人员疏散计算与模拟方法对比

地铁火灾事故中人员疏散时间计算模型与仿真李杨杨(华东建筑设计研究院有限公司,南京210000)摘㊀要:结合地铁车站火灾事故中人员疏散过程的实际情况,综合考虑人员响应㊁客流下车㊁离开站台㊁通过检票口㊁通过楼扶梯和通道5个过程的客流实际疏散情况,开展疏散试验,对人员疏散行为进行定量研究,同时利用试验数据对疏散时间计算公式和疏散模型进行验证和参数标定,建立基于不同空间环境客流密度的地铁车站分段客流疏散时间计算模型㊂选取典型地下二层岛式地铁车站为研究对象,设定疏散场景及参数,应用所建立的计算模型对疏散时间进行计算,其计算结果与使用‘NFPA 130:轨道交通客运系统标准“所推荐的计算方法的计算结果接近,验证了分段客流疏散时间计算模型的可行性㊂最后,利用基于社会力模型的Anylogic 软件对疏散过程进行仿真,将仿真结果与计算结果进行对比,结果表明,本文提出的分段客流疏散时间计算模型的计算结果误差较小,相对较为合理㊂关键词:地铁火灾事故;疏散时间计算模型;疏散实验;Anylogic 仿真中图分类号:U491㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:16729889(2020)01008306采用日期:20181121第一作者:李杨杨(1989—㊀),男,助理工程师,主要从事交通运输规划与管理工作㊂Calculation Model and Simulation of Evacuation Time in the Subway Fire AccidentLI Yangyang(East China Architectural Design &Research Institute Co．,Ltd．,Nanjing 210000,China)Abstract :Combining with the actual situation of evacuation process in subway station fire accident,the actual evacuation situ-ation of passenger flow in the five processes of response,passenger flow getting off the train,leaving the platform,passingthrough the ticket gate,passing through the building escalator and passageway is comprehensively considered.The evacuation experiment was carried out to quantitatively study the evacuation behavior.The evacuation time formula and evacuation model were verified and calibrated by the experimental data.A passenger flow evacuation time model for subway stations based on passenger flow density in different space environments is established.The typical underground two-storey island subway station is selected as the research object,and the evacuation scenarios and parameters are established.The evacuation time is calcu-lated by using the established model.The calculation method recommended in ‘NFPA 130:Standard for fixed guideway transit and passenger rail systems“.Transit is also used to calculate the evacuation time.The calculation method is compared with the sectional evacuation time proposed in this paper.The calculated results are close to each other.Finally,Anylogic software based on social force model is used to simulate the evacuation process,and the simulation results are compared with the calcu-lation results.The calculation results of the sectional evacuation time proposed in this paper have small error and are relatively reasonable.Key words :subway station fire failure;evacuation time model;evacuation experiment;Anylogic simulation㊀㊀随着我国轨道交通的迅猛发展,地铁成为人们日常出行的重要公共交通工具㊂地铁线路大多数是地下敷设,其建筑结构复杂㊁疏散路线长㊁通风照明条件差㊁电器设备种类多且人员高度集中㊂一旦发生事故,若疏散不及时,极易造成重大人员伤亡,带来无法挽回的严重后果㊂近年来,许多学者和专家致力于轨道交通车站消防安全方面的研究㊂Chen 和Yang [1]从疏散人员的特点㊁疏散设施㊁疏散组织和管理3个方面进行研究,建立评估紧急疏散能力模型,为提高地铁车站的安全设计提供技术支持㊂Song 等[2]通过分析引导员数量㊁位置㊁传播方向及影响范围等因素对第17卷第1期2020年2月现代交通技术Modern Transportation TechnologyVol．17㊀No．1Feb．2020疏散效率的影响,得出疏散引导员的数量与疏散效率并非正比关系,合理地安排疏散引导员可以提高疏散效率㊁节约成本,过多反而会影响疏散效率㊂专家们虽然对如何提高人员疏散效率和如何提高车站紧急疏散能力做了大量的研究,然而,却并未形成一个评估疏散安全指标㊂Shi等[34]提出地铁车站评估疏散性能的4个关键指标,即平均行人密度㊁平均疏散时间㊁平均疏散长度以及平均疏散能力㊂其中,平均疏散时间是评估地铁车站疏散性能和疏散能力的重要指标㊂关于疏散时间的计算方法,我国‘地铁设计规范“(GB50157 2013)[5]和美国‘NPFA130“(2014)提及较早,但两种规范均存在不足之处[6]㊂如‘地铁设计规范“(GB50157 2013)仅仅考虑人行楼梯和自动扶梯的通行能力对疏散时间的影响,忽略了客流移动速度㊁闸机及出入口通道等因素对疏散时间的影响;‘NPFA130“(2014)综合考虑通道㊁人行楼梯及自动扶梯的通行能力对疏散时间的影响,比较接近实际,但却忽略了人员响应时间和乘客下车时间的影响㊂有鉴于此,笔者认为有必要以典型地铁车站为例,根据人员在地铁火灾疏散过程中的实际情况,建立考虑人群密度与速度关系和空间环境变化的地铁车站分段客流疏散时间计算模型㊂根据‘NPFA130“(2014)提供的计算方法和本文建立的分段客流疏散时间计算模型分别计算疏散时间,对比两种计算结果㊂同时,通过组织人员疏散试验作为参数标定,利用Anylogic软件进行人员疏散模拟仿真,从而对本文提出的计算模型进行验证㊂1㊀分段客流疏散时间计算模型的建立㊀㊀发生火灾时,人员疏散过程涉及两个疏散时间,即可用安全疏散时间ASET和必需安全疏散时间RSET㊂当RSET<ASET时,则疏散人员可以安全疏散,否则人员将会遇到危险㊂安全余量=ASET-RSET,安全余量越大,人员疏散安全性越高,反之越低㊂本文结合人员疏散过程的实际情况,对RSET 进行详细的划分,即乘客下车时间㊁客流站台疏散时间㊁客流通过检票口时间及客流通过通道㊁人行楼梯和自动扶梯的时间㊂火灾发展过程和人员疏散过程之间的关系示意图[7]如图1所示㊂图1㊀火灾发展过程和人员疏散过程之间的关系示意图1．1㊀乘客下车时间模型乘客下车时间是车辆到达站台停稳之后,开启车门,乘客全部到达站台所需要的时间㊂本阶段包括列车开门时间和乘客下车通过车门的时间㊂列车的开门时间一般为2s,即t开=2s㊂陈绍宽等[8]通过建立单门乘客下车时间与下车乘客人数之间的关系,对数据进行分析后发现,单门乘客下车时间与乘客人数服从幂函数关系,即T=αxβ㊂其中,α㊁β为估计参数;x为单门下车人数㊂通过组织60人的人员疏散试验,视频观测得到疏散人员通过车门的时间关系曲线,如图2所示㊂图2㊀疏散人员通过车门的时间关系曲线根据上述分析结果,通过拟合得到地铁车站内乘客下车时间与下车乘客人数满足如下关系,即T1=T开+0．3916x0．9031(1) 1．2㊀客流站台疏散时间模型通过现场观测可知,乘客从下车到离开站台的整个过程可划分为两个阶段:第一阶段为乘客进入站台初期,此时乘客基本能够以正常的速度移动,其速度主要受站台内行人平均密度的影响;第二阶段为乘客行走一段时间后速度突然降低阶段,其速度主要受人行楼梯和自动扶梯疏散能力的影响㊂因此,经过站台的时间应为从车门到人行楼梯或自动扶梯的时间与经过速度突降点进入人行楼㊃48㊃现代交通技术2020年梯或自动扶梯的时间之和㊂根据以上分析,建立站台疏散时间模型[9]为T 2=l 1v 1+Q -l1v 1A 1B 1N +A 2B 2M ()[]A 1B 1N +A 2B 2M(2)式中,l 1为乘客从下车点到速度突降点之间的距离;v 1为乘客在l 1阶段的移动速度;Q 为疏散乘客数量;A 1为自动扶梯通行能力,人/(m㊃s);A 2为人行楼梯通行能力,人/(m㊃s);N 为自动扶梯的台数;M 为人行楼梯的个数;B 1为自动扶梯的总宽度,m;B 2为人行楼梯的总宽度,m㊂1．3㊀客流通过检票口时间模型地铁车站检票口以闸机为界分为付费区和非付费区㊂正常情况下,闸机为闭合状态,突发情况发生时,闸机将全部设置为开放状态,成为客流疏散通道㊂客流通过检票口的疏散时间[10]为T 3=P jF j N (3)式中,P j 为通过检票口的总人数;F j 为通过检票口的人员流量,人/(m㊃s);N 为闸机总数㊂1．4㊀客流通过通道㊁人行楼梯和自动扶梯时间模型㊀㊀客流在通道㊁人行楼梯和自动扶梯上的移动速度主要受行人密度的影响,密度越大,速度越小,反之越大㊂此处对疏散试验人行楼梯和划定区域内的人员进行观测,人行楼梯有效宽度为1．5m㊁斜长4m,区域长度为5m㊁宽度为2．8m㊂以1s 为数据采集间隔,即每1s 采集一次划定区域内的人员流量和密度㊂划定区域内的人员密度为d ,d =n /s ,其中,n 为划定区域内的人员数量;s 为划定区域的面积㊂单位流量f 为单位时间内通过有效长度人行楼梯和有效区域的人数,其计算公式为f =N /(L ˑT )(4)式中,N 为每秒内通过划定区域内的人数;L 为划分区域的有效宽度;T 为计数时间间隔,1s㊂平直通道内和上行楼梯内人员密度与速度的关系曲线如图3㊁图4所示㊂图3㊀平直通道内人员密度与速度的关系曲线图4㊀上行楼梯内人员密度与速度的关系曲线通过拟合得到平直通道内和上行楼梯内人员密度与速度关系的表达式分别为V 1=-0．2594ρ+1．6622(R 2=0．949)(5)V 2=-0．1766ρ+0．9531(R 2=0．6281)(6)通道㊁人行楼梯及自动扶梯上的疏散时间计算公式[11]为T 4=maxl 通道v 通道ρ()+max l 人行楼梯v 人行楼梯ρ(),l 自动扶梯v 自动扶梯[](7)疏散总时间T 为T =T 1+T 2+T 3+T 4=t 开+αx β+l 1v 1+Q -l1v 1A1B 1N +A 2B 2M ()[]A 1B 1N +A 2B 2M +P jF j N +maxl 通道v 通道ρ()+maxl人行楼梯v 人行楼梯ρ(),l 自动扶梯v 自动扶梯[](8)2㊀案例分析2．1㊀场景设置以某地铁车站为研究对象,该地铁车站为地下二层岛式车站,地下一层为站厅层,地下二层为站台层,站台有效长度为120m㊁宽度为18m㊂采用B 型地铁车辆㊁6节车厢编组,每节车厢有4个侧向门,车门宽1．3m,满载乘客为1800人㊂站厅层与站台层之间设有两座宽3m 的人行楼梯,另设上下行宽1m 自动扶梯各两对㊂站厅有效长度为60m㊁宽度为20m㊂设4个出入口通往地面,通道宽度为5m㊂通往4个出入口处设有4座人行楼梯,另外两个出入口处分别设置一部上行自动扶梯㊂站厅共设置12部闸机,其中,10部为宽0．55m 的单向闸机,两部为宽0．9m 的双向闸机㊂模拟地铁站台在运营高峰期时发生火灾,此时一辆列车满载乘客1800人停靠在站台,站台候车乘客200人,站厅滞留乘客150人,工作人员10人㊂㊃58㊃第1期李杨杨.地铁火灾事故中人员疏散时间计算模型与仿真人员疏散时,列车内乘客先通过车门走入站台,后经楼梯进入站厅,最后通过出入口到达安全地面㊂车站平面示意图如5所示㊂(a)站台层(b)站厅层图5㊀车站平面示意图2．2㊀根据‘NFPA130“(2014)计算疏散时间总疏散时间=最长疏散路线的总步行时间+不同流通要素处的等待时间之和㊂其计算公式为T 总=T +W p +W fb +W c(9)T =ðni =1T i =ðni =1L iv i(10)W p =F p -T 1(11)F p =L p C pe(12)W fb =F fb -F p(13)F fb=L cC cf(14)L c =L p -F p ㊃C es(15)W c =F c -max F fb ,F p ()[](16)F c =L cC ce(17)式中,T 为站台到安全区域的步行时间;W p 为站台出口处的等待时间;W fb 为检票口处的等待时间;W c 为站厅出口处的等待时间;T 为总步行时间;T i 为第i 段的步行时间;L i 为第i 段的长度;v i 为第i 段上的移动速度;F p 为站台出口处的流动时间;T 1为站台上的步行时间;L p 为站台的负荷人数;C pe 为站台出口的通行能力;F fb 为检票口处的流动时间;L c 为站厅的负荷人数;C cf 为检票口处的通行能力;C es 为紧急疏散楼梯的通行能力;F c 为站厅出口处的流动时间;C ce 为站厅出口处的通行能力㊂火灾情况下人员比较密集,站台通道和楼梯疏散时的密度分别为4人/m 2和3人/m 2㊂根据式(5)㊁式(6)可以得到火灾情况下站台通道和上行楼梯内疏散人员的平均移动速度分别为0．6m /s 和0．4m /s㊂从最远车门到楼梯的距离为38．5m,站厅到出入口楼梯通道长度为42m,楼梯斜长24m㊂由式(7)可得T =(38．5+42)/0．6+24/0.4=3．2min(18)根据‘NFPA130“(2014)中对于车站不同节点处的通行速度与通行能力的相关规定,一个当量通道宽度应为0．559m,站台楼梯总宽度应为10m,相当于18个当量,则C pe =630人/(m㊃min)㊂闸机口总宽度应为7．3m,相当于13个当量,则W p =2．9min;W fb =3．2min;W c =0,进而得出总的疏散时间为T 总=T +W p +W fb +W c =9．3min(19)2．3㊀按分段客流疏散时间计模型计算疏散时间一辆地铁A 型车满载乘客1800人,假设乘客均匀分布在车厢内,则每个车门的下车人数为75人㊂乘客的下车时间为T 1=2+0．3916ˑ750.9031=21．3s(20)距离疏散楼梯最远的乘客大约要行走38．5m,水平通道内的平均速度为0．6m /s㊂火灾发生时自动扶梯停运,作为疏散楼梯使用,其疏散能力为A 1=0．8A 2=0．8人/s㊃m ()A 2=3700人/h㊃m ()=1．03人/s㊃m ()(21)将以上参数代入式(2),可得T 2=64+165．2=229．2s =3．8min (22)疏散开始时,闸机全部处于开放状态㊂车站各部位的最大通过能力F 单向通道=5000人/(h∙m),则检票口的疏散时间T 3=3.5min㊂T 4=maxl 通道v 通道(ρ)+max l 人行楼梯v 人行楼梯(ρ),l 自动扶梯v 自动扶梯[](23)将相关数据代入式(23)可得T 4为2．2min,故疏散总时间为T =T 响应+T 1+T 2+T 3+T 410．9min(24)2．4㊀疏散时间计算结果对比分析根据‘NFPA130“(2014)和分段客流疏散时间计算模型分别计算出来的疏散时间为9．3min 和10．9min㊂后者大于前者的原因为本文建立的分段客流疏散时间计算模型综合考虑了通道㊁人行楼梯㊁自动扶梯㊁检票口的通行能力及乘客的下车时㊃68㊃现代交通技术2020年间等因素㊂如不考虑下车时间,则二者的计算结果相近㊂3㊀模拟仿真3．1㊀Anylogic 疏散模型设计及参数设定本文选取某地下二层岛式车站进行疏散仿真㊂初始情境设定为一列满载乘客(1800人)的列车停靠在站台内,站台上随机分布200行人,检票口处的通行能力为83人/(min∙m),4个出口各自被疏散人员选择的概率为1/4㊂对于不同设施内疏散人员的平均运动速度,专家们在不同的研究环境下得到的结果也各不相同,但都比较接近㊂如王秀丹[12]研究得出人员在重度恐慌下通过通道和楼扶梯的平均速度分别为0．64m /s㊁0．53m /s;本文通过人员疏散试验,得出人员在通道内及楼扶梯处的疏散速度分别为0．6m /s㊁0．4m /s㊂Anylogic 行人库建模行人疏散流程如图6所示㊂图6㊀Anylogic 行人库建模行人疏散流程根据疏散流程,单机发布疏散信息,60s 后开始进行人员疏散,不同时间段内客流密度示意图如图7所示㊂(a)疏散100s内(b)疏散200s内(c)疏散300s 内图7㊀不同时间段内客流密度示意图3．2㊀仿真结果分析将Anylogic 软件中运行的数据导入Excel 表,得到疏散时间与疏散人数之间的关系曲线,如图8所示㊂图8㊀疏散时间与疏散人数之间的关系曲线疏散仿真运行结束时,显示疏散用时共计686．89s,即11．4min㊂将其与分段客流疏散时间计算模型计算出的结果进行对比可知,疏散仿真用时要长于分段客流疏散时间计算模型的计算用时㊂主要原因如下:(1)由于搭建车站的结构环境及设施连接角度与实际车站存在差异,因此,其拥堵情况比较严重,延长了疏散时间㊂(2)仿真用时是指从疏散开始直到最后1名乘客从疏散界面中消失后的总用时,这必然比人员疏散时间计算模型的计算用时长㊂(3)采用分段客流疏散时间计算模型进行计算时,乘客的运动规律完全符合拟合获得的速度密度曲线,而仿真计算中行人个体的速度设置主要为起始速度㊁期望速度,体现的是个体差异㊂4㊀结论(1)采用分段客流疏散时间计算模型计算的结果与仿真计算结果相差4%,根据‘NFPA130“(2014)计算得出的结果与仿真计算结果相差18%㊂由此可知,本文所述分段客流疏散时间计算模型的计算结果误差较小,相对较为合理㊂㊃78㊃第1期李杨杨.地铁火灾事故中人员疏散时间计算模型与仿真(2)从仿真客流密度示意图中可以看出,客流疏散的瓶颈区主要集中在人行楼梯㊁自动扶梯和闸机处,主要是由于火灾事故发生时,客流量猛增导致人行楼梯㊁自动扶梯和闸机处的通行能力不足,造成人群拥挤堵塞㊂因此,城市地铁车站在结构设计㊁空间布局方面应力求实用㊁简洁,保持视野开阔,并设置明确有效的导向标识㊂参考文献[1]CHEN H,YANG X.Emergency evacuation capacity ofsubway stations[J].Procedia-social and behavioral sci-ences,2012(43):339348.[2]SONG X,ZHANG Z,PENG G,et al.Effect of authorityfigures for pedestrian evacuation at metro stations[J].Physica A:statistical mechanics and its applications, 2017(465):599612.[3]SHI C,ZHONG M,NONG X,et al.Modeling and safetystrategy of passenger evacuation in a metro station in Chi-na[J].Safety science,2012,50(5):13191332. [4]ZHANG L,LIU M,WU X,et al.Simulation-based routeplanning for pedestrian evacuation in metro stations:acase study[J].Automation in construction,2016(71): 430442.[5]中国人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.地铁设计规范:GB 50157—2013[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.[6]吴娇蓉,冯建栋,陈小鸿.中美地铁车站火灾疏散设计规范对比与分析[J].同济大学学报(自然科学版), 2009,37(8):4651.[7]张程.地铁人员行为特征与人员疏散仿真[D].重庆:重庆大学,2013.[8]陈绍宽,李思悦,李雪,等.地铁车站内乘客疏散时间计算方法研究[J].交通运输系统工程与信息,2008, 8(4):101107.[9]法政.突发状况下城市轨道交通车站客流疏散时间研究[D].济南:山东建筑大学,2015.[10]张志飞,陈建宏,杨立兵.地铁火灾事故中人员安全疏散时间的计算[J].现代城市轨道交通,2008(3):6870.[11]张朝峰.地铁换乘站行人流特性和疏散时间模型研究[D].北京:北京交通大学,2010.[12]王秀丹.基于行人运动特性分析的地铁站紧急疏散仿真[D].北京:北京交通大学,2014.(责任编辑㊀徐㊀静)ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ第十届钢结构进展国际会议(ICASS 2020)钢结构进展国际会议(International Conference on Advances in Steel Structures,ICASS)是国际著名钢结构学者陈绍礼讲座教授于1996年发起的最具影响力的国际钢结构学术会议之一,每2~3年举办一届,参会人员涵盖全球钢结构领域的著名专家和高被引学者,旨在探讨与推进钢结构领域的最新研究进展㊂会议至今已分别在中国香港(1996,1999,2002,2009,2018),中国上海(2005),新加坡(2007),中国南京(2012),葡萄牙(2015)成功举办九届㊂第十届大会将于2020年12月10~12日在中国成都举行㊂会议主题包括但不限于:①空间结构,装配式结构,索膜结构,可展结构,框架结构,高层结构,桥梁,组合及混合结构,柔性防护结构;②柱,梁,索,构件连接;③冷弯型钢,低屈服点钢,不锈钢,高性能钢材,新型金属材料;④计算理论,非线性分析,结构稳定,二阶弹塑性分析,时程分析,结构找形,动力分析,结构疲劳,防火与防腐,风工程,地震工程,连续倒塌;⑤概念设计及方法,规范及标准,性能化设计,设计专家系统;⑥幕墙,筒仓,管道,海上平台,塔桅结构,钢结构加固改造等㊂(中国钢结构网)㊃88㊃现代交通技术2020年。

人流的动态模拟与城市应急疏散规划定量建模人口密集的城市中，人流的动态模拟及城市应急疏散规划的定量建模是一项重要任务。

这一建模工作可以帮助城市规划者和应急管理部门更好地了解人流的行为和城市的应急疏散需求，从而提供可靠的数据支持，以便对城市中的人流进行合理管理和应急疏散的规划与决策。

在这篇文章中，我们将探讨人流的动态模拟与城市应急疏散规划定量建模的重要性以及相关方法和技术。

首先，人流的动态模拟是了解城市人口行为的重要手段。

通过模拟和分析人流的动态变化，可以揭示不同时间段和地点的人口密度分布情况以及人流的流向和转移路径。

这些信息对城市规划和交通管理具有重要意义。

例如，通过模拟分析人流在不同时间段下的密集区域，可以为规划地铁、公交线路以及商业、居住区的布局提供科学依据。

此外，人流模拟还可以为城市交通管制和疏导提供决策支持，以优化交通流动，减少交通拥堵和事故发生的概率。

其次，城市应急疏散规划需要建立定量的模型来评估城市中人流的疏散能力与需求。

在人群拥挤的紧急情况下，合理的应急疏散规划可以提高人员疏散效率并减少伤亡人数。

城市应急疏散规划的定量建模是基于人口密度分布、人流速度、出口和路径选择等因素，用数学和计算方法模拟和预测人群疏散的效果。

通过建立定量模型，可以评估人口疏散的时间、人流的流向和路径，以及疏散过程中可能出现的瓶颈与风险。

这些信息有助于城市应急管理部门制定科学的应急疏散预案，提前规划出口位置，优化人流疏散通道，确保人员安全疏散。

对于人流的动态模拟与城市应急疏散规划定量建模，有一些常用的方法和技术。

首先是基于代理人的模拟方法，代理人模型是一种将人口抽象为个体代理人，通过模拟每个代理人的行为和决策来研究整个人群的行为特征和人流模式。

代理人模型通常基于个体行为和环境因素建立数学模型，通过计算机仿真得到相应的模拟结果，从而推断整个人群的行为和城市中人流的变化情况。

其次是基于流体动力学的模拟方法，将人流视为流体，并基于流体力学的原理来模拟和分析人流的流动和传播规律。

目录第1章绪论 (3)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 研究现状综述 (6)1.3 论文章节安排及研究思路 (7)1.3.1 论文章节安排 (7)1.3.2 研究技术路线 (7)1.4 本章小结 (8)第2章人员疏散的影响因素 (9)2.1 个体特征对应急疏散的影响 (9)2.2 站内空间布局及建筑结构对应急疏散的影响 (11)2.3 人群疏散行为对应急疏散的影响 (12)2.4 本章小结 (13)第3章人员疏散行为调查分析 (13)3.1 调查问卷设计 (13)3.1.1 问卷数据统计分析 (13)3.1.2 不同个体特征下疏散行为交叉分析 (19)3.1.3 不同个体特征下拥挤反应交叉分析 (21)3.1.4 问卷结果分析 (23)3.2 本章小结 (23)第4章基于Anylogic的城轨站应急疏散仿真 (23)4.1 仿真建模步骤 (23)4.2 构建模型环境 (25)4.3 行人流程图 (27)4.4 仿真参数设计 (28)4.5 本章小结 (29)第5章城轨站应急疏散仿真分析 (30)5.1 一般情况下应急仿真研究 (30)5.2 火灾情况下应急仿真研究 (33)5.3 楼梯宽度对火灾情况下应急疏散的影响 (37)5.4 基于仿真结果的结论及建议 (39)参考文献 (40)谢辞 ............................................................................................................... 错误!未定义书签。

附录 (41)附录1 轨道交通安全疏散行为调查问卷 (41)城轨站人群应急疏散建模与仿真分析摘要随着我国城市规模的发展和扩大，轨道交通已经成为越来越多的城市的主要交通工具。

轨道交通是大多数人进行中距离出行的重要交通工具，具有速度较快、经济实惠、相对安全、载客量多等优点，深受人民群众的喜爱。

模拟火灾场景仿真与建筑疏散模型优化模拟火灾场景仿真与建筑疏散模型优化引言：火灾是一种突发性的灾害事件，发生时常常造成巨大的人员伤亡和财产损失。

为了高效、迅速地疏散人员并减少伤亡，建筑疏散模型的优化变得非常重要。

本文将介绍模拟火灾场景为基础的建筑疏散模型，并探讨了优化这一模型的方法。

一、火灾场景模拟1. 模拟建筑结构和人员分布在火灾场景仿真中，首先需要建立建筑的模型，并确定人员在建筑中的分布。

这可以通过建筑的平面图或三维模型来实现。

建筑内部的房间、通道和出口等元素都需要精确地建模，以便能够准确模拟火灾发生时人员的运动轨迹。

2. 模拟火灾蔓延在建筑模型中引入火灾蔓延的模拟是关键的一步。

火灾蔓延的模拟可以基于多种因素，如可燃物的存在、温度分布和风的影响等。

通过模拟火焰的传播，可以预测火灾的蔓延速度和范围，以便更好地指导人员疏散。

3. 模拟人员疏散行为人员疏散行为的模拟是模拟火灾场景中最关键的部分之一。

人员的疏散行为包括寻找最短的逃生路径、避免火源和烟雾的侵袭、遵循逃生标志的指引等。

通过将人员的行为建模为复杂网络和智能算法的结合，可以更真实地模拟人员在火灾发生时的行为。

二、建筑疏散模型的优化1. 优化逃生路径选择逃生路径的选择对于人员疏散的速度和效果至关重要。

疏散路径的选择通常可以基于最短路径、最少火源和烟雾侵袭的路径等标准进行优化。

2. 优化逃生标志和疏散指引的布置逃生标志和疏散指引在火灾发生时起着至关重要的作用。

通过优化逃生标志和疏散指引的布置位置，可以更好地引导人员找到最短的逃生路径。

3. 疏散模型的参数优化建筑疏散模型中往往有许多参数需要优化。

通过对疏散模型中的参数进行优化，可以提高疏散效率并减少人员伤亡。

例如，可以优化人员的行走速度、逃生标志的亮度和大小等参数。

4. 优化建筑结构和防火设施为了更好地进行疏散，建筑的结构和防火设施也需要进行优化。

例如，可以提高通道的宽度和数量，增加安全出口的数量，完善自动报警系统和灭火器材的设施等。

疏散人数以及疏散宽度的计算在一些紧急情况下，如火灾、地震等，疏散人群的安全成为了至关重要的问题。

疏散人数以及疏散宽度的计算是保障人群安全疏散的基础。

本文将从理论和实践的角度，介绍疏散人数和疏散宽度的计算方法。

一、疏散人数的计算疏散人数的计算是根据场所的人员密度和场所的面积来进行的。

人员密度是指单位面积内的人数，通常以人/平方米为单位。

根据建筑物的用途和功能不同，其规划标准也会有所不同。

1.常见场所的疏散人数计算（1）住宅楼：根据住宅楼的建筑面积和人员密度，可以计算出疏散人数。

一般而言，住宅楼的人员密度不宜超过3人/平方米。

（2）商场：商场的疏散人数计算相对复杂一些，需要考虑不同楼层的人员密度以及各个区域的人数分布情况。

一般而言，商场的疏散人数可根据建筑面积和人员密度计算得出。

（3）学校：学校的疏散人数计算也比较复杂，需要考虑学生和教职工的人数以及人员密度。

一般而言，学校的疏散人数计算可以根据建筑面积和人员密度进行。

2.疏散人数计算的实际应用在实际应用中，疏散人数的计算是为了保证人群疏散的安全和顺利进行。

根据场所的具体情况，可以采用不同的计算方法和工具。

例如，在大型商场中，可以通过安装人流监测设备来实时监测人员密度，从而及时采取疏散措施。

二、疏散宽度的计算疏散宽度是指人群从一个点到另一个点的最短距离，通常以米为单位。

疏散宽度的计算是为了保证人群能够顺利通过疏散通道，避免拥堵和踩踏事故的发生。

1.疏散宽度的计算方法（1）建筑物内部：建筑物内部的疏散宽度计算可以根据建筑物的平面布局和疏散通道的宽度来进行。

一般而言，每个人需要约0.6米的宽度才能正常行走，因此可以根据人数和通道宽度来计算疏散宽度。

（2）室外空间：室外空间的疏散宽度计算相对简单一些，主要考虑人群的密度和通行能力。

一般而言，人群密度不宜超过每平方米5人，通行能力不宜超过每小时1200人。

2.疏散宽度计算的实际应用在实际应用中，疏散宽度的计算是为了保证人群能够快速、安全地疏散。

人员疏散软件的比较一、人员疏散软件－Simulex1Simulex软件简介Simulex的开发公司是由苏格兰集成环境解决有限公司（Integrated Environmental Solutions Ltd）的Peter Thompson博士开发，用来模拟大量人员在多层建筑物中的疏散。

年费1000英镑，永久使用2600英镑，采用C++语言编制。

只能模拟在紧急情况下人员的疏散活动，不能模拟在建筑物正常运作情况下的人流运动。

2软件应用能力2.1疏散能力可以模拟大型、复杂几何形状、带有多个楼层和楼梯的建筑物，可以容纳上千人，用户可以看到在疏散过程中，每个人在建筑物中的任意一点、任意时刻的移动。

仿真结束后，会生成一个包含疏散过程详细信息的文本文件。

2.2场景设置Simulex把一个多层建筑物定义为一系列二维楼层平面图，这些楼层平面通过楼梯相连接。

从每一个楼层进入楼梯的出口要在楼层平面窗口和楼梯窗口都指定。

楼梯和楼层片面由“link”连接，在模型中将其位置放在出口的位置。

模型中的人员可以通过连接从楼层进入楼梯，反之亦然。

Simulex无内置制图工具，楼层平面图必须来自于CAD软件包，例如AutoCAD，CADD，或者QuickCAD。

平面图必须用标准的二维DXF文件格式存储。

2.3人群设定Simulex用三个圆来代表每一个人的平面面积，精确地模拟了实际的人员。

每一个被模拟的人由一个位于中间的不完全的圆圈，和两个稍小的、与中间的圆重叠的肩膀圆圈所组成，它们排列在不完全的圆圈两侧。

如下图所示simulex人群设定2.4楼梯及连接定义Simulex假设一个楼梯可以用二维线性走廊代替，三维螺旋形楼梯也被简化成二维直线形式。

对于连接的定义，用户需要在楼层平面和楼梯之间定义特定宽度的连接，以构造一栋建筑物的三维形式。

无论何时，只要楼层平面和楼梯之间有开口就需要一个连接，每一个连接都有宽度和位置。

2.5出口定义最终出口直线代表了建筑物中人员的最终目标，当一个人到达最终出口，就认为已经逃生。

人员疏散计算与模拟方法对比
丰茂武
【期刊名称】《消防科学与技术》
【年(卷),期】2012(031)011
【摘要】运用BuildingEXODUS和Pathfinder对有顶商业街建立了人员安全疏散模型,模拟有顶商业街人员安全疏散情况,得出人员安全疏散所需时间分别为1128 s和1143 s.对比人员疏散过程,两个软件模拟结果比较一致.采用了水力模型计算方法对人员安全疏散进行计算,计算得出人员安全疏散所需的时间为1169 s,比软件模拟更为保守.三组计算结果分别给出了各层人员的疏散时间,选取各组数据中最为保守的值作为该有顶商业步行街的性能化安全疏散依据.
【总页数】5页(P1150-1154)
【作者】丰茂武
【作者单位】徐州市消防支队,江苏徐州221100
【正文语种】中文
【中图分类】X913.4;TU247
【相关文献】
1.国际通用的人员疏散计算方法对比研究 [J], 彭海伟
2.人员疏散模拟计算方法对比研究 [J], 朱莉;田玉敏
3.轨道交通地下深埋车站人员疏散的模拟计算分析 [J], 谢添
4.建筑出口对人员疏散影响的计算机仿真模拟及分析 [J], 丁元春;李文健;翁发禄;
支学艺;林大建
5.合肥地铁万达城站人员疏散模拟计算 [J], 韩婷婷; 储小港
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教室火灾及人员疏散的模拟与计算教室火灾及人员疏散模拟与计算1、模拟原理：（1）热量传播模拟：应用数值解析技术，将燃烧行为看作热量传播过程，模拟可燃物经火焰轰击的数值解，根据数值求得的热量传播模型，对教室火灾场景分析热量传播变化；（2）气体燃烧与热量传播耦合模拟：热量传播模型中考虑到热量从几何空间内传播，但为能更准确的模拟火灾场景，考虑将气体燃烧与热量传播耦合，通过耦合的模型去模拟火灾热量空间分布并估算火势。

2、火灾热流密度在教室火灾中的作用：（1）火灾施救：火势的变化决定灭火策略的采用，火灾热流密度是根据火势制定灭火策略的重要参考；（2）保护施救人员安全：估算出火灾热流密度将有效帮助施救队伍选择火灾场所风险最低的灭火策略和识别危险区域，有效保护施救人员安全；（3）疏散计算：估算出火灾热流密度，可以帮助疏散人数及编制疏散路径，有效减少火灾中可能受到危害的人员数目。

3、模拟与计算方法：（1）实验室模拟：应用实验室类法模拟火灾场景，原位实验易得到准确的参数，但实验场景受实验设备范围的限制，难以复杂场景；（2）火灾计算机模拟：基于计算机的模拟是模拟火灾的重要手段，计算机模拟涉及到气体流动，热量传播，受热传播，毒气滞留，烟囱效应等模型；（3）基于粒子群优化的智能计算：以火灾热流密度与建筑结构、装修材料及空调系统等参数结合，结合粒子群优化计算，可以模拟火灾的发生及发展变化，尤其能够准确的估计火灾热流密度。

4、结论：火灾热流密度是火灾施救的重要参考，对于对于施救人员安全识别危险区域也很重要。

从而给火灾施救提供科学的依据。

基于粒子群优化的智能计算能更进一步精确的估计出火灾热流密度，可以帮助更准确地制定灭火策略和识别危险区域，有助于火灾力量更高效、有序地开展施救活动。

教室火灾及人员疏散的模拟与计算摘要：教室火灾往往伴随着重大的伤亡和经济损失，因此教室火灾及其相应人员疏散的模拟与计算必不可少。

本文首先介绍了教室火灾及其伤亡和经济损失，其次介绍了教室火灾及其相应人员疏散的模拟与计算的必要性，并对目前模拟与计算的方法进行了综述；最后对教室火灾及其相应人员疏散的模拟与计算的未来发展做出了展望。

教室火灾及人员疏散的模拟与计算教室火灾往往伴随着重大的伤亡和经济损失，在发生火灾后，如何及时疏散教室中的人员就显得尤为重要。

因此，教室火灾及其相应人员疏散的模拟与计算是必不可少的。

本文旨在探讨教室火灾及其相应人员疏散的模拟与计算，为研究和应用模拟与计算技术提供参考。

一、教室火灾及伤亡和经济损失教室火灾往往会伴随着许多的伤亡和经济损失。

由于教室中的人员多为儿童，因此可能造成多人死亡。

此外，教室火灾还可能导致破坏结构及其他损失，从而带来一定的经济损失。

另外，事故发生后，学校还可能面临一定的精神压力，而一旦发生火灾，教室中的学生和教职员也可能面临不同程度的精神压力。

二、教室火灾及其相应人员疏散的模拟与计算的必要性由于教室火灾往往伴随着重大的伤亡和经济损失，因此教室火灾及其相应人员疏散的模拟与计算显得尤为必要。

在教室火灾及其相应人员疏散的模拟与计算中，重要的一环是建立教室安全疏散路线，以尽快将人员疏散到安全区域。

此外，还需要通过模拟与计算来优化教室人员疏散过程，以减少教室火灾可能造成的伤亡和经济损失。

三、模拟与计算的方法为了更有效的实施教室火灾及其相应人员疏散的模拟与计算，一般采用基于动态决策及系统动力学模型的模拟计算方法。

该方法利用数学模型分析教室人员疏散过程，推导出各步骤的最优模型，从而指导教室火灾及人员疏散的实施。

另外，能源传输理论也可以用来研究教室火灾的模拟与计算，以更有效地解决教室火灾及其相应人员疏散的过程。

四、未来发展展望近年来，随着计算机技术的进步，火灾模拟与计算技术取得了进展，但仍有很多发展空间。

高层建筑的消防疏散设计与模拟随着城市化进程的不断推进，高层建筑在现代城市中越来越常见。

然而，由于高层建筑存在的安全隐患，特别是火灾风险的增加，其消防疏散设计和模拟显得尤为重要。

本文将探讨高层建筑的消防疏散设计原则以及模拟方法，以期在提高火灾防控能力方面提供一些指导性意见。

1. 消防疏散设计原则高层建筑的消防疏散设计应遵循以下原则：1.1 合理布局：合理规划楼层布局和消防通道的位置，确保消防通道畅通无阻。

消防通道应尽量靠近楼梯或电梯，并配备消防设备。

1.2 安全出口：高层建筑应设置足够数量的安全出口，出口应宽敞明亮，且标识清晰。

出口的开启方式应方便易用，避免在紧急情况下造成阻碍。

1.3 自动喷水系统：高层建筑应配备自动喷水系统，可及时控制火势扩散。

喷水系统应与火灾自动报警系统连接，确保在火灾发生时能够及时启动。

1.4 灭火器材：高层建筑的每层应配置灭火器材，以方便居民和工作人员进行初期灭火。

灭火器材的种类和数量应符合相关标准。

2. 消防疏散模拟方法消防疏散模拟是通过计算机技术模拟高层建筑内人员疏散过程，评估疏散能力并优化疏散方案。

以下是常用的消防疏散模拟方法：2.1 正向模拟：正向模拟是指从火源出发，模拟火灾发生后人员的疏散路径和速度。

该方法能够直观地展示火灾蔓延过程，帮助确定消防通道的位置和宽度。

2.2 逆向模拟：逆向模拟是指从疏散出口开始，倒推人员疏散路径。

逆向模拟可评估消防通道疏散能力，发现疏散瓶颈，从而优化消防通道设计。

2.3 蒙特卡洛模拟：蒙特卡洛模拟通过随机生成各种可能的火灾和人员行为情况，模拟不同疏散路径和疏散时间，以评估疏散能力和风险分析。

该方法能够应对复杂情况和不确定因素的影响。

3. 应对高层建筑火灾的挑战高层建筑的火灾疏散是一项复杂的挑战，需要兼顾建筑安全和人员疏散效率。

以下是一些应对高层建筑火灾挑战的建议：3.1 提高建筑材料防火性能：选用耐火建筑材料，加强防火隔离措施，减少火势蔓延的可能性。

火灾事故中的建筑物疏散演练与模拟训练火灾是一种毁灭性的自然灾害，它不仅造成人员伤亡和财产损失，还给社会带来了巨大的恐慌和不安。

为了保障人员的生命安全，预防火灾事故的发生，建筑物的疏散演练与模拟训练显得尤为重要。

本文将就火灾事故中的建筑物疏散演练与模拟训练的意义和方法进行探讨。

一、疏散演练的意义在火灾事故中，人们经常出现慌乱和无法合理有效地疏散的情况，这会严重威胁到人们的生命安全。

因此，进行疏散演练具有重要的意义。

首先，疏散演练可以提高人们疏散的应变能力。

通过实际操作，人们可以提前了解火灾发生时的疏散原则和流程，熟悉逃生通道的位置和使用方法，从而在火灾发生时迅速做出正确的反应，安全地离开火源区域。

其次，疏散演练可以培养人们的自救互救意识。

在疏散演练中，人们会意识到只有自己掌握逃生技能才能确保生命的安全，同时也会体会到互相帮助的重要性。

这种意识和行动习惯将在真正的火灾事故中起到至关重要的作用。

最后，疏散演练可以评估建筑物疏散方案的合理性。

通过演练，可以检验建筑物内部的疏散通道是否畅通，是否能够容纳足够多的人员，以及应急照明和疏散标志是否完善等。

通过评估演练结果，可以及时改善和完善疏散方案，确保在火灾事故中能够最大限度地保障人员的安全。

二、疏散演练的方法1. 火灾疏散演练火灾疏散演练是指在模拟真实火灾场景的条件下进行的疏散训练。

在演练中，应按照真实情况，以真实的火源、烟雾等视觉、听觉和嗅觉刺激物，引导被演练人员进行逃生。

在火灾疏散演练中，应注意以下几个方面：（1）制定详细的演练方案。

包括演练的时间、地点、参与人员和预期目标等，确保演练的顺利进行。

（2）确保演练过程的安全性。

应提前对演练场地进行检查，消除火灾隐患，保障演练过程的安全。

同时，实施适当的控制措施，确保演练人员的人身安全。

（3）进行适当的模拟。

可以使用烟雾机、火焰机等设备模拟火灾场景，增加演练的真实感，使被演练人员能够更好地应对真实火灾场景。