人群密度对人群拥挤事故的影响

为了研究公共场所的人群密度与拥挤事故的发生概率.基于连续人群流动模型,从人群密度角度探讨了人群拥挤事故发生的机理.由于不同民族个体生理尺寸的差异,人群最大忍受密度不同,以此作为判断人群拥挤事故的标准,并结合我国情况提出我国人群最大忍受密度为9人/m2.最后模拟了某个拥挤事故场景,用该模型对其进行拥挤事故分析.结果表明,连续人群流动模型可以用于预测拥挤事故的发生,对预防和控制人群拥挤事故具有一定的指导意义.     

城市公共场所人群拥挤踩踏事故分析

城市公共场所人群高度聚集、流动性大,紧急状态时常发生群死群伤的拥挤踩踏事故,造成大量人员伤亡和恶劣的社会影响。笔者首先提出拥挤踩踏事故分析的一般方法,并用群集指数来表征人群高度聚集这一参量;通过对近年来国内外人群拥挤踩踏事故的分析,认为该类事故以人群高度聚集为条件,由公众造成又危害公众,具有诱因众多、发生突然、难以控制等特点;强调事故预防和控制重点是建立事故应急机制,加强人群的管理和疏导等;同时从公共场所的性能优化设计、人群素质和群集密度、人群管理控制以及信息交流等方面分析其事故原因及提出相应对策,对预防此类事故发生,减少群集伤亡有重要意义。     

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.     

基于大数据的大型活动拥挤踩踏事故预警分析研究

为预防大型活动拥挤踩踏事故发生,以拥挤踩踏事故为研究对象,结合系统安全理论和预警原理,运用大数据技术建立拥挤踩踏事故预警模型。以上海外滩拥挤踩踏事故为实例,通过热力图预警分析、人群流向预警分析和地图搜索量预警分析,在事故发生前进行监测、识别、诊断和评价,得出存在事故早期征兆,属于Ⅱ级预警范围,应启动预警对控措施;并将预控对策与当晚实际事故发生过程中采取的对策进行对比,进一步说明基于大数据技术的拥挤踩踏预警对上海外滩拥挤踩踏事故预防和控制的有效性,相关预警技术和方法可为大型活动科学预防和控制拥挤踩踏事故提供技术支撑。     

中小学校园拥挤踩踏事故风险评估指标研究

为研究诱发中小学校园拥挤踩踏事故风险因素,根据近年来21起典型事故统计结果,设计调查问卷,在问卷信度检验结果满足良好的相关水平和一致性的基础上得出中小学校园拥挤踩踏事故影响因素分为4个方面,9个因素。基于数据处理系统(DPS),引入非参数投影寻踪回归模型的理论方法,对多维拥挤踩踏事故影响因素数据进行投影降维分析,利用交叉核实,进行非参数拟合,得出每一因素的权重值及事故发生预测值。拟合结果表明:人群失控、人群密度、时间限制3个影响因素更为重要,在校园拥挤踩踏事故日常预防中应多予重视,同时初步探讨影响因素权重在中小学拥挤踩踏事故评估中的应用,为进一步有效防止校园拥挤踩踏事故发生提供技术支持。     

公共建筑环境下行人行为特性及拥挤机理研究综述

介绍国内外对于公共建筑环境下行人行为特性及拥挤机理方面的研究成果,主要包括:自由流情况下的行人运动速度,人群运动的最佳密度,行人的年龄、文化、性别、退让距离、温度、旅行目的、运动方向和建筑设施类型对行人流速度和流量的影响,以及行人流的密度和速度关系。成果显示:各国学者在人群的速度、密度和流量之间的相互关系方面研究较多,所得的结论趋于一致;但对于影响行人流速度和流量的各种因素并没有进行深入的研究,尤其是拥挤情况下行人的心理状态和拥挤事故的相互关系。     

城市公共场所拥挤踩踏事故的应对

本文通过统计分析2000~2014年全球发生的拥挤踩踏事故起数及伤亡人数的规律,发现拥挤踩踏事故具有诱发原因复杂、突发性、难以控制性、易造成群死群伤等特点。为有效防止事故发生,从政府管理的层面提出城市公共场所应从现场管理、信息化、宣传教育和应急预案四个方面加强对拥挤踩踏事故的预防与控制。     

大型活动客流监测预警方法研究

随着我国经济文化的发展,大型活动日益增多,大型活动中人群拥挤事故作为大型活动事故预防控制的重点,逐渐引起人们的重视.本文从观众结构、时间分布、空间分布及运动性特征四方面分析了大型活动客流的相关特性;论述了大型活动安全监测的内容与方法,确定了安全监测的重点部位;从安全容量、安全密度、安全速度、密度变化率和速度变化率五个角度提出了大型活动客流风险的预警方法,并比较了各类方法的优缺点.研究成果为保障我国大型活动的顺利召开,避免拥挤踩踏事故的发生有一定的借鉴意义.     

城市重点公共区域人群聚集风险的实时定量技术

城市公共区域人群高度聚集且流动性大,紧急状态时易发生群死群伤的拥挤踩踏事故,造成大量人员伤亡和社会负面影响。在FIST模型的基础上,提出以人员密度（D）、人员特性（C）、人与人的相互作用（I）以及人群聚集环境（E）作为表征公共场所人群聚集风险的基本参数,接下来对四个参数进行了相应的技术分析。第一,利用人群监控技术估计人群密度;第二,通过现场监测网络得到的人群压力值来表征人与人相互作用的强度;第三,忽略了个体差异对人群整体的影响;第四,把公共场所中导致事故发生的影响因子归结为综合扰动强度,并建立了相应的数学模型表征了这种强度的大小。最终建立了描述人群聚集风险的DICE模型。同时,给出了人群密度阈值、人群压力阈值以及人群聚集风险的总阈值及其判断标准,整个工作将人群聚集风险实时定量及管理技术推向了实用化的道路。     

人群聚集场所拥挤踩踏事故原因分析与对策

2000-2007年人群聚集场所发生拥挤踩踏事故的数据统计分析表明,拥挤踩踏事故的发生频率和伤亡人数均呈现随机分布,根据这些事故数据总结出此类事故发生的一般性原因,并提出教育与管理相结合的事故预防对策.     

气体密度和初压对炸药爆炸压力衰减的影响

为研究气体密度和初压对爆炸压力的影响,以球形装药为例,在LS-DYNA中模拟不同气体密度、环境初压和真空度条件的TNT炸药爆炸,分析空气冲击波的形成过程和衰减规律。研究结果表明：在爆炸初期冲击波的波阵面位于爆炸产物边界,产物压力与冲击波压力存在强耦合作用;随着爆炸产物自身压力下降,其膨胀速度减慢,冲击波开始与爆炸产物分离,当产物中心压力下降为环境初压时,冲击波与爆炸产物彻底分离,其后以空气冲击波的形式独立传播。降低气体密度可以通过抑制冲击波形成,大幅降低爆炸压力;减小环境初压则通过加快冲击波的衰减速度,也可以在一定程度上降低爆炸压力。相较于单独改变密度和压力,提高真空度对冲击波压力的减小效果更好;近真空环境下无法形成空气冲击波,爆炸压力衰减速度快。     

Observation study of pedestrian flow on staircases with different dimensions under normal and emergency conditions

Compared with horizontal motion, there were several characteristics in staircase movement. This study focused on the movement characteristics in staircases of typical student crowds and the quantitative relations of flow rate-speed-density in different dimensions of staircases and different circumstances were obtained. Basic data concerning daily movement when classes were over and an evacuation drill for college students was collected through analysis of video observation. From the analysis, the following conclusions can be given: some typical characteristics of pedestrian movement in staircases were found, such as queuing behavior at platform, merging flow at staircase entrance, and subgroup behavior. Movement on stairs was markedly slower than the horizontal motions. In normal condition, the number and initial speed of students entering the staircase affected observably the pedestrians flow, and the impact of staircase attributes (riser, tread, slope, etc.) cannot be neglected. In different conditions, the characteristics of pedestrian movement were quite different, and the influence of the speed on the density was more significant in the emergency condition. The study highlighted the amassment phenomenon at the bottom of the staircase and the potential influence of stair widths to evacuation efficiency in evacuation drill.     

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.     

Mechanisms of high-pressure hydrogen gas self-ignition in tubes

This paper describes a numerical and experimental investigation of hydrogen self-ignition occurring as a result of the formation of a shock wave. The shock wave is formed in front of high-pressure hydrogen gas propagating in a tube. The ignition of the hydrogen–air mixture occurs at the contact surface of the hydrogen and oxidant mixture and is due to the temperature increase produced as a result of the shock wave. The required condition for self-ignition is to maintain the high temperature in the mixture for a time long enough for inflammation to take place. The experimental technique employed was based on a high-pressure chamber pressurized with hydrogen, to the point of a burst disk operating to discharge pressurized hydrogen into a tube of cylindrical or rectangular cross section containing air. A physicochemical model involving gas-dynamic transport of a viscous gas, detailed kinetics of hydrogen oxidation and heat exchange in the laminar approach was used for calculations of high-pressure hydrogen self-ignition. The reservoir pressure range, when a shock wave is formed in the air that has sufficient intensity to produce self-ignition of the hydrogen–air mixture, is found. An analysis of governing physical phenomena based on the experimental and numerical results of the initial conditions (the hydrogen pressure inside the vessel, and the shape of the tube in which the hydrogen was discharged) and physical mechanisms that lead to combustion is presented.     

Shock-induced ignition of hydrogen gas during accidental or technical opening of high-pressure tanks

This paper is devoted to the numerical and experimental investigation of hydrogen self-ignition as a result of the formation of a primary shock wave in front of a cold expanding hydrogen gas jet. Temperature increase, as a result of this shock wave, leads to the ignition of the hydrogen–air mixture formed on the contact surface. The required condition for hydrogen self-ignition is to maintain the high temperature in the area for a time long enough for hydrogen and air to mix and inflammation to take place.

Calculations of the self-ignition of a hydrogen jet are based on a physicochemical model involving the gas-dynamic transport of a viscous gas, the kinetics of hydrogen oxidation, the multi-component diffusion, and the heat exchange. We found that the reservoir pressure range, when a shock wave formed in the air during depressurization, has sufficient intensity to produce self-ignition of the hydrogen–air mixture formed at the front of a jet of compressed hydrogen. We present an analysis of the initial conditions (the hydrogen pressure inside the vessel, the temperature of the compressed hydrogen and the surrounding air, and the diameter of the hole through which the jet was emitted), which leads to combustion.     

水不耦合装药对深孔预裂爆破应力波能量的影响

从理论上探讨了在深孔预裂爆破过程中,水不耦合装药对爆轰冲击波的形成和应力波传播规律的影响,利用Matlab编程求解了冲击波初始参数和沿爆破孔径向方向上传播到爆破孔孔壁处的参数;并根据弹性理论提出并求解了正入射情况下爆破孔孔壁表面上的初始冲击压力。在淮南矿业集团丁集矿进行了水不耦合装药深孔预裂爆破实验,并对实验获得的应力波信号进行归一化频谱分析研究。数值计算和现场实验均表明:通过在煤层中进行深孔预裂爆破实验研究发现,当ξ的值为1.5左右时,爆生应力波在10~50Hz内的分能量最强,同时具有最高的信噪比,这与理论计算结果相吻合。因而,在利用煤层爆破强化增透技术时应将不耦合装药系数设计为1.5左右,同时适当加大爆破药柱的用量,以获得最佳的增透效果。     

障碍物对瓦斯爆炸冲击波影响研究

为研究障碍物对瓦斯爆炸冲击波传播规律的影响,利用水平管道式气体——粉尘爆炸实验装置,测试并分析障碍物数量、尺寸和壁面粗糙程度对瓦斯爆炸冲击波超压、冲击波传播规律的影响。结果表明:障碍物对瓦斯爆炸过程中冲击波传播规律具有重要影响。障碍物存在时,改变了爆炸冲击波的传播规律,提高了冲击波超压的最大峰值压力,且随着障碍物数量和尺寸的增加,这种激励作用越明显。随着壁面粗糙程度的增大,瓦斯爆炸冲击波超压明显增大。研究结果对井下巷道瓦斯爆炸冲击波的防治具有一定的指导意义。     

激波与森林作用的实验研究

利用激波与森林的作用,有可能成为森林灭火中的一项新技术,本文报告了激波与林带作用的实验模拟方法,实验技术与装备,测试和显示手段等基本技术环节。激波在林地,林带中的传播和衰减,以及其它物理现象由纹影方法作了显示。激波诱导的压力场也作了测量。研究表明,以激波管为基础的模拟技术是成功的,实验结果对于进一步认识激波与林冠火阵面的相互作用有很好的先导意义。     

LPG球罐BLEVE过程中超压与热耦合效应模拟研究

为评估LPG球罐发生BLEVE过程中超压与热耦合效应对化工企业抗爆控制室和避难所选址的影响,采用TNO多能法数学模型计算冲击波超压,采用多源数学模型计算火球热辐射。编写MATLAB计算程序,并应用ANSYS模拟二者破坏效应的耦合作用。LPG球罐发生BLEVE过程中,爆炸冲击波的传播速度、持续时间和火球的传播速度、持续时间不同,爆炸冲击波主要在燃料高速抛散的初期形成,之后基本与火球脱离。分别模拟计算冲击波超压和火球热辐射对抗爆控制室和避难所的影响,结果表明：抗爆控制室选址只需考虑爆炸冲击波的影响;避难所选址需要考虑冲击波超压和火球热辐射作用双重影响。在研究基础上提出,LPG球罐附近人员逃生的避难所应设置在球罐防火堤外紧邻防火堤处的地下,应具有抗震、防渗、防火、防中毒窒息等功能。人员应在BLEVE发生前进入避难所才能逃生。     

200 MW燃气流风洞高压氧气系统安全操作分析

为保证200 MW燃气流风洞高压氧气系统安全运行,从初始能量出发,对高压氧气系统充气、供气、排气时管道内的激波管流动、绝热压缩等过程进行安全分析,并提出针对性安全措施。结果表明:对于充气管道内存在的激波管流动,当驱动气体压力为20 MPa、被驱动气体压力为0.1 MPa时,激波反射后末端气体温度远远高于200 ℃,通过减小阀门开启速度,对阀前管道进行充气以减小上下游压差,可避免因绝热压缩产生的高温;供气管道充填时,管道内最高温度为73 ℃,通过控制充填速度,可进一步降低管道内氧气温度;通过高压排气、低压排气2种模式,可满足国标中对氧气流速的要求。研究结果可为氧气管道远程安全操作提供参考。