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.     

Analysis of Evacuation Experiment Under Normal and Fire Conditions in the Gynmasium

为研究体育馆人员常态下的疏散特征,采用疏散实验观测和计算机模拟的方法,分别研究常态下人员的疏散行为.研究结果表明,常态下实验测得的疏散时间是182 s,计算机模拟火灾时疏散时间为147s.通过疏散实验和计算机模拟对比得出,常态条件下,整个疏散过程流量系数基本保持恒定,疏散实验流量系数小于软件模拟时流量系数；火灾时数值模拟疏散时间小于常态下观测实验的疏散时间.     

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。     

体育馆人员常态下疏散实验与火灾时疏散模拟分析

为研究体育馆人员常态下的疏散特征,采用疏散实验观测和计算机模拟的方法,分别研究常态下人员的疏散行为。研究结果表明,常态下实验测得的疏散时间是182 s,计算机模拟火灾时疏散时间为147s。通过疏散实验和计算机模拟对比得出,常态条件下,整个疏散过程流量系数基本保持恒定,疏散实验流量系数小于软件模拟时流量系数;火灾时数值模拟疏散时间小于常态下观测实验的疏散时间。     

走廊弯腰疏散行为试验研究

为研究走廊里人群弯腰疏散行为,组织45名学生进行6组不同初始密度疏散试验,通过录像分析得出不同密度时弯腰疏散基本图,将结果与行走及爬行疏散比较。试验结果表明:弯腰和行走疏散的速度分别是1.4 m/s和1.7 m/s,而爬行疏散速度为0.73 m/s;在密度小于0.5人/m2时,3种疏散方式的流动速度相当;在密度大于0.5人/m2时,3种移动方式速度有明显差异;得出弯腰疏散的速度频率分布图,速度均值为:女生1.02±0.16 m/s,男生1.09±0.2 m/s;在低速度区,女生占很大比重,男生在高速度区的频率较高。     

"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.     

高校学生公寓应急疏散模拟与优化

运用应急疏散软件Pathfinder对某高校学生公寓的人员疏散进行了模拟,结果表明,休息时间段内公寓发生的突发事件更容易造成人员疏散运动时间的延长;同等条件下女生比男生所需要的人员疏散运动时间更长。通过合理规划疏散路线,对原有模型进行了优化,并使用人员疏散运动时间和单位有效疏散宽度使用率两个指标,来定量对比优化前后人员疏散的均衡度和疏散效果,给高校学生公寓的应急和安全管理工作提供参考。     

基于动态视觉算法的人员疏散预动作时间预测模型

在元胞自动机的基础上,提出一种考虑视觉遮挡的动态视觉算法,结合视觉算法建立了预动作时间模型。从跟随效应的角度出发,在作用机理的层面上解释预动作时间在不同布局场景内产生分布差异的原因。通过试验验证了模型的合理性并探究了场景中不同因素对人群预动作时间的影响,试验结果表明：(1)本模型能够体现不同类型疏散场景下人群预动作时间变化的趋势,且各场景的仿真试验结果与真实试验结果数值相近,本模型具备一定合理性;(2)在相同场景内,提高室内空间的视野通透性可以将人群的预动作时间均值缩短7.05%;(3)疏散过程中当引导员在人群中的占比从0达到20%时,人群的预动作时间均值缩短23.17 s;(4)在单房间场景中,人群密度从0.1人/m²提升至0.9人/m²,人群预动作时间均值缩短9.66 s。提出的模型为疏散预动作时间的生成提供了一种新理论,为建筑疏散优化提供了一种新方法。     

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。     

宅楼内火灾疏散的人员预动时间的统计分析

人员疏散预动过程是受多个不确定因素影响的复杂过程,这导致人员预动时间是一个随机量,而不是一个常数,研究人员预动时间的分布特征对风险评估与性能化设计研究有重要实用意义.设计了影响人员疏散预动时间的组成因子,通过问卷调查形式,对住宅楼人员预动时间进行了数据调查,并对数据进行了统计和分析,针对人员疏散预动时间特征进行了研究,得到了住宅楼火灾疏散预动时间中各因子的概率特征及预动时间概率分布特征,结果表明预动时间符合正态分布特征.     

火灾时人员疏散预动作时间的CDF表征法研究

为表征建筑物火灾环境下人员疏散预动作时间随机性,提出累积分布函数表征法,并给出根据已知累积分布曲线产生随机预动作时间的方法和步骤。对1993年发生在美国纽约2幢世贸中心双子大楼(WT1和WT2)的火灾案例进行分析。结果表明,前人提出的正态分布、威布尔分布等概率分布表征人员疏散预动作时间,具有一定的局限性,对WT1的数据比较适用,对于WT2数据完全失效。而应用累积分布函数法分别对WT1和WT2的数据进行表征,结果表明,模拟生成随机预动作时间的累积分布与原始数据的累积分布曲线完全吻合。同时,随机预动作时间的均值和标准差几乎与样本大小无关。     

基于可编辑VR实验平台的突发事件下跟随效应研究

建立了可编辑VR疏散动力学实验平台,并招募100名大学生开展地铁车厢内的虚拟实验,探究突发事件下的跟随效应。每次实验有一名实验人员和20名虚拟乘客(NPC)参与,共设置5个场景探究不同比例的运动NPC对参与者预动作行为和运动行为的影响。通过分析问卷、预动作时间、出门选择、运动距离等数据,发现在实验中存在跟随等待人群和跟随运动人群两种跟随效应,而人群的运动是更为强烈的信息,当等待和运动NPC占比从0%提升至50%,等待和运动参与者占比分别提高10%和60%。因此,在突发事件场景中,应及时对局部人群施加有效的同向引导,以提升整体疏散效率。     

公共建筑人群疏散流线负荷的拓扑解析模型研究*

为寻找公共建筑人群疏散极端负荷流线，构建疏散流线负荷的拓扑解析模型。首先，通过分析建筑空间布局的构成要素，引入移动空间、障碍空间、移动节点等概念，构建公共建筑疏散空间的拓扑网络；其次，定义节点最迟疏散结束时刻、节点最早疏散开始时刻等时间参数，以某时刻作为初始状态，计算疏散网络节点时差，构建极端负荷流线的拓扑解析模型，探析公共建筑人群疏散流线拥堵特征；最后，采用Agent技术对某会展中心人群疏散流线负荷模型进行仿真分析。研究结果表明:流线的拓扑网络节点总时差反映了流线负荷分布特征，人群疏散的极端负荷流线符合拓扑解析模型结果，能为公共建筑人群疏散方案的制定提供理论依据。     

疫情管控期间公共场所火灾疏散研究*

为探究新冠疫情管控期间公共建筑安全出口开放状态对人员疏散影响,通过实地调研了解公共建筑疏散管理及安全出口开放状态,利用Pathfinder模拟疫情管控前后某高校办公楼人员火灾疏散,分析人员疏散过程中个人拥堵总时长、最长连续拥堵时长、人员疏散路径,提出3种推荐出口开放方案,并通过Pathfinder模拟得到最优方案。研究结果表明:疫情管控期间,各公共建筑均关闭部分安全出口,以便于体温检测;疫情管控期间人员拥堵时长显著增大,常规情况下人均拥堵时长为16.01 s、个人拥堵时长最大为120.45 s,疫情管控期间人均拥堵时长为23.92 s、个人拥堵时长最大为168.23 s;区域A部分人员汇合至区域B中,导致楼梯2人员密度增大,在2~3层楼梯发生拥堵;同时开放出口Ⅰ和Ⅳ的方案Ⅲ为最优开放方案。     

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。     

Decision analysis on fire safety design based on evaluating building fire risk to life

This study presents a framework of decision analysis on fire safety design alternatives based on evaluating building fire risk to life. A probabilistic risk assessment method for occupant life is presented with consideration of some uncertainties of evacuation process and fire development at first. For occupant evacuation time assessment, occupant pre-movement time is characterized by normal distribution. For onset time to untenable conditions assessment, its uncertainty is considered as probability distribution according to the range of design fires. Based on event tree technique, probable fire scenarios are analyzed with consideration of the effect of fire protection systems, employees extinguishing, etc. It is difficult to make a precise assessment on probability and consequence of every fire scenario, but their lower bound and upper bound can be achieved based on statistical data. Therefore, Supersoft Decision Theory [Malmnäs, P.E., 1995. Methods of Evaluation in Supersoft Decision Theory. Department of Philosophy, Stockholm University, 365 Stockholm; Johansson, H., Malmnäs, P.E., 2000. Application of supersoft decision theory in fire risk assessment. Journal of Fire Protection Engineering 14, 55–84] that allows decision maker to utilize vague statement is utilized to integrate with risk assessment to make decision on different fire safety design alternatives. To express how to make decision on different fire safety design alternatives based on evaluating building fire risk to life, two hypothetical fire safety design alternatives for a commercial building are presented.     

Survey-based analysis of evacuation preparation behaviors in a chemical leakage accident: A case study

Public evacuation preparation exerts an important impact on overall evacuation efficiency during regional evacuations. Early warnings often delay the occurrence of chemical accidents. Studying the characteristics of public evacuation preparation in such accidents will help develop better evacuation strategies considering the actual public response. In this work, the characteristics and factors influencing public evacuation preparation behaviors were analyzed by examining an evacuation case in China. The results indicated that the probability distribution of public's evacuation preparation time during a regional evacuation conforms to a Weibull distribution regardless of whether or not evacuation warnings were received. An estimation model of the traffic flow loading rate in a regional evacuation was then proposed on the basis of this finding. The results of this research can provide a reliable reference for evacuation modeling or logistics optimization for future incidents.