过程中的时间点、拥挤度和疏散瓶颈等不利因素;在火灾和疏散结果对比和分析中,提出地铁火灾疏散路线的规划及对策,建立多套消防救援方案,分析合理的救援路线,并对地铁内部的应急防控能力提出建议。     

地下商业街建筑人员疏散预测

利用网络控制原理地下商业街建筑人员疏散行为进行模拟,建立疏散预测模型,通过计算机软件的开发预测建筑人员疏散所需时间动态模拟疏散过程。并根据预测结果对建筑方案及疏散计划方案加以修改完善,以保证建筑中所有人员在火灾发生时得以安全疏散。