L型房间单元人员疏散探讨

建筑物发生火灾以后,是否会造成人员伤亡主要看人员能否成功地疏散出危险区域。笔者主要讨论了一种常见的建筑物结构形式:L型房间结构单元。根据其不同阶段的疏散特点,提出了“距离控制疏散”和“瓶颈控制疏散”阶段人员疏散的不同方式。在“距离控制疏散”阶段,应用网格分析方法来研究人员疏散规律;在“瓶颈控制疏散”阶段,采用了群集疏散理论建立了人员疏散模型。应用建立的疏散模型及经验公式对特定建筑物人员疏散进行了模拟,其结果表明,建立的模型模拟的结果比较准确地反映了实际疏散情况。该研究成果对指导建筑物的疏散设计和建筑火灾等紧急情况下的安全疏散,具有一定的理论指导作用和实际应用价值。     

一种基于Dijkstra算法的火灾动态疏散指示系统

为实现建筑火灾人员的安全疏散,提高疏散出口的综合使用效率,从疏散理论和系统整体构建切入,以实际适用性和火灾动态扩散为要点设计了系统疏散模型,基于功能需求对功能模块内容和硬件网络进行了构造,提出了一种基于Dijkstra算法的火灾动态疏散指示系统.以某商场建筑为实例,运用Pyrosim软件进行建筑内火灾模拟,采用疏散指示系统算法得到该火灾场景下的最优路径,通过在Pathfinder软件中增设6处定时通行禁区达到人员服从系统算法规划的疏散效果.结果表明:在试验设定下,该系统算法的总疏散时间比Pathfinder软件缩短了 1.5 s,最长疏散距离比Path-finder 软件缩短了 6.86％;系统算法通过科学导流提升了商场左、下出口的利用率及右出口的疏散效率,从而减少了总疏散时间,验证了该火灾动态疏散指示系统的可行性和有效性.     

公众聚集场所火灾疏散性能化分析方法研究

针对公众聚集场所人员密集的特点和现行规范适用上的局限性问题,本文就公众聚集场所火灾条件下的人员疏散性能化分析方法进行研究,构建了以安全疏散为主线的性能化分析技术体系,确定了保障人员生命安全的总体目标和人员安全疏散的性能指标可接受阈值。通过火灾场景设计和烟气蔓延模型的运用,归纳总结可用疏散时间的计算模型;通过分析现有疏散需要时间计算模型的不足,提出利用当量疏散速度解决疏散模型中火灾对疏散过程影响的问题。研究结果对建筑火灾疏散安全性分析具有重要的指导意义,为我国的安全疏散性能化分析方法体系的建立和应用提供参考。     

高层建筑火灾人员疏散和人员伤亡的模拟

基于建筑火灾全风网网络模型的基础上 ,结合紧急疏散模型 ,模拟火灾时期疏散时间和建筑物内人员滞留的情况 ,同时也可以模拟可能出现的伤亡情况 ,有助于高层建筑的疏散系统设计 ,为火灾的再现提供了一个有效的分析工具 ,也为高层建筑火灾的风险评价提供了理论数据     

基于信息传播系统的人员疏散模型探讨

笔者提出了紧急疏散中狭义和广义信息传播原理,并在此基础上建立了一种基于信息传播系统的人员疏散计算机模型。狭义信息,即能被人员本身接受和作出反应可感知的信号,它的产生和传递对疏散过程有直观而显著的影响。而广义信息则是其进一步延伸,包括了疏散过程中各种具体行为和作用结果。为了更全面地模拟和再现疏散过程中人员行为,使用的模型引入了狭义的信息传播原理。该模型由4个子系统构成,即人员模型、信号模型、建筑模型和特殊场景模型,较为充分地考虑了火灾疏散中的关键因素。运用该模型不但可以对疏散中的人员特殊行为进行理论研究,而且可以为实际工程(如地铁站、体育场馆、教学楼、医院等高风险场所)进行疏散安全论证提供帮助。     

高层建筑火灾疏散的灰色欧几里德关联度安全评估模型与应用

高层建筑内人员集中、垂直疏散距离长、烟气垂直方向扩散快,火灾情况比一般建筑复杂,因此需要对高层建筑火灾时安全疏散进行评估。依据高层建筑火灾特点建立基于灰色欧几里德关联理论的疏散安全二级评估模型,分析并建立了适用于二类高层建筑火灾疏散的评估因素集、权重集和参考标准集。该模型通过比较样本序列与安全评估等级序列的灰关联度,得到样本的火灾疏散安全等级,并找出影响安全疏散的关键因素,指出薄弱环节。并通过实例验证了该模型的可行性。     

疏散路径受阻情况下的人员疏散模型及算法

建筑火灾中,随着火势的不断增大和烟气的不断增多,随时会有某条疏散路径因被火势或烟气封堵而不能正常通行的情况发生。针对此情况下的应急疏散问题,以待疏散人员全部完成疏散所需时间最短为目标,以结合疏散路径的通行能力合理分配待疏散人员为原则,运用Dijkstra算法对网络中的最短路径进行求解,并结合网络流控制的方法实现疏散人员的合理分配,建立了疏散路径受阻情况下的人员疏散模型,并提出了该模型的算法思想及算法步骤,最后结合算例进行了验证。验证结果表明,该模型及算法可行、有效,既可较好地避免因大量人员选择相同疏散路线而造成的拥堵,还提高了疏散网络的整体使用率,又有效缩短了人员的疏散所需时间。     

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。     

复杂建筑空间人员应急疏散的无人机引导模型研究*

为提升紧急情况下复杂建筑空间中应急疏散引导的疏散效率,采用仿真模拟方法,提出1套可适用于复杂建筑空间人员应急疏散的无人机引导模型,该模型通过改进传统算法和构建新方法,实现无人机空间遍历移动规则寻优、无人机引导路径寻优以及基于“障碍物空间场域”建筑空间区域划分。研究结果表明:相较于没有无人机引导,采用单无人机和多无人机协同引导疏散,可大幅缩短整体疏散时间,有效减少疏散路径当量长度,提高疏散效率并保证路径安全,为无人机在应急救援和疏散的应用提供新思路。     

大型商业建筑中的性能化设计问题探讨

本文分析了大型商业建筑的建筑特点、火灾特点及火灾危害性,并基于性能化防火设计的理念,针对某大型商场的建筑特点和性能化问题,提出了通过设置防烟走廊阻止火灾高温烟气进入作为疏散临时安全区的中庭的设计方法。在合理估算建筑内火灾和人员荷载的基础上,选用合适的模型,通过对火灾情况下的烟气蔓延和人员疏散进行数值模拟和分析,验证了防烟走廊的设置可有效提高中庭的防火安全性能。     

双出口疏散吸引区域模型建立与模拟分析

为研究建筑体内人员疏散的出口选择行为,提出基于元胞自动机的人员疏散模型。以学校常见的双出口教室为例进行研究,建立双出口疏散吸引区域模型,得出人员密度较低和较高时疏散吸引区域边界的函数表达式,指出人员密度较高时,边界函数基本满足边界到出口距离的平方之比等于出口的宽度之比;通过对出口宽度、人员数量和出口位置等参量进行仿真分析,充分验证了提出的双出口疏散吸引区域模型的合理性;研究结果有助于合理分配疏散人员,充分发挥建筑疏散的潜在能力。     

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。     

基于家庭集群模式的高层住宅紧急疏散模型优化

为建立适用于我国高层民用住宅特点的紧急疏散模型,为评价高层住宅建筑安全性、指导人员逃生提供科学依据。通过问卷调查和实际观测,分析家庭疏散对象的心理特征,对传统紧急疏散模型进行优化,提出以家庭为单位的集群紧急疏散模型,并进行仿真。仿真模型以社会力模型为基础,通过分析和计算家庭内部成员与外部人员2种不同的"社会心理力",进而体现集群疏散的宏观特征。仿真结果分析了家庭集群疏散与传统紧急疏散,这2种情况下主要交通参数的差别,论证了家庭集群疏散模型的科学性和合理性。     

基于区域网络人员疏散模型的计算机仿真

在分析国内外已有安全疏散模型的基础上,结合区域模型思想,提出了以功能单元为基础的精细网格区域疏散模型(区域网格疏散模型).区域网格疏散模型根据建筑单元的功能设置各单元的人员密度,而疏散过程中人员运动速度受人员密度的影响.以MATLAB为开发平台,完成了界面窗口建立、各控件内部计算处理函数语句编程等工作,开发了区域网格疏散仿真程序(Zone Grid Evacuation Simulation Software,ZGESS).该程序可显示各楼层不同时刻的人员分布情况及整个建筑物人数随时间的变化.对建筑人员疏散的实例分析表明,区域网格疏散仿真程序能够模拟人员疏散的运动过程,并可将各单元及整个区域内的疏散全过程动态显示出来.     

基于多因素出口选择的建筑疏散指示优化设计

建筑疏散指示标志关系到人们的生命安全,为了寻找一种更为有效的引导疏散的思路,实现紧急疏散时合理、有效地引导人员逃生,提出了以疏散人员到出口的距离、出口宽度和出口区域人员密度三个因素为基础的出口选择模式作为建筑疏散指示标志的设计规则;研究了仅考虑距离因素选择出口时疏散人员分配失衡的现象,展示了以人员到出口的距离、出口宽度、出口区域人员密度三个因素为基础的出口选择引导模式对建筑疏散的优化效果。研究结果表明:根据距离、出口宽度和出口区域人员密度三个因素来确定疏散指示标志设计的规则,避免了人员密集建筑场所“就近出口”带来的不利因素,实现了疏散资源的高效利用。     

基于模糊规则和BFS算法的行人疏散模型研究*

为建立更加真实的行人疏散模型,基于模糊规则和广度优先搜索（BFS）算法,利用元胞自动机,提出1种优化的行人疏散模型。引入动态模糊速度规则,建立移动速度与周边环境的模糊对应关系,从而模拟行人在不同环境下的运动速度;通过设定危险度规则,使用基于双端队列的BFS算法快速计算每个格子距离安全出口的“静态危险度”,并与出口处人群密度的“动态危险度”耦合,使元胞自发地向“总危险度”更低的方向移动;结合动态速度规则建立1种基于排队理论的出口疏散机制。结果表明:所建模型能够再现行人流自组织现象,真实地反应行人不同的移动方式以及疏散的具体过程;模型考虑了出口排队疏散机制对疏散时间的影响,使疏散效率得到提高,为行人疏散模型的建立以及公共场所的设施布局等应急疏散预案提供有效参考。     

人员非均匀分布条件下的疏散引导方向优化算法研究

在紧急疏散中,疏散引导标识或疏散引导人能够帮助人员快速找到最近出口,有效减少疏散时间。疏散引导标识或人的引导方向一般是根据建筑布局情况预先进行设计,当前位置的引导方向指向最近的疏散出口。本文综合考虑了建筑布局及人员分布情况,提出了人员非均匀分布条件下的疏散引导方向优化算法。该算法以Togawa疏散时间经验公式作为估价函数,通过多次迭代的方法,求解疏散引导方向的优化值。以双出口的疏散场景为例,利用疏散软件Legion对优化前后疏散引导方向下的疏散时间进行了比较分析。结果表明,优化后的疏散引导方向能够引导人员充分利用疏散出口,疏散时间较仅考虑建筑布局所设计的疏散引导方向的模拟值降低了近四分之一,大大提高了疏散效率。     

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。     

大型建材家居商场安全疏散研究

本文通过分析大型建材家居商场的建筑特征,得出某建材家居商场安全疏散的解决方案,并提出可用消防性能化设计评估方法来验证其安全疏散解决方案的科学合理性。     

火灾科学需深入研究的课题探讨

火灾科学是系统的科学,它涉及多个技术领域。从科学发展和现实角度,提出当前的火灾科学在城市消防规划、高大空间建筑防火设计综合方法、多层地下交通枢纽防火研究、安全疏散心理和机理研究、火灾自动报警系统的关联研究、建筑防排烟技术研究、建筑结构耐火性能研究等10个技术领域需深入研究的课程,以最终实现基础理论、实用方法、先进技术和科学管理一体化。