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。

地铁站台导流栏杆对人员疏散的影响研究

为研究地铁站台导流栏杆对人员疏散的影响,以某地铁车站为研究对象,采用数值模拟方法研究地铁站台导流栏杆的设置方式及长度对人员疏散的影响,为地铁车站导流栏杆的设置及优化提供参考。研究结果表明:随着固定导流栏杆长度的增加,人员疏散时间呈现增加趋势,固定导流栏杆长度为14 m时比不设导流栏杆时疏散效率降低了20. 8%,人员在长度为14 m的固定导流栏杆内呈现通道型排队现象;随着可推拉导流栏杆长度的增加,人员疏散时间呈现减小趋势,可推拉导流栏杆长度为6 m时比固定导流栏杆长度为14 m时的疏散效率提高了9. 7%。

考虑绕行效应的人员疏散元胞自动机模型研究

在传统的元胞自动机疏散模型中,行人只考虑临近的4个网格状态以做出运动决策,而在实际疏散过程中,每个人会从更大的感知范围内收集信息,并会主动避开障碍物,从而选择更合理的路径。针对此问题,建立考虑绕行行为的元胞自动机模型(DCA模型),模型引入行人感知范围参数,用于反映行人对障碍物的反应程度或绕行倾向;通过建立单门疏散场景,研究绕行效应对疏散的影响。研究结果表明:考虑绕行效应时,行人能够更好地绕过障碍物,在出口前形成典型的拱形聚集形态;感知范围越大,拱形聚集形态形成的越快;通过将DCA模型与经典的无后退的有偏随机行走模型和场域模型分别进行比较,DCA模型可以减少不必要和不合理的后退运动行为,这与实际更为一致。

轨顶排烟口对地铁地下车站火灾排烟效果影响研究

为了研究取消轨顶风口对地铁地下车站火灾防排烟的影响,采用CFD方法,针对全封闭站台门系统和全高站台门系统2种典型地铁车站,模拟车站公共区火灾和车站列车火灾发生时,有无轨顶风口对车站内排烟效果的影响。研究结果表明:针对车站公共区火灾,无论是全封闭站台门还是全高站台门系统,取消轨顶排烟口对公共区烟气温度、可见度、CO浓度等影响较低;但针对车站列车火灾,取消轨顶排烟口对公共区烟气温度、可见度、CO浓度均具有较大影响,排烟效果下降较多。

天然气爆炸荷载作用下地下管廊动力响应规律研究

采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件,基于流固耦合算法,对地下管廊结构内部燃气爆炸传播过程进行数值模拟,得到爆炸过程中的冲击波以及传播过程、冲击波压力云图,并分析管廊结构的动力响应规律。研究结果表明:气体爆炸后冲击波以平面波形式向外传播,在0.1 s内就传出管廊,冲击波的峰值由爆炸中心向两侧传播过程中逐渐衰减,峰值可达633 k Pa;爆炸中心截面上冲击波在3 ms极短的时间内,发生多次反射,冲击波能量衰减迅速;爆炸荷载作用下,爆炸中心正对的壁面处位移最大,位移呈周期性变化,测点加速度,速度和位移相继抵达峰值,分别为140 m/s^2,0.09 m/s和4 mm;管廊壁面测点的加速度和速度呈周期衰减,加速度衰减快于速度衰减,与冲击波强度的削弱有关。

基于多数据融合的城市轨道交通客流监测系统研究

随着城市轨道交通客流的不断增长,对客流监测技术的要求也越来越高。针对当前各种客流检测技术均存在着各自的缺陷,提出了基于多数据融合的地铁客流监测方案设计。该方案综合了TOF成像技术、双目立体视觉技术与智能视频分析技术各自的优势,利用高精度的TOF客流计数器训练精度不足但成本较低的双目客流计数器,提出了视频客流计数的区域智能匹配方法和多数据融合的区域客流计算方法,最后介绍了地铁客流监测系统方案设计。

隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延影响机制研究

为探索隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延的影响机制,采用FDS数值模拟,研究横通道与隧道不同交叉角情况下火灾烟气温度、浓度、烟气层高度等的变化规律,建立开启火源下风向横通道时隧道内烟气最高温度修正公式,提出烟气纵向蔓延恢复长度的概念,并探讨其影响规律。结果表明:隧道和横通道交叉角越小,隧道内同一位置烟气层高度越高,当交叉角由90°降低到30°时,烟气层高度最大增加32%;烟气纵向蔓延恢复长度与交叉角及通风速率呈正相关,而与火源功率几乎无关。研究结果对隧道通风排烟系统设计及相关标准的制定具有参考意义。

城市轨道交通试运营前安全评价常见隐患分析及改进策略

为预防城市轨道交通事故,降低运营风险,采用统计分类法对常见隐患进行分类、分级统计,分析常见隐患影响因素并提出相应改进策略。结果表明:现场安全隐患主要包括设计缺陷、施工进度、施工质量、安全管理、设备缺陷、环境风险6种类型;产生安全隐患的主要原因是管理缺陷。研究结果可应用于国内轨道政策制定、发展规划及企业管理中,为城市交通工程安全运营提供技术支持。

双线地铁隧道下穿管道安全性对比研究

地铁与燃气管道等高危管道均为线性工程,地铁隧道下穿管道的情况不可避免,一旦因地铁施工导致管道泄漏,后果难以承受,管道沉降值是考量其安全性的关键指标。为对双线盾构地铁隧道下穿管线安全性进行预测,采用修正的Peck公式理论方法进行计算,并与数值模拟结果相对比,研究结果表明:双线盾构地铁隧道下穿管道安全风险可控,修正Peck公式及数值模拟法均能较真实地描绘地表以下任意土层的沉降槽曲线,进而可以比较准确地计算土体竖向沉降,可作为一种用于计算隧道开挖所引起管道竖向位移的方法。

某大型机加车间数控机床噪声暴露特点与分析研究

为研究大型机加车间噪声现状和特点,选取某大型机加车间数控机床开展现场实测,并对噪声测量结果进行分析。结果显示:数控机床产生的噪声是非稳态噪声;数控机床产生的噪声在车间传播,声场分布不均匀;加工某转向工件频率在500～5 300 Hz,峰值频率分别为500,800,2 000,5 000 Hz;对机加数控机床操作岗位工作人员的8 h噪声暴露量进行测量,测量值为89. 2 d B(A)。研究结果表明:评价大型机加车间噪声,测量重点应选在机床操作岗位和人行通道;应重点关注被测机床周围20 m内的噪声值;机加工作场所测量时间段的选择取决于作业持续时间。

基于网络算法的地铁长大区间隧道火灾通风模式

建立通风网络模型,通过模拟列车车头火灾下6种典型工况的通风排烟,着重分析不同位置隧道风机的开闭数量对通风排烟效果的影响。讨论了不同模式下的气流组织方向及风速特征值。分析模拟结果发现,开启起火隧道列车车头前车站风井的2台隧道风机正转排风、列车车尾后中间风井的2台隧道风机反转送风,同时开启未起火隧道侧2台隧道风机反转辅助送风,则通风效果最好。

无轨顶排烟车站隧道火灾站台公共区通风排烟系统模式研究

为探究地铁无轨顶排烟车站隧道火灾情况下站台公共区通风排烟系统的动作模式,采用CFD数值模拟,研究区间隧道通风排烟系统不同排烟量时站台公共区通风排烟系统排烟、停止和送风3种动作模式下的烟气控制情况。结果表明:无轨顶排烟车站隧道火灾情况下,区间隧道风机起到主要的排烟作用;开启站台公共区排烟时,烟气虽被抽吸到站台,但站台烟气聚集量不高于站台公共区送风模式;当区间隧道排烟量较小时,站台公共区送风或者停止运行可能导致楼扶梯口流速过低,造成烟气从站台蔓延至站厅。

某大型机加车间数控机床减噪工程测试与分析研究

为研究大型机加车间噪声减噪工程现状效果和特点,选取某大型机加车间数控机床为研究对象,对其进行减噪工程治理,现场实测了治理前和治理后的噪声数据,并对噪声测量结果进行分析。研究结果表明:数控机床操作人员8 h连续等效A声级从治理前的89.2 d B(A),降到治理后的74.3 d B(A),降低了16.7%.;数控机床操作岗位位置测点,在加工1个机件的测量时间段里,噪声值从治理前的85.9 d B(A),降到治理后的55.1 d B(A),降低了33.85%;对机加车间现场布置了67个测点,在加工1个机件的测量时间段里进行测量,得到该车间噪声治理前和治理后噪声分布图;对数控机床减噪工程治理前和治理后的频谱进行了分析,得出治理前和治理后各自的最大声级所在频段不随距离的改变而改变,高频减噪效果显著。

分离岛式地铁站可用安全疏散时间计算与比较分析

为研究大客流地铁车站风险因素,提出车站疏散能力分析的基本要素,结合某分离岛式地下车站,采用规范计算及精细网格模型对可用安全疏散时间进行计算与比较分析。结果表明:楼扶梯的通过效率、车站结构形式、疏散人员的数量及分布情况等因素对仿真模拟的结果产生影响;《地铁安全疏散规范》(GB/T 33668—2017)综合考虑了疏散至楼扶梯入口时间、楼扶梯上平均滞留时间及通道非均匀性偏差时间等,与仿真模拟结果的吻合度较高。研究结果可为国内类似车站的安全疏散设计及运营疏散组织提供参考。

基于超压值地铁上覆管道爆炸对隧道及人员安全影响研究

为分析地铁上覆管道爆炸对乘客安全影响,采用基于超压冲击波阀值数值模拟,通过将泄漏气体能量等效为TNT当量,分析不同泄漏模式爆炸冲击波对地铁隧道及人员安全影响。结果表明:爆炸产生的超压冲击波对隧道及人员影响小于限值,不会造成人员伤亡,研究结果可为地下工程下穿油气管线安全影响分析提供理论支撑。

基于火焰传播量热仪的ZR-YJLV电缆燃烧特性研究

为了解ZR-YJLV电缆的燃烧特性,基于火焰传播量热仪(FPA)开展地铁用电缆燃烧试验,对点燃时间、热释放速率、烟气释放量、有效燃烧热、热辐射强度等火灾参数进行研究,分析研究电缆表面耐火涂料厚度以及不同热辐射的条件对电缆材料燃烧性能的影响。研究结果表明:随着外界热辐射强度升高,各个样品电缆燃烧速度越快,燃烧越充分,有毒气体生成速率越快,同一质量大小样品的烟气释放总量也相应提高,烟气危害性也越大;电缆防火涂料可以有效延长材料被点燃的时间,且防火涂料涂层越厚,点燃所需的时间越长,但材料热释峰值会提高。研究结果可为电缆的防火安全设计提供理论和技术支持。

全尺寸双室火灾温度分布实验与数值模拟

为研究双室火灾的危险性,本文采用全尺寸实验与数值模拟相结合的方法,开展了双室火灾温度分布特性研究,给出了实验和数值模拟结果的比较与分析,得到了火灾过程中室内温度场的变化规律。结果表明:由于居室内可燃物较多且分散,发生室内火灾时,可燃物将由点火源向周围逐一被引燃,火灾规模随之蔓延扩大,室内温度也因不同可燃物的消耗和引燃而随时间出现了多个极小值和极大值;在卧室门敞开的情况下,卧室门上方隔墙在火灾初期阶段可以有效阻止烟气的蔓延,使烟气主要集中在着火房间内,使相邻房间温升较小; FDS数值模拟结果相对保守,得到的温度稍高于实验结果,客厅和卧室数值模拟到达安全极限温度的时间比实验早大约30 s。

汽车用聚合物材料火灾燃烧特性研究

为研究车用聚合物材料的燃烧特性,并对材料的火灾危险性进行全方位的评估,采用锥形量热仪,对汽车上常用的ABS,PP-PVC,PVC革-无纺毡以及无纺布-PVC聚合物材料进行分析表征,测得点燃时间、热释放速率、总热释放量、质量损失速率、烟气生成速率等参数。结果表明:ABS材料的点燃危险性相对最低,PVC革-无纺毡材料相对最高;随热辐射强度的增加,各样品的热释放速率和烟气生成速率明显加快;结合热释放速率峰值、均值和总热释放量可知,无纺布-PVC材料的热危险性相对最低;结合烟气生成速率和总烟释放量可知,ABS材料的发烟危害性相对最高,无纺布-PVC的相对最低;综合比较各样品的FGI和FPI值,安全等级由高到低依次为ABS,PP-PVC,PVC革-无纺毡,无纺布-PVC。

管廊内泄漏口朝向对天然气管道泄漏扩散影响的模拟分析

为掌握综合管廊内天然气输气管道泄漏口朝向对气体扩散的影响,使用FLUENT软件对4种不同朝向的泄漏口泄漏过程进行3维数值模拟,对比分析不同工况下气体浓度分布。结果表明:泄漏形成的射流产生强烈气体掺混,降低泄漏口附近气体浓度梯度;随着距泄露孔距离的增加,气体受惯性力作用减弱,并在浮力作用下抬升。管廊纵截面气体浓度场可分为泄漏口附近的均匀区和距离泄漏口较远的分层区。在均匀区内,探测器高度上气体质量分数纵向分布呈阶梯状;距泄漏口较远距离(大于20 m),泄漏口朝向对探测器高度上气体浓度纵向分布影响较小。基于稳态气体分布控制方程,提出气体在分层区内纵向分布关系式。当泄漏口刚好位于2探测器中央(最不利工况)时,泄漏孔朝向为X+(管道距离壁面较远侧)的泄漏气体在喷出后与空气接触时间长,产生涡量更大,使气体在管廊纵向上蔓延速度降低,探测器响应时间相对较长。

纵向通风下T型分岔隧道火灾烟气蔓延特性

为探究纵向通风作用下T型分岔隧道内火灾烟气蔓延特性,采用火灾动力学模拟软件(FDS),建立分岔隧道全尺寸数值模型,通过改变主隧道内纵向通风风速和分岔隧道内火源功率,研究不同纵向通风风速与火源功率情况下主隧道与分岔隧道内温度分布规律以及流场特征。结果表明:随着纵向通风风速的增大,分岔隧道内上游火灾烟气温度呈现先下降后增大的变化趋势,分岔隧道内速度流场由向火源上游倾斜变为向火源下游倾斜;主隧道内烟气最高温度随纵向通风风速的增大呈现先增大后减小的变化特征,转折风速为2 m/s,且烟气最高温度出现位置基本在火源附近;主隧道内烟气蔓延前锋随纵向通风风速增大逐渐向下游移动,风速为3 m/s时,烟气蔓延前锋已被控制在火源中心线附近。