基于Pathfinder的地铁盾构隧道疏散平台优化研究

为探究地铁盾构隧道疏散平台应对火灾、水灾以及列车区间故障等不同场景人员疏散的合理方案,以疏散地铁6辆B型车定员1460人为目标,建立Pathfinder疏散仿真模型开展研究。先对4种不同疏散平台布置方案的最快疏散时间、疏散完成时间和车厢内人员撤离规律进行研究;再以最优的“四向通行”方案为例,对7种疏散平台宽度的最快疏散时间、疏散完成时间和车厢内人员撤离规律进行研究。研究结果表明:1)车厢内人员撤离分为快速撤离、缓慢撤离和人员清空3个不同特征阶段。从车厢撤离乘客是脱困最重要的环节,时间占整个疏散时间的比例大,需做好乘客撤离车厢的组织引导工作。2)在联络通道处采用“四向通行”结构,可实现疏散平台与道床连通且不中断疏散平台的最优方案。该方案可实现利用道床面在烟气底层疏散以应对火灾工况、疏散平台纵向连通并在高处疏散以应对水灾工况的双重功能。3)疏散平台宽度增加会大幅缩短乘客撤离车厢的时间,对最快疏散的时间影响小,宽度未加宽到1100 mm时对疏散时间无显著影响。4)需做好在联络通道、道床、人防门、防淹门、道岔区疏散平台的顺畅性设计。

基于AnyLogic仿真的恐慌情景行人疏散研究

为了反映恐慌情景下行人疏散的变化规律,基于Anylogic软件进行仿真分析。通过引入情绪因子和信息因子,量化恐慌传播系数和信息传播系数,建立群体恐慌动力学模型,运用蒙特卡洛等方法进行群体心理的量化分析,划分恐慌程度等级为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级。运用该模型分析不同密度、不同恐慌等级下的恐慌人员疏散规律。研究结果表明:低密度情景下恐慌对疏散效率的影响较低,中、高密度情景下,适度恐慌可以降低疏散时间,超出临界范围会导致疏散的延缓。场景模拟可以看出,适度恐慌下人员疏散迅速有序,相反,过度恐慌下人员疏散缓慢混乱。

地下隧道竖向疏散现场试验研究

近年来,隧道的疏散设计中普遍应用竖向疏散模式,但该模式的安全性缺少真实试验数据支撑和验证。为探究隧道竖向疏散模式下的人员疏散行为特征及关键参数,采用现场试验的方法,在某隧道内搭建火灾时的交通堵塞场景,组织188名参与者(109名男性,79名女性)开展大规模人群疏散研究,针对人员疏散时间、疏散行走速度、疏散楼梯人员通行能力、疏散楼梯盖板开启时间等参数进行分析。研究结果表明:1)隧道火灾时,人员疏散受到隧道熟悉度和疏散引导的显著影响,在紧急疏散过程中更容易发生拥堵,疏散引导可极大地改善人员的出口及路径选择,提高疏散效率。2)交通堵塞状态下,人员疏散行走速度因隧道熟悉度的提高和疏散引导而显著提高。行车道上,男性和女性的平均速度分别由1.38 m/s、1.39 m/s提高至1.94 m/s、1.99 m/s。但在下部安全疏散通道内,参与者出现懈怠和放松的情绪,平均疏散行走速度会略有降低。应考虑在疏散通道内设置一些警示标志以督促引导人员疏散。3)入口宽度为1.09 m的疏散楼梯的最大人员通行能力为38人/min;男性参与者开启楼梯盖板的平均时间为7.5 s,女性参与者开启楼梯盖板的平均时间为12.6 s,相比于女性,男性参与者更容易打开楼梯盖板。研究结果可为隧道疏散逃生方案设计、运营管理提供真实试验数据参考,提高隧道防灾疏散水平。

老旧教学楼火灾场景人员疏散仿真研究

为提高老旧教学楼火灾场景下人员应急疏散能力,建立一个老旧教学楼火灾人员疏散模型。运用PyroSim软件建立火灾扩散模型,模拟分析该教学楼在机械排烟、自动喷淋和着火房间窗户是否开启的情况下,发生火灾时着火楼层安全出口处的烟气能见度、温度和CO的变化规律;结合Pathfinder软件对出口状态、人员疏散进行模拟仿真,得到人员全部疏散完成时所需安全疏散时间。实验结果表明:老旧教学楼无喷淋时人员疏散效率降低12.1%,无机械排烟时人员疏散处于危险状态,多设出口对提升人员疏散效率影响较小。

考虑折返行为的元胞自动机人员疏散模型

为研究行人折返行为对疏散的影响,考虑多出口对行人的吸引力、人员相互作用力、火源蔓延威胁以及折返场吸引力的共同影响,在元胞自动机模型的基础上提出基于静态场、动态场、火源场以及折返场共同作用的行人疏散场域模型,研究不同折返比例、折返区域、人员密度、出口数量和位置情况下折返行为对疏散进程的影响。研究结果表明:少量折返行为对总疏散时间影响较小,而群体性折返行为的存在会增加总体疏散时间,随着折返比例的增加,疏散时间随之增加。折返区域离出口越近,对总体疏散效率的影响越小。折返行为对疏散进程的影响效果,随着人员密度的增加不断增强。在双出口条件下,对侧设置出口位置能有效减少折返行为对疏散进程的负面影响。研究结果可为提高紧急情况下的疏散效率提供参考。

不同姿态人群的火场疏散模型研究

在火灾疏散中,火场高温烟气带来的物理威胁和心理压力会对人员疏散产生影响。为了量化火灾环境下人员可能采用的弯腰、爬行等疏散姿态及其与火源间的交互对疏散过程的影响,采用椭圆表征行人不同的运动姿态,考虑火源产生的物理和心理影响,基于社会力模型建立了一种混合姿态火场疏散模型。本模型能够再现试验中观测到的行人绕行及避让火源行为,可根据火源状态提前规划疏散路径避开高温区域。研究发现,当人员采用爬行、蹲行和弯腰行走三种姿态疏散时,人群的疏散时间随密度和火源温度升高而延长。随着路径风险差异增大和行人危险敏感度提高,选择安全路径的行人比例逐渐增大。研究可以为火灾环境下人员的安全应急疏散管理提供技术支持。

三车道大交通流公路隧道火灾人员安全疏散

为深入研究隧道横通道间距和车流量大小对人员安全疏散的影响。依托云南省昆明市三车道大交通流杨林公路隧道,建立了三车道隧道火灾燃烧及大交通流人员疏散模型,运用FDS计算人员疏散可用安全疏散时间(ASET),模拟火灾烟雾在三车道隧道中的纵横向蔓延规律,运用Pathfinder计算人员疏散必需安全疏散时间,并对比分析了两个时间,给出了人员在火灾到达危险状态前全部疏散到安全区域的必要条件。结果表明:人员距火源点的距离是影响可用安全疏散时间的重要因素,距离火源点50 m范围人员疏散可用时间在470 s以内,该区域相对较为危险;距火源点100 m处人员疏散必需时间为230 s;距离火源点50~300 m这个区间,可用安全时间较大,在470~600 s范围内;距离火源点超过300 m后,疏散人员可用安全疏散时间趋于无穷大,表明该区域人员逃生较为安全;人员必需安全疏散时间(RSET)随着距离火源点距离增大逐渐增加;距离最远处,即从着火点横通道到下一个疏散横通道处,所需时间为627 s;各测点人员疏散可用时间均大于必需时间,表明杨林隧道横通道设计参数满足火灾最不利工况下人员安全逃生,可认为杨林隧道火灾工况下人员安全疏散设计合理,为类似交通隧道的火灾安全设计提供了有益的参考。

LPG储罐泄漏多事故场景下社区居民疏散仿真模拟与优化

为提高社区居民在化工厂多事故场景下应急疏散效率,以大庆市某化工厂和附近社区为例,考虑当地气象环境,利用ALOHA对LPG储罐泄漏事故进行模拟,得到多种事故危害范围和社区各区域可用安全疏散时间.通过Pathfinder构建社区疏散模型,分析了步行疏散、车行疏散和人车协同疏散三种模式下的疏散时间和拥堵状况.最后,通过路网优化和安全出口均衡分配,进行疏散优化模拟.结果表明:路网优化对步行疏散下的疏散效率提升最大为14.7%,安全出口均衡分配对车行疏散下的疏散效率提升最大为10.6%.车行疏散模式下可以在可用安全疏散时间内撤离受灾区域.

会议中心人员疏散设计与模拟评估研究

宁波国际会议中心建筑定位高端,多功能厅体量大、功能复杂,平面空间布局较大,其火灾特性与普通建筑有明显差别。这类建筑人员疏散方式复杂、疏散设计标准借鉴较为空白,对人员进行疏散评估研究成为消防设计中的难题。对此,采用MassMotion软件对3种疏散场景下进行人员疏散模拟分析,并采用FDS软件在3种火灾场景下进行烟气模拟分析。结果表明在多功能厅出口分布均匀且出口数量充足时,各疏散出口整体维持较畅通的状态;结合人员模拟分析数据,得到了人员安全疏散性能评估结果;在可用疏散时间内人员均能实现安全疏散,保证了该区域整体消防安全性能。

高速铁路超大直径水下盾构隧道防灾疏散救援研究

为确定隧道防灾疏散设计原则与防灾救援设计参数,以崇太长江隧道为背景,通过火灾工况下列车停靠位置进行分析,明确隧道防灾疏散原则,结合土建工程,提出3种防灾疏散方案:方案一,2号竖井作为紧急出口;方案二,2号与3号竖井作为紧急出口;方案三,1号、2号与3号竖井均作为紧急出口。采用疏散仿真模拟,以疏散时间作为对比指标进行对比评价,确定疏散口最优间距、合理疏散方案、避难所布设参数及救援方案。研究结果表明,当火灾列车在残余动力运行下不发生在隧道内停靠的情况时,防灾疏散救援仅针对列车故障工况;随疏散口间距增大,安全疏散时间与拥堵时间呈增长趋势,最优间距值为75 m,可避免人员拥堵;洞身紧急出口数量增加,可有效降低疏散控制时间,应结合土建工程,通过投资效果分析,确定推荐疏散方案;为确保疏散过程中的安全,利用轨下空间设置避难所作为待避空间,避难所参数为330 m×4.0 m×2.5 m(长×宽×高);隧道采用定点救援方式,疏散人员应按照就近原则选择避难所待避,并根据待避情况进行轨面救援。

地铁域地下车站应急疏散影响因素研究

随着城市不断发展,轨道交通作为公共基础设施的便利性日益突出。地铁域地下车站应急疏散能力对城市轨道交通的安全、正常、低风险运营具有重要意义。地铁站是轨道交通的关键节点,由于大部分处于地下空间中,运营过程发生事故后的安全疏散更为困难。为了制定更加科学合理的地铁安全疏散方案,本文通过对国内外地铁域地下车站应急疏散相关研究进行深入分析,归纳了地下车站应急疏散主要影响因素。由于地下空间疏散涉及多学科、多领域的问题,论文从人员行为、地铁站设施、地铁站灾害等方面进行讨论和总结。通过比较国内外不同学者对地铁站应急疏散的研究,结合人、机、环境三要素提出现有研究存在的问题及解决策略,对今后地铁域地下车站应急预案的制定具有较好的参考价值。

防火分区的疏散:也谈分散充电桩地下车库疏散指示设计

阅读《建筑电气》2020年第3期《设置分散充电设施地下车库疏散指示系统设计》一文后,基于现行规范标准也谈地下车库配建分散充电设施的消防疏散方案设计。重点阐明的要点有:深刻理解“疏散”概念,把“疏散”和“逃生”区别开来,把“疏散设计”的定位与“疏散”概念紧密关联起来;应基于防火分区组织疏散,疏散指示系统设计前应以防火分区确定疏散方案;务必掌握地下车库车道的消防疏散功能及其防火卷帘分步下降控制方法;应能识别防火单元隔墙上开设的“相互连通的门”的不同作用,其疏散门才安装出口标志灯;必须领会“借用相邻防火分区疏散”的建筑设计意图及其内涵;“禁止入内”标志灯使用场所有限,不能乱用。

人群疏散模拟仿真软件系统自主研发与应用——以Pedynamics为例

为更加精准地分析与评估公共场所突发事件下人员疏散的需求,自主研发了新一代人群疏散模拟仿真软件Pedynamics。以某地铁场景为例,比较分析Pedynamics与商业软件Pathfinder和AnyLgoic用于模拟地铁车站不同客流量下的疏散过程,并进行讨论,提出改进人群疏散效率的措施。研究结果表明:Pedynamics软件采用前后端分离的架构进行模块化开发,易于升级维护;后端采用的人群疏散计算模型结合了人群疏散动力学特别是人员有限理性路径选择行为方面的研究成果,能够真实体现行人的疏散行为特征;软件前端的场景预处理界面能够帮助用户简单、快速地基于图纸构建疏散场景,可视化及数据统计模块支持多视角查看模拟结果和疏散数据,提高工程应用的效率。研究结果可为人群疏散风险评估提供技术支持。

全自动运行信号系统自动疏散方案研究

由于全自动运行(FAO)列车上无司机值守,若遇故障需进行乘客疏散时,要求FAO系统具备自动疏散功能。基于FAO相关子系统功能分配方案,分析全自动运行信号系统自动疏散信息交互原理;定义疏散请求区和疏散防护区,阐述其设计原则;重点针对驶向相邻区域控制器(ZC)边界的列车因相邻ZC故障触发疏散导致无法折返或者停靠站台的情况,提出在ATS界面增加ZC边界疏散旁路功能;提出区分站台和站间、不区分站台和站间2种自动疏散配置方案,可供用户根据需求进行选择;最后在集成测试平台上对自动疏散功能进行场景分析和测试用例设计。自动疏散设计和室内仿真测试方案已成功应用于上海、深圳、苏州等城市的轨道交通全自动运行信号系统中,可为后续全自动运行系统设计提供一定的指导。

超高层新型垂直疏散理念及技术研究

针对我国目前超高层建筑人员疏散方式单一,实际应用中疏散时间长、对人员体力和心理要求高的问题,以提升超高层建筑人员疏散的安全性能为目标,本研究提出了3类可适用于既有和新建超高层建筑的新型垂直疏散理念和技术,并研究其疏散性能、适用场景和设计要点。

监测与仿真协同的实验室智能应急疏散系统研究

高校实验室是消防安全管理的重点,常规消防疏散指示牌方向固定,无法根据火情变化实时调整指引逃生路线,该文设计了一种基于监测与路径仿真协同的实验室智能消防应急疏散系统,基于YOLOv5s框架监测人流量,利用Pathfinder对疏散路径进行规划,以逃生时间最短为目标计算疏散路径,实现了火灾信息自动采集和疏散方向智能指引。在两种模拟火灾场景下疏散效率分别提高了19.95%和12.71%,有效降低了消防疏散风险。

地铁列车火灾事故下车门数与平台高度对区间隧道疏散的影响

地铁列车在隧道内运行过程中突发火灾时,往往不能立即停车进行疏散。列车火灾事故下烟气蔓延严重,加之隧道内环境昏暗、空间狭窄,疏散过程中人员安全受到极大威胁。通过构建列车火灾事故烟气蔓延与区间隧道疏散数值仿真模型,研究列车单节车厢含4个车门、5个车门与车门距疏散平台高度分别为0、0.3、0.7和1.2 m时的人员疏散行为特征变化规律。研究结果表明:在列车发生火灾事故时,高温烟气受活塞风的影响向火源下游区域蔓延,火源下游区域人员疏散受到极大影响;单节车厢4个车门的疏散总时间比单节车厢5个车门的疏散总时间长;当列车车门距平台高度增加时,人员离开车厢的时间增加,从而增加人员疏散总时间;隧道内高温烟气导致火源上游出口拥堵程度明显比下游出口的拥堵程度高,且列车车门距平台高度增加使得火源上游出口处的拥堵程度得到缓解,火源下游出口拥堵程度先缓解后逐渐加剧。

基于扩展卡尔曼滤波的疏散行人密度预测算法研究

疏散效率的提升是疏散系统研究的核心关注点。由于疏散系统通常呈现局部可观测性,而异常的局部观测信息会降低疏散效率,因此需对观测信息进行预测校正。为此,提出一种基于扩展卡尔曼滤波的人员密度信息预测校正算法。该算法采用神经网络拟合方法对扩展卡尔曼滤波算法中状态函数和观测函数的参数进行辨识,完成非线性疏散系统的近似线性化,提高了建模的精度;同时算法通过误差协方差矩阵的迭代更新机制实现疏散人员密度的快速预测和校正。在此基础上,还结合密度控制算法构建异常疏散场景下的行人流疏散控制策略。为验证所提算法的有效性,在设计和构建异常疏散场景仿真模型的基础上进行了对比仿真和真人疏散可控实验。结果表明,相较无数据校正的疏散控制策略,算法在异常疏散仿真和真人可控场景中分别获得最高38.9%和23.26%的效率提升,为异常疏散场景中的控制策略提供了有效的解决思路。

铁路隧道紧急救援站设计参数对列车火灾人员疏散影响

为了探究高速列车火灾紧急救援站内人员疏散过程中的行为特征。通过构建火灾烟气蔓延模型,确定紧急救援站内烟气蔓延规律,考虑烟气温度时空分布规律与人员疏散过程的动态交互建立人员疏散仿真模型,分析紧急救援站设计参数对人员疏散行为特征的影响规律。研究结果表明:列车火灾事故紧急救援站内火源下游区域烟气温度值及蔓延范围大于火源上游区域,下游区域人员疏散过程受到较大影响;紧急救援站内站台宽度对人员疏散效率的影响较小,横通道宽度变化改变疏散出口的通行能力,横通道间距变化改变人员疏散移动距离,从而横通道宽度与间距的变化对人员疏散过程的影响较大。研究结果可为紧急救援站疏散设施土建结构参数提供建议。

开放性公共场所人员疏散行为倾向分析

开放性公共场所人群聚集风险突出,常规的疏散措施不能有效缓解场所内外的人群聚集风险态势,需要掌握突发情况人员疏散行为特征。选择深圳东门步行街为研究区,开展人员疏散行为问卷调查,根据人群聚集状态拟定人员疏导服从性、聚集拥堵应对和应急疏散响应3类疏散行为倾向场景,并采用SPSS 25.0卡方检验分析性别、年龄段、群组等基本特征与人员疏散行为倾向之间的相关性。研究结果表明:步行街存在老幼群体、携带包裹、环境熟悉度低等影响疏散效率的因素;小部分人在面对疏导、遭遇聚集拥堵情形后可能采取继续停留拍照、长时间等候、围观等聚集行为,以及在被疏散至安全地带后围观甚至返回,这些行为可能导致场所内部聚集得不到有效缓解,并在外围形成新的人群聚集风险点;“男性、大群组、短期游客”三类群体的疏散行为表现不佳,聚集围观、停留以及返回的比例更高,尤其是同行人数4人及以上的大群组更可能采取往前挤这种危害行为。