老年公寓火灾场景人群疏散模拟

为优化我国老年公寓消防安全设计,减少火灾发生时的人员伤亡,建立火灾和疏散建筑信息模型(BIM),在火灾场景下进行疏散模拟,分析老年公寓建筑布局对火灾蔓延的影响,以及温度、能见度、CO体积分数和烟气层高度对老年群体疏散行为的影响。结果表明:在火灾发展过程中,层高为3. 3 m的着火楼层,在0. 5～1. 5 m高度内温差较大;着火房间内,烟气层会稳定在约1. 4 m高度处;走廊形式对火灾温度传播影响较大;烟气、高温等因素对着火楼层及以上楼层老年群体疏散不利,这些楼层的老年群体无法全部安全疏散;提高楼层垂直方向上的疏散效率可减少伤亡人数。老年公寓建筑布局方面,增加安全出口数量、设置坡道式疏散楼梯等方式,可提高疏散效率。     

高层建筑电梯楼梯协同人员疏散的优化模式研究

高层建筑利用电梯楼梯协同疏散有利于提高人员疏散效率。通过数学建模研究了多种因素影响下的协同人员疏散优化模式,结果表明:当电梯仅在某直达层停靠,电梯停靠层及以上楼层采用电梯疏散而以下楼层采用楼梯疏散时,存在最优的电梯停靠层;在每层疏散人数均匀分布的条件下,该最优层数不受疏散人数影响,随建筑高度增加呈线性增长,随电梯最大承载量增加呈阶梯式下降,随电梯平均运行速度增加呈阶梯式下降。     

高层公寓式住宅建筑电梯协同楼梯疏散策略研究

为探索高层建筑利用电梯协同楼梯疏散以提高疏散效率的可行性，基于现有的电梯协同楼梯疏散研究成果，运用Pathfinder构建某高层住宅建筑实例模型，研究楼层总数及电梯数量对电梯最佳停靠层的影响，提出2个电梯协同楼梯的疏散策略，并对策略进行优化分析。结果表明:电梯最佳停靠层随楼层总数的增加，呈现“平台阶变”的特征和线性增加的趋势，但随楼层总数的增加，最佳疏散层在“平台阶变”后会更加远离顶层；策略1（顶层优先策略）下因存在最佳分离楼层使得该策略下的总疏散时间最短，策略2（分段顶层优先策略）可有效提高电梯利用率，通过对策略2下的人员使用电梯比例进行控制，可进一步提高疏散效率，该优化策略可将总疏散时间从仅楼梯无电梯疏散的804 s缩短到580 s，使疏散效率提升27.9%。     

高层建筑火灾初期人员疏散策略的优化分析

通过分析高层建筑火灾条件下的人员安全疏散问题,构建了高层建筑火灾初期的垂直疏散模型,并提出2种疏散策略.策略Ⅰ:电梯停靠层以下全部用楼梯疏散,停靠层及以上楼层用电梯疏散;策略Ⅱ:各楼层人员按不同比例通过电梯进行疏散.然后通过调用随机函数,在一个动态运行模式下求解模型,分析停靠层、楼层人数及电梯疏散人数比例对疏散效果的影响,得到2种策略条件下的近似最优解.分析楼梯、电梯的疏散规律,得出楼层人数、电梯停靠层和电梯疏散人数比例对疏散效果的影响并非单一的线性关系:楼层人数较少时,随楼层的增加,电梯疏散更具优势;楼层人数过多时,电梯、楼梯的疏散效果都不明显,此时需要合理确定通过楼梯、电梯疏散的人数比例才能提高疏散效果.比较2种策略发现,策略Ⅱ疏散时间更短,而策略Ⅰ在现实中的运行能力和可操作性更强.     

多层建筑楼梯疏散宽度组合仿真研究

为探究事故发生时楼梯宽度对多层建筑疏散效率的影响，结合多层建筑楼梯疏散特点，建立多层建筑楼梯疏散模型。基于多层建筑疏散过程，以社会力模型为基础，分析多层建筑行人疏散方式，构建楼梯疏散汇流模型；计算各楼层行人汇流时间以及楼梯汇流疏散效率；以某多层教学楼为仿真案例，构建不同楼梯宽度组合疏散场景，仿真多层建筑物疏散过程，获取各楼层汇流时间及楼梯疏散效率。结果表明:楼层平台汇流持续时间与楼层所在位置正相关，楼层所在位置越高，汇流持续时间越长；低楼层楼梯宽度增加有利于优化中间楼层行人汇流作用，提高多层建筑疏散效率，而高楼层楼梯宽度增加则会加剧中间楼层行人汇流对疏散的不利影响，降低多层建筑疏散效率。     

高层建筑楼梯与电梯耦合的安全疏散策略研究

人员疏散是高层建筑火灾应急管理中重要问题之一。仅依靠楼梯无法在火灾初期安全快速地大批量疏散人群，必须引入其他疏散途径，才能达到安全疏散的要求，而引入电梯，实现楼梯电梯耦合疏散，成为未来高层建筑火灾垂直疏散的新趋势之一。运用BuildingEXODUS从不同建筑高度、不同人群密度、不同人员类型3个方面，运用楼梯模式、A型Shuttle Floor模式、B型Shuttle Floor模式、Sky Lobby模式4种模式进行模拟，提出每种情况的最优疏散策略。研究结果表明:任何层数的高层建筑都存在1个或数个最佳分离楼层使楼梯电梯耦合疏散的效率最高；在运用楼梯以及耦合方案2时，疏散时间与建筑高度呈线性关系，且随着楼层的增高耦合方案2所用疏散时间越来越接近楼梯疏散时间的二分之一；不同人群密度与最佳分离楼层无关；当人员平均疏散能力较高时，最佳分离楼层会上移反之则会下降。     

基于Pathfinder的高校教学楼出口人员疏散仿真研究

针对高校教学楼出口人员疏散问题,基于现场观测数据,运用Pathfinder2015软 件平台设置建筑物和人员运动参数,对某高校教学楼进行人员疏散模拟仿真。通过设计 调整教室排课疏散场景,仿真不同场景下各楼梯出口的疏散时间、累计疏散人数和平均 人流量变化情况,利用Origin9.1数据图形可视化对比分析教室排课调整使用前后教学 楼的人员疏散情况。结果表明:充分利用低楼层教室排课,适当将人数较多班级分散安 排至靠近楼梯出口教室,疏散时间从609.3 s缩短至591.6 s;5楼可疏散人数由410人减 至187人,且部分楼层楼梯出口人群分布均匀;4、5楼楼梯出口平均人流量降低且小于1 人/s。因此高校应该对各班级合理安排课程,适当控制学生人数,调整教学楼的人群分 布,提高低楼层教室使用率,且充分利用各楼梯出口,缩短较高楼层人员疏散时间,提 高疏散效率。     

多层公寓式建筑内人员被动疏散动员方案优选

鉴于从多层公寓式建筑主动疏散效率低下,提出人员通知的被动疏散动员理念,并开发疏散通知方案的优选方法。以某校西-9宿舍楼为例,将建筑简化为拓扑结构,设计通知方案,并与一般疏散方案的参照组对比验证;基于Pyrosim软件建模,用FDS+Evac软件解算,模拟不同疏散动员方案,并对比分析不同的出口参数。模拟结果显示:被动疏散动员方案的疏散时间明显小于参照组,其中方案3pp4-1疏散时间最短,为696.8 s;提高主出口熟悉度对时间最长方案的疏散效率影响较大;消防门延迟开启时间与疏散95%人员数量的时间成对数函数关系。     

一种高层建筑楼、电梯疏散模型的模拟研究

通过分析目前楼、电梯疏散的研究成果,提出了新的楼、电梯疏散模型,给出了两种具有可行性的电梯运行方案:(1)电梯停靠某一层完全疏散此层及以上所有人员,此层以下人员使用楼梯疏散;(2)7层以上的各层按一定比例选择使用电梯疏散,剩余人员选用楼梯疏散.进一步阐述了楼、电梯疏散时间的计算公式.通过对新提出的楼、电梯疏散模型的模拟计算可知:两种运行方案均可有效地降低总的疏散时间,相比之下第二种运行方案疏散效果更佳,但考虑到实际情况第一种方案可操作性更强.最后讨论了电梯速度对疏散的影响,得出疏散时最好选用运行速度较高的电梯,可提高疏散效率.     

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。     

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。     

商业综合体中楼梯、自动扶梯和电梯多通道耦合疏散策略研究*

为选择最优疏散模式,提高商业综合体应急疏散效率,运用Pathfinder仿真软件,求解最优自动扶梯与楼梯双通道耦合模式,并探讨自动扶梯、楼梯与电梯多通道耦合疏散模式实效性。结果表明:自动扶梯与楼梯双通道耦合疏散模式中,自动扶梯双下行与楼梯耦合疏散模式疏散效果最好,疏散时间最短,总疏散时间465.95 s,比单一楼梯疏散模式缩短16.24%;自动扶梯、疏散楼梯与电梯多通道3重耦合疏散模式,比自动扶梯与楼梯双通道耦合疏散模式中最优组合方式疏散时间减少10.45 s,减少了2.24%;通过电梯疏散人数86人,占总疏散人数1.30%,表明电梯疏散效果提升不明显。研究结果可为紧急情况下自动扶梯反转时间确定以及密集场所应急预案编制提供理论参考。     

超高层建筑人员电梯辅助疏散及其影响参数研究

针对传统疏散方式很难在短时间内有效地将人员疏散至室外安全区的难题,研究分析了超高层建筑中人员疏散策略以及电梯作为辅助人员疏散方式的可行性。首先,对人员疏散速度进行了研究,对电梯运行特性进行了分析;然后,利用数值模拟的方法,对影响电梯辅助疏散的参数进行研究,以对超高层建筑人员疏散以及疏散电梯的设计提供理论参考。结果表明,电梯与疏散楼梯相结合的疏散方式能够快速地完成高层建筑内部人员疏散。该组合疏散方式中决定总疏散时间的主要因素是疏散人数、电梯运行速度、电梯容纳人数、电梯疏散人员比例。当电梯疏散人数占总体疏散人数的40％时,疏散总时间最短。     

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.     

不同楼梯入口设置方式下人员疏散的模拟研究

针对高层建筑楼梯疏散过程中的汇流行为,采用数值模拟的方法研究了5种不同楼梯间入口设置方式下的人员疏散过程。结果表明:高层建筑的各楼层人员进入楼梯间的疏散时间与楼层符合线性关系;楼梯间入口临近平台上段楼梯比临近下段楼梯更有利于人员的安全疏散,楼梯间入口位于楼梯对面比位于楼梯两侧更有利于人员的安全疏散;楼梯间入口位于平台上段楼梯对面最有效地促进了人员在平台的汇流行为,减少建筑中人员的疏散时间。     

地铁四线换乘枢纽高峰客流火灾疏散模拟研究

地铁换乘枢纽车站结构复杂、客流密度高,火灾情况下的应急疏散难度大,为研究地铁大型换乘枢纽火灾事故时的客流疏散模式,以四线换乘枢纽CGM站为例,使用building EXODUS软件,分别研究楼梯组、电梯、出入口和闸机组这4类设施无法使用时对乘客疏散时间的影响,以及各场景下乘客的疏散策略。考虑仅站厅乘客参与疏散、1辆列车上的乘客参与疏散、2辆不同线路列车上的乘客参与疏散这3种情况,共设置155个工况。研究结果表明:出入口对于疏散时间的影响较大;楼梯组次之;电梯和闸机组的影响明显小于前2者;同类设施中,由于设施位置及几何特征存在差异,各设施对于疏散时间的影响不同;随着疏散人数的增加,同一设施对于疏散时间的影响随之增加;所有出入口可以使用时,各线路独立疏散时效率较高;发生出入口火灾时,打开线路间换乘通道的防火卷帘门可降低所需疏散时间。     

高校宿舍楼火灾及人员疏散数值研究

为研究高校宿舍火灾烟气蔓延过程与人员疏散效果的相关联系,利用数值模拟研究了不同火灾场景下烟气流动、能见度、温度随时间变化的规律,及其对人员安全疏散的影响。研究表明:(1)火灾发生后,由于烟囱效应,烟气迅速在楼梯间蓄积,形成蓄烟池效应,堵塞疏散通道,然后逐渐发展至上部的楼层空间,对人员安全疏散极为不利;(2)高校宿舍楼人员较为集中,火灾发生时疏散人员在楼梯间易出现拥堵,人员火灾安全疏散的形势较为严峻;(3)喷淋、宿舍人数控制、建筑结构优化等安全措施能有效提高人员疏散效果,降低火灾危险性;(4)研究成果能为建筑防火设计、消防整改和宿舍管理提供科学依据。     

智慧城市背景下的火灾实时疏散系统

为尽可能减少火灾给城市居民带来的生命威胁与财产损失,首先提出基于物联网(IoT)技术的智慧城市火灾实时疏散系统构建思路;该系统由感知层、数据处理层和应用层组成,其中,感知层主要通过窄带物联网(NB-IoT)技术、超宽带(UWB)技术,实时采集并传输建筑内的火情信息和人员位置信息;数据处理层主要基于Floyd算法和建筑拓扑图规划人员最优疏散路径;应用层则根据疏散路径规划结果指导人员疏散。然后以天津市智慧城市建设示范区域中的学术交流中心为例,选取人员密集区域分析UWB基站布置原则,将建筑平面结构拓扑化;并结合建筑内火灾危险源位置,利用Floyd算法规划疏散路径,同时利用三维模型展示疏散路线;再借助Pathfinder软件模拟优化前后的人员疏散情况,对比所用疏散时间和疏散距离,结果表明：人员自由疏散选择的路径距离较长,算法优化后的疏散距离为34.9 m,缩短了11 m,疏散用时为30.9 s,减少了9.7 s,提高了疏散效率。     

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。     

不同房间结构下人员疏散的CA模拟研究

采用元胞自动机模型分别对不同房间结构中的人员疏散进行了模拟,重点研究了人员密度和出口条件对疏散时间的影响.结果表明,疏散时间随着人员密度线形增加;根据建筑结构的不同,采用多出口对疏散时间有不同程度的减少.该模拟结果对于出口的设计和人员的安全疏散具有一定的指导意义.