虚拟现实技术与火灾时人员应急疏散行为研究

分析人员疏散行为的目标规则、约束规则和运动规则 ,以及三者之间的相互关系 ;研究了人员疏散的行为规律 ;提出了建立建筑物火灾事故的虚拟现实环境 ;建立并完善人员应急疏散行为数据库 ;进行了人员应急疏散行为的模拟和建筑物安全疏散性状的概率危险性评价。其研究成果可用以直观、具体地指导建筑物安全疏散设计和火灾安全管理 ,并且可作为应急决策和消防演习的一种非常有价值的参考工具     

考虑抢行行为的恐慌状态人员疏散研究*

为研究恐慌状态下人员抢行行为对整体疏散效果的影响,建立考虑抢行行为的恐慌状态人员疏散元胞自动机模型,基于恐慌情绪算法将人员分为恐慌者和非恐慌者,通过改变恐慌者抢行概率体现抢行行为,并模拟仿真分析初始人员密度、恐慌情绪转化、抢行概率对人员疏散影响,对疏散过程中特殊现象进行分析。研究结果表明:人员密度适中时,抢行行为能够减少恐慌者数量,加快恐慌者转换进程,疏散时间随抢行概率增加而减小,疏散过程中存在恐慌聚集和两端疏散现象。研究结果可为突发事件下人员紧急疏散提供理论支持。     

基于车辆停靠随机性的公路隧道火灾逃生概率研究

为研究公路隧道火灾时横洞口车辆停靠随机性对被困人员逃生概率的影响，基于马尔科夫链分析车辆跟随行为以确定横洞口车辆停靠概率，并通过数值模拟得到营尔岭隧道在不同火灾规模和通风速度下的可用安全疏散时间及横洞口不同车辆停靠情况下的必需安全疏散时间，进而确定各火灾场景下被困人员逃生概率。结果显示：横洞口有车辆停靠会影响被困人员疏散路径，降低门流率，火源位于横洞口时上游横洞口门流率最大值降低约40%;被困人员全体逃生概率随纵向通风速度的提升而增大，在5 MW、20 MW、50 MW的火灾规模下，通风速度分别达到其临界风速1.7 m/s、3.2 m/s、4.0 m/s后，车辆停靠随机性影响可忽略，逃生概率为100%;当风速未达到临界风速时，车辆停靠会降低被困人员安全疏散概率且大型车的不利影响更显著。     

火灾时建筑内人员安全疏散可靠性的数值计算

运用一次二阶矩法(FOSM)的可靠指数概念,建立建筑火灾安全人员安全疏散随机不确定性分析方法,给出了可靠指数β的计算程序。案例结果分析表明,运用FOSM可以计算火灾环境下人员安全疏散的可靠概率。     

模糊综合评价法在疏散时间影响因素研究中的应用

人员疏散是一个复杂的运动过程,人员疏散时间受众多因素影响,具有一定的模糊性和随机性。该文将人员安全疏散作为一个系统进行分析,从疏散场所、疏散人员以及疏散环境三个角度分析影响人员疏散时间的因素,构建出人员疏散时间的评价指标体系。结合模糊综合评价法的基本原理和步骤,建立人员疏散时间影响因素的三级模糊综合评价模型,并应用该模型对某高层建筑火灾中影响人员疏散时间的因素进行模糊综合评价。     

基于蚁群算法的油田井场疏散路径研究

针对油田作业现场的人员疏散问题，通过实测得到作业人员及设备的空间分布特征，构建二维环境地图，利用蚁群算法计算作业人员的最优疏散路径，并对不同工种作业人员分类研究，划分得到井场疏散重点区域。研究结果表明，发生突发事件后，井场内作业人员的疏散时间为31.6 s，按照疏散距离由大至小分别为压裂车操作人员、储罐试油队人员、配液操作人员及其他辅助人员。为了有效提高井场作业人员的疏散效率，应确保设备间预留足够的安全距离，设备与井场边界有一定的空间，应急集中区域不被占用和遮挡。     

高层建筑火灾中安全疏散的评价分析

由于高层建筑的迅猛发展,高层建筑的火灾防范和安全疏散成为一个重要的研究课题。笔者阐述高层建筑的火灾特点,以及人员安全疏散的安全评价在消防中的重要作用;综述火灾危险分析的方法;介绍几种可以用于安全疏散的评价方法,并结合各种评价方法的优缺点进行了比较。根据实际情况,选择了模糊综合评价法对某一高层建筑作了简单的算例,从其结果中可以看出:疏散楼梯、防排烟和通风空调系统及事故疏散标志、通信设备存在一些问题,需要整改,以确保人员疏散的安全性;制定相应的应急预案,调整人员疏散策略,确保火灾中人员安全、及时、迅速撤离火灾现场,至安全区域。     

基于Dijkstra算法的火灾环境下人员疏散仿真方法

模拟建筑物内火灾情况下人员安全疏散,提出一种基于Dijkstra算法的人员疏散仿真方法。该方法借鉴网络路由的思想,综合考虑在人员动态疏散过程中发生的通道、路口损坏,人员拥堵等情况,采用RIP选路协议中的DV算法,实时计算最佳逃离路径(最低耗费路径);同时,利用路由转发机制,辅助人员决策疏散方向。     

基于贝叶斯网络的化工企业人员应急疏散研究

在化工行业事故中,应急疏散是减少人员伤亡的重要屏障.为分析化工企业火灾事故情景下人员应急疏散成功概率,首先运用鱼骨图对影响人员应急疏散的因素进行定性分析,在此基础上构建贝叶斯网络模型.基于该模型,通过资料数据统计、现场调研和文献查阅得到先验概率,通过三角模糊计算条件概率,进而运用Netic软件定量分析方法计算得到人员应急疏散成功概率及失败后各影响因素发生概率.在此基础上运用动态贝叶斯网络的理念分析人员应急疏散的后验概率.最后,通过敏感性分析得出影响人员应急疏散的薄弱环节,为提高人员应急疏散成功率提供依据.结果 表明,人员自身的应急能力对应急疏散影响较大,应急演练是提高应急成功率的主要措施,同时,提高人员应急疏散成功率需要时常更新应急疏散的硬件和软件.     

单洞双线铁路隧道火灾人员疏散安全性分析

为了分析单洞双线铁路隧道火灾人员疏散安全性，基于单洞双线铁路隧道结构特点，分析不同火灾场景下人员疏散模式，利用火灾动力学模拟软件FDS，建立隧道火灾模型，分别研究火源位于车头和列车中部车厢内时可用安全疏散时间。利用Pathfinder软件，模拟人员折返路线与不同疏散口间距下人员疏散过程，分析必需安全疏散时间及其影响因素。研究结果表明:隧道发生火灾时，人员可用安全疏散时间与火源位置有关，必需安全疏散时间受疏散总人数、疏散口选择、疏散口间距等因素影响很大。在设计隧道疏散系统时，可通过减小疏散口间距和设置明显的疏散设施指示标识，减少人员疏散所用时间。     

Development of a 3D risk analysis technique for fire disaster and its application on accident simulation of a public site

In this research, we constructed a three-dimensional fire risk analysis technique (3D-FRAT) for common building fires. To demonstrate its effect, the 3D-FRAT employed a self-developed 3D risk-calculating module in combination with the Fire Dynamics Simulator (FDS) software to simulate the Welcome Restaurant accident that happened on February 15, 1995 in Taichung City, Taiwan. This study only focuses on thermal radiation and provide a preliminary method to quantify a fire risk. Different firefighting equipment that comply with the related building and fire-preventive regulations have been used in the simulations to test their mitigating effectiveness on the accident. The results were shown by animation, 3D pictures, and sliced pictures to facilitate the researchers’ understanding of human hazards caused by thermal radiation or smoke in a specific fire accident. The minimal personnel escaping times for different hazardous factors were estimated; various firefighting designs that can reduce loss of human life and property were also perused. According to the simulation results, the individual risk values in Welcome Restaurant were between 3.108 × 10⁻⁹ to 2.719 × 10⁻⁵ (deaths/year). It is foreseeable that the 3D-FRAT can become a useful tool for related organizations to choose better fire-resistant buildings or fire-fighting equipment in the future.     

高层建筑火灾风险的概率模糊综合评价方法

火灾风险评价是减小和控制高层建筑火灾的基本手段。目前 ,高层建筑火灾风险的评价方法很多 ,但是很少有将概率方法与模糊评价方法相结合进行火灾风险评价的。笔者基于对高层建筑火灾风险因素的综合分析 ,建立了高层建筑火灾风险的概率模糊综合评价模型 ,并以具体的工程实例 ,论述了该数学模型在高层建筑火灾风险评价中的应用 ,目的在于为高层建筑火灾风险评价方法的研究提供一种新的尝试 ,为采取合理的火灾防治技术措施在理论上、方法上提供有益的指导。     

New approach to calculate the probability of ignition

The probabilistic approach to the evaluation of fire hazard and the effectiveness of fire-precaution measures enables a rational response to the randomness of fire outbreaks. This article employs the statistical analysis methods to elucidate the causes for the ignition of fire on a random sample of industrial buildings in the Republic of Slovenia. The analyses are based on the Structural Equation Modeling (SEM), which is a well established and important statistical analysis technique in the fields of social science, biology, psychology and medicine, but hitherto rarely applied in safety research. The results of the study demonstrate that for the analyzed random sample of industrial buildings the frequency of fire outbreaks statistically significantly depends only on the presence and the probability of exposure to the heat sources (flames, sparks, and hot surfaces), but does not significantly depend on the available quantity of flammable materials within the industrial structure.     

基于正交试验响应面法的烟气层概率分布计算

为计算随机参数下火灾烟气层温度和厚度的概率分布,该文提出了基于正交试验响应面的可靠度计算方法。通过正交试验表确定分析计算参数组,并借助火灾动力学分析软件计算不同参数组下烟气层的温度和厚度响应,进一步拟合出输入参数和输出参数的响应面函数,在此基础上结合验算点法计算烟气层温度和厚度的概率分布,算例分析表明该方法具有计算精度高、计算量小的特点。     

火灾科学中计算机模拟的新进展

本文主要讨论了火灾计算机模拟的三种新的数值模型，即场区模型、场区网模型及综合模型；并运用此三种模型分别对三种情形下发生的火灾进行了计算机模拟，结果表明此三种模型是可行的。     

机械式立体停车库中巷道防火分隔效果研究

使用火灾CFD模拟软件Fire Dynamic Simulator(FDS)建立某机械式立体停车库的火灾动力学模型,研究停车库内巷道的防火分隔作用和巷道顶部的排烟窗对烟气的控制情况。确定了此机械立体停车库的火灾发生概率为0.00786起/年,并调研了车库汽车火灾的热释放速率模型。根据模拟结果,当巷道一侧一辆车着火后,巷道另一侧车辆受到的辐射热流密度为0.6kW/m2~2.0kW/m2,不会引燃巷道另一侧车辆,利用巷道空间作为防火分隔措施是可行的。巷道顶部自然排烟百叶对于控制烟气有着显著作用,在顶层距地面10m高度处,500s时仅起火停车单元及其对面停车单元能见度低于10m,而未开设排烟窗时整个车库能见度均降至10m以下,局部区域在2m以下。     

火灾中闭式喷头响应时间的概率分布特性研究

喷淋系统中闭式喷头响应时间受火灾增长因子、径向安装距离和喷头响应时间指数等因素的影响。通过对喷头响应时间的模拟数据的统计分析,建立了包含火灾增长因子、径向距离和喷头响应时间指数等参数的喷头响应时间模型。考虑火灾增长因子和径向距离的随机性,获得了喷头响应时间的概率分布特性。研究结果表明,径向距离和火灾增长因子对喷头响应时间的分布特性影响显著。随着火灾增长因子的增大和径向距离的缩小,喷头在较短时间内响应的概率增大。随着径向距离的缩小,喷头响应时间指数对喷头响应时间分布的影响变小。研究可为优化喷头布置和评估喷头响应的有效性提供分析工具。     

建筑物内人员安全疏散"性能化"评价方法的研究

安全疏散设计是建筑防火设计的重要方面,而建筑安全疏散评价对于确保火灾中人员的生命安全具有重要意义.本文基于"性能化"防火设计的思想,对影响建筑安全疏散的因素进行了分析,并对安全疏散的必要性能和评价程序进行较为全面的研究,其中包括烟气的评价、人员疏散能力的评价、疏散路线合理性的评价、疏散对策的评价等,最后以具体的案例进行了分析,目的在于为我国"性能化"防火设计提供理论及方法上的指导与帮助.     

Evaluation on consequences prediction of fire accident in emergency processes for oil-gas storage and transportation by scenario deduction

This paper takes the safety in emergency processes as the starting point, from the perspective of scenario deduction, to study the consequences of fire accidents for oil-gas storage and transportation. Through the statistical analysis of actual accident cases, 19 frequently occurring basic scenarios in emergency processes are summarized. The scenario evolution paths of fire accidents for oil-gas storage and transportation are given by analyzing the evolution law of the accident development. Fuzzy numbers are introduced to express experts' qualitative judgment on accident scenarios. The empirical probabilities of scenario nodes are obtained by defuzzification calculation, and the state probability of each scenario node is calculated by using the dynamic Bayesian network joint probability formula. Under the comprehensive consideration about the probability statistics of actual accident cases, the critical scenario nodes on the evolution path and their final scenario probabilities are jointly determined to realize the optimization of the scenario evolution path. By constructing the correlation between the optimized scenario evolution path and the accident consequences, an accident consequence prediction model is established. The occurrence probability of accident consequences is calculated by the defuzzification method and dynamic Bayesian network. The accuracy of the consequence prediction model is verified by the July 16 Dalian's Xingang Harbor oil pipeline explosion accident. The research results provide scientific basis for helping decision makers to make the effective emergency measures that are most conducive to the rapid elimination of accidents and reducing the severity of accident consequences.     

Fuzzy fault tree analysis for fire and explosion of crude oil tanks

Crude oil tank fire and explosion (COTFE) is the most frequent type of accident in petroleum refineries, oil terminals or storage which often results in human fatality, environment pollution and economic loss. In this paper, with fault tree qualitative analysis technique, various potential causes of the COTFE are identified and a COTFE fault tree is constructed. Conventional fault tree quantitative analysis calculates the occurrence probability of the COTFE using exact probability data of the basic events. However, it is often very difficult to obtain corresponding precise data and information in advance due to insufficient data, changing environment or new components. Fuzzy set theory has been proven to be effective on such uncertain problems. Hence, this article investigates a hybrid approach of fuzzy set theory and fault tree analysis to quantify the COTFE fault tree in fuzzy environment and evaluate the COTFE occurrence probability. Further, importance analysis for the COTFE fault tree, including the Fussell–Vesely importance measure of basic events and the cut sets importance measure, is performed to help identifying the weak links of the crude oil tank system that will provide the most cost-effective mitigation. Also, a case study and analysis is provided to testify the proposed method.