能见度对个体疏散速度及路径选择的影响研

为提供火灾条件下人员疏散基础数据,基于4层教学楼疏散平台,开展了不同能见度环境下个体疏散实验,研究了能见度对人员疏散速度及路径选择的影响。研究结果表明:正常能见度条件下,人员的平均疏散速度为（2.37±0.23）m/s,个体间疏散速度差异明显,随着能见度降低,人员的平均疏散速度呈现均匀下降趋势,个体疏散速度最终均趋近于（0.36±0.10）m/s;人员水平疏散速度显著大于下行疏散速度,且水平疏散速度受能见度影响更大;当能见度较高时,人员以视觉作为寻路方式,倾向于选择自己最熟悉的路线进行疏散;能见度较低时,人员主要依靠触觉作为寻路方式,即借助墙或楼梯扶手进行疏散,此时人员的路径选择受到周围围挡物的共同作用。     

能见度降低条件下楼梯上行疏散实验研究

为探究地下公共建筑能见度降低场景中,个体及小群体楼梯上行疏散特征,在某公共建筑楼梯间进行个体疏散和小群体疏散实验,分析不同能见度条件下个体在梯段及平台上的疏散速度、疏散行为、小群体特征等关键参数。研究结果表明：梯段速度受能见度影响程度大于平台速度,在正常能见度条件下,小群体行为会对疏散移动速度产生负面影响,在低能见度条件下,小群体行为有助于提升疏散效率,表现在小群体平均速度高于群体中最慢个体速度且小群体和个体之间的速度差异较小。     

大型购物中心人员疏散引导模拟优化研究

紧急情况下,大型公共场所人员在疏散过程中往往慌不择路,导致疏散设施使用不均、疏散路径拥堵、疏散难度加剧。针对该问题,以出口和楼梯等疏散资源得到充分利用为目标,提出疏散路径优化的基本思想,运用EVACNET4建立建筑网络疏散模型,并以某大型购物中心为实例对象,开展“无路径优化、无疏散引导”和“有路径优化、有疏散引导”2种情景下的疏散过程模拟及对比分析,通过引导疏散实现路径优化方案和疏散效率的提升。研究结果表明:有路径优化和疏散引导的方案可实现更短的疏散时间、更均衡的出口利用率。     

紧急疏散路径选择行为的实验研究

通过可控的人群疏散实验来分析紧急情况下的人群疏散规律。实验选取了建筑物出口位置、出口宽度设置作为实验变量开展。主要关注的参数有疏散时间和疏散速度。疏散人群在实验中自行选择认为最合适的路线。实验结果指出,在紧急情况下出口的距离和宽度共同影响了疏散的整体效率和疏散过程中的拥挤程度。女性的疏散行为值得关注,并且行人在疏散过程中,是分阶段决策疏散路径的,在仿真模型中可通过局部路径规划算法实现。疏散场景的布局对疏散效率的提高有较大影响,单纯增加局部出口的宽度以及缩短疏散路径对于提高整体疏散效率帮助不大。本研究成果对疏散模型的改进以及建筑设计有一定的指导意义。     

基于FDS的加油站便利店火灾模拟

为了研究加油站便利店火灾的发展规律,选择合理的疏散路线,使用 FDS软件对某加油站便利店进行火灾数值模拟。通过观察烟气扩散和动态升温过程,分析便利店的烟气扩散和升温规律,对比分析不同疏散路线上温度、烟气层高度和能见度的数据变化规律,分析选择不同疏散路线对人员安全疏散的影响。结果表明:在无火灾报警设备的情况下,卫生间等有隔断的设施会延迟设施内人员获得火灾信息的时间,不利于安全疏散;同等高度下靠墙区域受高温烟气影响较中央开阔区域更大;疏散时选择合理的疏散路线可以显著延长安全疏散时间。     

大型公共场所动态引导人移动路径设计方法

针对方向式动态引导在大型公共场所安全疏散中的重要作用,以及对动态引导人移动路径研究不足的现状,提出利用比值函数设计动态引导人移动路径的方法。并借鉴TSP(旅行商问题)方法的求解思路,提出可用于动态引导人移动路径优化的禁忌搜索算法。以一个内部布局较为复杂的大型公共场所模拟场景为例,利用MA-ESM疏散模型,分别模拟了引导人最优移动路径、最短移动路径和影响面积最大路径3种不同情景下疏散效果。结果表明,利用影响面积和路径长度比值最大的优化算法计算得出的引导人移动路径,既可满足在相同时间内引导更多的人员进行疏散,又可节省总体的疏散时间,充分保证疏散效果,验证了笔者所提出的动态引导人移动路径优化算法的合理性。     

Experimental study on an ultra high-rise building evacuation in China

With the development of modern cities, more and more ultra high-rise buildings have been built. Emergency evacuation of such buildings becomes one of the major concerns for building designers, building occupants and governments, especially after the disaster of 9/11. In this study we designed three experiments to investigate the process of ultra high-rise building evacuation. The experiments were performed in Shanghai World Financial Center, which is about 470 m tall. In the first experiment, the evacuation of a single pedestrian from the top floor to the first floor was performed. Movement characteristics such as mean speed and the time needed for evacuation were analyzed. In the second experiment, the mass evacuation process was captured by video cameras and the data were extracted out manually. The evacuees were distributed initially on floors 12–17, and were asked to evacuate through a staircase onto the refuge floor. On the refuge floor, i.e. the 6th floor, the evacuees were required to transit into another staircase to keep moving down to the ground floor. The characteristic space–time curves for each evacuee were extracted and analyzed. Parameters such as the mean speed and the evacuation time, as well as the characteristic of the transit process from one staircase to another were investigated. We at last mimicked and discussed the process of lift evacuation for an ultra high-rise building in the 3rd experiment. Evacuees located on the 41st and 65th floor were asked to move downward by stairs until they came to the refuge floors, where they would evacuate to the ground floor by lifts. The time characteristic of the mixed evacuation strategy was discussed. The basic data obtained from the experiments are useful for building designers and can be used to validate and refine ultra high-rise building evacuation models.     

特长公路隧道火灾烟气沉降特性对人员疏散影响的研究*

为研究特长公路隧道火灾烟气沉降对人员疏散安全的影响,通过数值模拟方法,对0,1.0,1.5 m/s和临界风速值4种不同纵向通风风速下隧道火灾烟气沉降特征进行研究,并分析不同风速下烟气沉降对人员疏散的影响。研究结果表明:在无纵向风时,烟气沉降现象较为明显,烟气下沉造成的不均匀烟气温度、能见度分布,提前终止人员疏散的进行;随着纵向风速的增加,沉降现象仍存在,但沉降点后移,对人员疏散的影响减小;在1.5 m/s的纵向通风条件下,火源下游500 m范围内烟气基本不发生沉降且能维持分层,此时几乎不影响火灾下游人员疏散。在实际应用中,火灾初期可先以1.5 m/s的分层风速值进行通风,待下游人员疏散后,再施加临界风速加快烟气排出。研究结果可为特长公路隧道火灾防治和疏散救援提供参考。     

公路隧道火灾发生位置与人群疏散通道仿真研究

利用EXODUS建立隧道的仿真场景,确定疏散人群仿真参数,并将出口工效OPS作为评价疏散效率的指标,分析不同火灾发生位置对疏散时间的影响。采用K-means算法分别对火灾发生位置和人群疏散通道位置进行聚类,并建立基于两者影响下的出口工效模型,通过对该模型求偏导,得出隧道火灾发生位置和人群疏散通道选择之间的关系。研究结果表明:火灾发生位置越接近人行横通道,疏散时间波动越大,人行横通道和隧道入口的疏散时间随人群疏散区域分界线变化,当火灾发生距人行横通道20~110 m时,变化明显,当距140~350 m时,变化平稳;出口工效OPS总体呈现不稳定的阶梯状变化趋势;火灾发生位置和人群疏散通道的最优位置呈线性递减关系。研究结果可应用于隧道应急指挥中心管理人员制定有效疏散路径和采取诱导分流人群措施。     

System dynamics research of non-adaptive evacuation psychology in toxic gas leakage emergencies of chemical park

Chemical industry park plays an important role in optimizing the allocation of resources, but an emergency may make a great deal of personnel casualty and property loss. Many casualties are not the result of accidents but are caused by extreme behavior because of the non-adaptive psychology of the evacuees. Panic is one of the non-adaptive psychological behaviors during an evacuation, which is influenced by a variety of factors. Based on the consideration of the disaster environment and the evolution of crowd emotion, a system dynamics model of panic spread is established by using Anylogic software, and simulation experiments are carried out for different disaster severity, visibility, and groups. The results show that the number of people with severe panic increase when visibility decreases or disaster diffuses. Besides, the appropriate proportion of groups can effectively reduce the cooling time of crowd and ease the fears. However, continue to increase the number of groups has no significant effect on the panic control. This work can provide some reasonable guidance for regional emergency evacuation in chemical park.     

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。     

基于蚁群算法的烟气中人员疏散路径选择优化

针对火灾烟气环境下的人员疏散问题,分析人员密度以及烟气能见度对疏散速度以及最佳疏散路径的影响。首先,得到烟气及人员密度对疏散速度的修正函数,并将该函数同蚁群算法的启发式信息函数进行耦合;其次,改进蚁群算法求解最佳路径的局限性,建立1种基于蚁群算法的人员疏散路径算法模型;最后,将算法模型应用于实例研究。研究结果表明:所提出的模型可较好地优化人员疏散路径,并进一步提高人员疏散效率。     

导向标志可见域的实验研究

在介绍可见域概念的基础上,将导向标志可见域转化为偏移角和观察距离的关系,开展了不同偏移角下导向标志观察距离的测量实验,分别测定了两种导向标志类型(电光源型和磷光型)在两种环境照度水平(正常照明和无照明)下,9种偏移角(0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°和80°)所对应的观察距离。实验发现随着偏移角的增加,观察距离非线性的减少,导向标志的可见域为椭圆形,该椭圆的短轴是偏移角为0°时的观察距离,该项实验的开展为导向标志可见域的确定提供了基础数据。     

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。     

考虑熟悉度与恐慌效应的人群引导疏散仿真算法研究*

为研究紧急情况下人群疏散行为特点,结合势场理论和多出口选择模型,建立考虑引导、熟悉度和恐慌效应的PFT-LMES人群疏散算法。通过搭建有障碍和无障碍2种室内场景,研究不同环境熟悉度以及行人密度下引导作用对人群疏散效果的影响。研究结果表明:引导作用能够提高疏散效率,平衡各出口利用率,引导效果随行人密度增加更加显著;总体疏散时间随引导强度的提高表现为先减小后增大;当接受引导的人数占总数的42%时,2出口各自选择人数与出口通行能力比例基本一致,引导效果达到最优;相对于环境熟悉度较高的人群,不熟悉环境行人的引导效果更为显著。研究结果可为大型场所的紧急高效疏散提供参考。     

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。     

行李箱携带人群汇流过程的基本图实验研究

行李箱携带者作为公共交通枢纽一种典型的人员类型,研究其对人群运动特征的影响对于公共设施的优化具有重要意义。开展了行李箱携带人群在六种汇流角度下的紧急疏散实验,比较了不同汇流角度对行人运动速度及疏散效率的影响,获取了不同汇流角度和不同测量区域的运动基本图。结果表明：1)在实验设置下,比较不同汇流角度?(出口宽度d=3.00 m)发现,?越小(30°),人群运动速度最大(1.86 m/s)、累计疏散时间最短。随着汇流角度的增大,人群运动速度呈现降低趋势(?=180°时,人群运动速度最小(1.40 m/s)、累计疏散时间最长)。表明汇流角度小的设施,有利于提高行人疏散效率;2)比较不同测量区域的基本图(汇流角度一定)发现,汇流交汇处的人群密度分布要小于离交汇处较远的测量区域;3)比较不同汇流角度的基本图(测量区域一定)发现,汇流交汇处的行人密度与流量主要分布在1.34 m^-2～2.15 m^-2与2.00 (m·s)^-1～3.50 (m·s)^-1之间。并且,在实验观测的密度范围内,行人流量随着人群密度的增加...     

基于自适应蚁群算法的化工园区毒气泄漏事故疏散路径规划*

为了降低人员在化工园区毒气泄漏事故中的伤亡风险,提出1种综合考虑疏散路径距离和毒性负荷值的自适应蚁群算法。通过建立路径评价函数,将疏散路径的毒性负荷值引入蚁群算法中,改进算法的信息素更新策略,采用启发式因子自适应调整策略并改进算法的启发式函数。运用Matlab软件进行仿真,将算法应用到某化工园区毒气泄漏事故中。研究结果表明:该自适应蚁群算法可以保持较高的搜索速度,在寻找距离最短道路的同时避开毒性负荷较高的疏散路径,可为化工园区毒气泄漏事故的应急疏散路径规划提供参考。     

基于Pathfinder的装配式建筑施工安全应急疏散研究*

为保障装配式建筑现场安全施工,提高紧急事件发生时现场施工人员安全疏散效率,利用Pathfinder软件进行建模,并结合人员体征、疏散速度和人员比例等进行仿真模拟,分析施工现场主体施工阶段预制构件、机械器具等物品堆放数量、位置规划和现场施工人员数量等因素对疏散时间影响。结果表明:装配式建筑现场施工人员疏散瓶颈区域为室内走廊和疏散楼梯口处;施工场地内物品堆放数量和位置规划对疏散时间影响较大;每层现场施工人员数量达到一定数值时,需采取限制措施。研究结果可为装配式建筑施工现场疏散通道合理规划和施工现场安全管理提供理论依据。     

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。