从有机疏散到生态城市规划

从理论上分析比较了“有机疏散”和“生态城市规划”的异同,并以岳西生态城市规划为例,对生态城市规划中的用地评定进行探讨,以期丰富和完善我国的生态城市规划理论和方法。

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。

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。

基于DEMATEL-ISM模型的地铁火灾疏散影响因素研究

为减少地铁火灾事故对人员及财产安全的威胁,提升地铁火灾疏散安全性,对地铁火灾疏散影响因素进行系统性研究。在构建地铁火灾疏散影响因素指标体系的基础上,将决策实验室分析法(DEMATEL)与解释结构模型(ISM)联合,用于研究各因素对地铁火灾疏散系统的重要程度,并对各因素间的逻辑结构进行梳理分析。结果表明,恐慌心理和火灾产物分别为影响地铁火灾疏散系统安全性的关键性直接因素和根本因素,24个地铁火灾疏散影响因素可划分为3层5阶的递阶结构。此研究有助于科学认识地铁火灾疏散系统,对提高实际疏散安全性具有参考价值。

考虑恐慌行人和多救援人员分区引导的疏散研究

为了探究紧急情况下多救援人员对恐慌行人疏散的影响,建立了一个考虑恐慌行人和多救援人员分区引导的元胞自动机扩展模型。首先,在模型中引入了恐慌因子Pm(t)定量反应恐慌情绪对行人疏散的影响;然后,考虑当多个救援人员存在时,协作开展分区救援的行为;最后,通过仿真重点分析了恐慌情绪阈值、救援人员数量及危险源位置对疏散动力学的影响。结果表明:恐慌情绪阈值和危险源位置显著影响人群的恐慌传播过程和疏散过程;救援人员的引导提高了疏散效率;当多名救援人员存在时,实行分区引导更有利于疏散;出现救援人数不足时,根据危险源的位置和恐慌传播过程对疏散的影响合理地分配救援人员能够提高疏散效率。

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。

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。

狭长通航隧洞船舶火灾人员应急疏散仿真研究

通航隧洞是一类为船舶穿越高山峡谷提供通航条件的新型通航建筑物,发生火灾时有害气体易于堆积、人员逃生路径狭窄、应急疏散难度大。针对待建的贵州乌江思林通航隧洞构建典型船舶火灾和人员疏散逃生模型,分析火灾事故发展过程中的特征参数变化情况,基于有毒有害气体和温度的安全限值,对横通道间距、船舶编队等因素影响下的人员疏散安全风险进行评估。结果表明:横通道间距为200 m时,3艘货船、2艘货船和1艘客船的编队情况符合人员疏散安全评估;横通道间距为300 m和400 m时,所有编队情况均无法满足人员疏散安全评估,其主要危险因素为持续吸入有毒有害气体。因此,在保障安全前提下,隧洞不宜设置300 m及以上横通道间距,客船疏散难度大,应采取下船翻坝运输的方式过坝。

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。

基于Massmotion软件的楼梯单双向流疏散方式模拟研究

为提高高层建筑紧急状况下的人群疏散效率,降低楼梯拥堵引发的踩踏风险,对比分析了楼梯单向流与双向流疏散模式的差异。通过应用高级仿真软件Massmotion开展具体疏散方式的定量评估,以填补楼梯疏散动态模拟的研究空白。利用软件搭建复杂的疏散模拟模型,在此基础上,设计实验对不同楼梯宽度、不同人数下的单向流和双向流疏散进行了详尽分析。在双向流的实验中,坡度为22.5°~28.0°时,疏散效率更高;当楼梯人数大于60时,采用随意疏散的方式效率更高;在双向流的实验中,双跑对折的疏散时间较长,不宜作为疏通通道,双向流选择排队疏散的方式更为合理。

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。

城市轨道交通超长隧道双车追踪模式下火灾烟气控制与人员安全疏散研究

[目的]城市轨道交通发车间隔一般较短,在超长隧道内会出现同方向行驶两列列车的情况,一旦发生火灾容易造成重大财产损失和人员伤亡,因此需对超长隧道双车追踪模式下的火灾烟气蔓延规律和人员安全疏散策略进行研究。[方法]采用FDS(火灾动力学模拟)软件和Path-finder软件,建立超长隧道火灾模型和人员安全疏散模型,对双车追踪模式下的火灾烟气蔓延规律,以及人员疏散进行仿真分析。[结果及结论]双车追踪模式下,前车尾部着火,通过临界风速纵向通风可保证前车火灾安全;火源下游烟气前锋的蔓延速度为3.20 m/s,至600 s时烟气蔓延至后车,620 s时烟气可完全覆盖后车;烟气温度沿隧道纵向衰减很快,且温度衰减符合双指数模型规律。双车追踪模式下,减小联络通道间距可减少人员疏散总时间,对人员疏散时离开列车的时间影响不大;开启列车端门和疏散平台一侧车门,可显著减少人员疏散时间。在超长隧道双车追踪的最不利火灾场景下,人员疏散存在困难,可通过减小联络通道间距保障人员疏散安全。

坡度、疲劳和能见度对隧道火灾人员疏散速度耦合影响研究

为探究隧道火灾复杂环境对人员疏散速度的耦合影响规律,首先对坡度、人体疲劳及能见度3种因素开展疏散试验,获得各单因素对疏散速度的影响规律,并拟合出疏散速度变化公式;其次基于各单因素下速度变化公式,提出多因素耦合影响下隧道火灾人员疏散速度计算方法。研究结果表明:人员上坡疏散速度与坡度线性负相关,下坡疏散速度规律性较弱;长距离疏散时因疲劳导致速度逐渐衰减,在2 km疏散过程中速度衰减峰值达47%,疲劳导致的速度衰减比例与疏散距离线性正相关;能见度较高时其对疏散速度的影响效果不显著,能见度降低至10 m内后开始对疏散速度产生负面作用。研究结果可为隧道疏散设施设计、相关标准规范制定等提供参考,同时为传统疏散速度取值方法提供1个新思路。

多分隔受限场景空间火灾疏散安全性分析

为了优化密室逃脱类场所的复杂空间布局,基于该场所剧情场景下空间多重分隔、空间狭小、封闭且组合多样等结构特点,分析归纳该场所3种典型的受限场景空间类型,以西安市某密室逃脱类场所建筑布局为例,运用Pathfinder和PyroSim软件对其展开火灾情景下的疏散模拟仿真,进而对比分析不同场景空间的火灾特性指标以及疏散安全性。研究结果表明:密室逃脱类场所3种场景空间中,串联式场景空间人员疏散时间最长(141.53 s),单元式次之(115.53 s),并联式最短(112.28 s);从火灾烟气模拟结果看,串联式场景空间安全出口的温度、CO体积分数以及能见度始终都处于安全临界范围内,而其他2种场景空间均超过临界值,并且能见度降至0.06 m,因此从安全性判定,该密室逃脱类场所只有串联式场景空间人员疏散过程是安全的,并联式和单元式场景空间人员疏散过程中均存在一定危险性。对于密室逃脱类场所这种特定狭小空间,烟气的危害对人员安全疏散的影响尤为显著,因此要在防排烟和火灾荷载方面进行重点防控。研究结果可为密室逃脱类场所的空间结构优化提供消防指导。

船舶超大空间火灾环境下人员疏散模型

针对船舶超大空间火灾对人员疏散能力的影响难以量化问题,本文基于元胞自动机理论,构建了一种行人个体自主分析火灾环境下温度和能见度影响的疏散模型(cellular automata model considering visibility and temperature, CAVT)。CAVT模型采用Sigmoid函数和历史实验数据建立温度、能见度与人员运动能力的映射关系,基于FDS数值模拟结果建立火灾环境场对人员个体运动能力影响的时空耦合关系,使用熵值法计算温度场和能见度场在火灾环境场中的权重。以某客船超大空间为例开展研究分析,结果表明:火灾环境下人员疏散时间受火源功率影响较大,火源位置影响较小,出口宽度大于3 m,不影响疏散效率。与Pathfinder软件相比,CAVT模型可更准确模拟人员因高温和低能见度导致的运动能力的动态下降反馈。

考虑恐慌情绪和信息传递的行人疏散模拟

为分析应急疏散过程中恐慌情绪和信息传递对行人疏散效率的影响,提出基于热传递原理的情绪感染模型和元胞自动机场域模型相结合的疏散模拟方法。该方法通过量化的恐慌值影响行人决策偏好,并引入信息扩散模型,修正成功接收到出口信息的人群的疏散路径,模拟研究恐慌情绪作用下行人受到信息引导后疏散行为的变化。研究结果表明:恐慌情绪感染主要出现在人群聚集时期,伴随恐慌的蔓延,整体疏散效率降低,且对小规模行人疏散影响效果更显著;随着危险源向出口靠近,恐慌情绪使行人做出非理性决策的可能性更大,导致出口处人群出现分散再聚集现象;有效的信息传递可以降低恐慌情绪影响、提高疏散出口利用率,且信息传递影响效果随疏散人数的减少和危险源向出口的靠近而有所增强。研究结果可为提升应急疏散效率提供理论支持。

基于视觉注意机制分析的疏散照明设计方法研究

为改善城市夜间突发情况的人流疏散问题,本文将人的视觉注意机制融入到景观疏散照明设计过程中,基于人的视觉注意力分析,形成了景观疏散照明设计分析方法。在具体的设计流程中,导入TRIZ理论的“物质-场与标准解”问题分析与求解工具,将标准解转为可被景观疏散照明设计应用的设计依据,据此完成设计方案。将方案以VR虚拟仿真场景的方式应用于景观疏散照明设计仿真实验中,请专家用户利用VR设备进入场景对方案进行主观评价以此验证模型的可行性。可知具体的景观疏散照明设计与用户视觉注意机制能够形成匹配,关注用户的注意力可以提升人流疏散效率。

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.